[发明专利]一种基于大数据分析的地质灾害智能预警系统

权利要求书

1.一种基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集和存储模块（10）、数据处理模块（20）、预测模块（30）和预警模块（40）；其中：

所述数据采集和存储模块（10），用以获取并存储P波数据和历史崩塌数据，所述历史崩塌数据包括时间数据和崩塌规模级别数据；

所述数据处理模块（20），配置有地质灾害预警分析模型，用以访问并处理所述P波数据和所述历史崩塌数据，包括数据预处理子模块（21）、崩塌周期密度计算子模块（22）、崩塌规模级别密度计算子模块（23）、崩塌可预测系数计算子模块（24）和平滑因子计算子模块（25）；

所述预测模块（30），用以根据平滑因子，使用指数移动平均法对所述P波数据进行短期预测，得到P波短期预测数据，然后根据所述P波短期预测数据，根据崩塌规模级别计算公式计算获得预测崩塌规模级别，并将所述预测崩塌规模级别发送到崩塌灾害预警模块（40）；

所述预警模块（40），用以根据所述预测崩塌规模级别进行分级预警。

2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述P波数据和所述历史崩塌数据存储在大规模分布式存储系统中，所述大规模分布式存储系统包括Hadoop，NoSQL或数据仓库。

3.根据权利要求1所述的基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述数据预处理子模块（21），用以对所述P波数据和所述历史崩塌数据进行缺失值补充和对不同的时间序列数据进行序列对齐，所述序列对齐的方法为DTW算法，所述缺失值补充的方法包括均值填充、众数填充、最近邻插补。

4.根据权利要求1所述的基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述崩塌周期密度计算子模块（22），配置崩塌周期密度计算模型，用以根据所述时间数据得到崩塌时间序列，对所述崩塌时间序列进行一阶差分并排序得到崩塌周期序列，根据所述崩塌周期序列计算获得崩塌周期密度，所述崩塌周期密度的计算方法为：

，

其中，表示崩塌周期密度，表示崩塌周期序列最大值，表示崩塌周期序列长度，表示崩塌周期序列中第i个元素的值，表示崩塌周期序列的标准差。

5.根据权利要求1所述的基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述崩塌规模级别密度计算子模块（23），配置有崩塌规模级别密度计算模型，用以根据所述崩塌规模级别数据得到崩塌规模级别序列，根据所述崩塌规模级别序列计算获得崩塌规模级别密度，所述崩塌规模级别密度的计算方法为：

，

其中，表示崩塌规模级别密度，表示崩塌规模级别序列长度，表示崩塌规模级别序列中第i个元素的值，表示崩塌规模级别序列中第i+1个元素的值，表示崩塌规模级别序列的标准差，表示通过崩塌规模级别序列计算得到的Hurst指数。

6.根据权利要求1所述的基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述崩塌可预测系数计算子模块（24），配置有崩塌可预测系数计算模型，用以根据所述崩塌周期密度和所述崩塌规模级别密度计算获得崩塌可预测系数，所述崩塌可预测系数的计算方法为：

，

其中，表示崩塌可预测系数，表示崩塌规模级别密度，表示崩塌周期密度。

7.根据权利要求1所述的基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述平滑因子计算子模块（25），配置有平滑因子计算模型，用以根据所述崩塌规模级别数据和所述崩塌可预测系数，计算获得平滑因子，所述平滑因子的计算方法为：

，

其中，表示平滑因子，表示对括号内元素使用Z_score方法进行归一化，表示平均崩塌规模级别，表示崩塌可预测系数。

8.根据权利要求1所述的基于大数据分析的地质灾害智能预警系统，其特征在于，所述分级预警包括一级预警、二级预警和三级预警，其中，当所述预测崩塌规模级别为中小型时进行三级预警，当所述预测崩塌规模级别为大型时进行二级预警，当所述预测崩塌规模级别为特大型及以上时进行一级预警。