[发明专利]一种裂流监测和预警方法及系统

说明书

本发明公开了一种裂流监测和预警方法及系统，包括：获取监测区域的三维位置坐标和流速点云；判断是否存在裂流；若不存在裂流，则重新扫描监测区域；若存在裂流，根据三维位置坐标标识裂流位置，根据水流流速及流向分布标识裂流最大流速和裂流范围；根据标识的裂流位置、裂流最大流速和裂流范围确定裂流的风险等级；获取裂流区域的数字图像，将数字图像输入到预先训练好的卷积神经网络模型，判断裂流区域是否有人；若有人，发出裂流区域有人警报和裂流等级警报；若无人，则只发出裂流等级警报。优点：本发明方法简单，智能化水平高，操作性强，可以有效监测海滩裂流，减少裂流造成的溺水事件的发生，为沿海人员管理和搜救提供切实可行的方法。

技术领域

本发明涉及一种裂流监测和预警方法及系统，属于海洋安全预警技术领域。

背景技术

波浪传播到近岸发生破碎后，由于辐射应力的作用，雍高于岸边的水体会通过破碎带流回海洋，这种条带状的强烈表面流被称之为离岸流，又称裂流。裂流系统包括：裂流头、裂流颈、沿岸流和补偿流。裂流流速快，持续时间短，流向为与岸线基本垂直的离岸方向，容易将海边人员携入深海并造成溺水事故。

近年来，海滩溺水事故频发，其中89％的海滩溺水事故与裂流有关，而在佛罗里达州仅因裂流造成的溺水死亡人数就已超过闪电、飓风和风暴的人数总和。因此十分需要一种简单高效的海滩裂流监测和搜救方法，实时监测海滩裂流并识别人员在裂流区的位置，及时发出警报信号，从而有效减少海滩溺水事故的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种裂流监测和预警方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种裂流监测和预警方法，包括：

获取监测区域的三维位置坐标和流速点云；

根据流速点云的水流流速及流向分布，判断是否存在裂流；

若不存在裂流，则重新扫描监测区域；

若存在裂流，

根据三维位置坐标标识裂流位置，根据水流流速及流向分布标识裂流最大流速和裂流范围；根据标识的裂流位置、裂流最大流速和裂流范围确定裂流的风险等级；

获取裂流区域的数字图像，将数字图像输入到预先训练好的卷积神经网络模型，判断裂流区域是否有人；若有人，发出裂流区域有人警报和裂流等级警报；若无人，则只发出裂流等级警报。

进一步的，利用三维激光雷达扫描监测区域，获取监测区域的三维位置坐标和流速点云，其中，流速点云基于多普勒效应得到。

进一步的，所述判断是否存在裂流的过程包括：

根据水流流速及流向分布判断水流是否存在垂直于岸线的剖面，同时在这些剖面上具有离岸向流速分布，若存在，则这些剖面上离岸水流形成的区域就是裂流区域，若不存在，则不存在裂流。

进一步的，所述风险等级包括高、中、低三个风险等级，所述裂流范围包括裂流长度和裂流宽度；

若裂流最大流速＞1m/s，裂流长度＞60m，裂流宽度＞20m，则裂流的风险等级为高等级；

若0.5m/s≤裂流最大流速≤1m/s，20m≤裂流长度≤60m，6m≤裂流宽度≤20m，则裂流的风险等级为中等级；

若裂流最大流速＜0.5m/s，裂流长度＜20m，裂流宽度＜6m，则裂流的风险等级为低等级。

进一步的，所述预先训练好的卷积神经网络模型的建立过程包括：

使用预先获取的利用数码相机采集的带有人像的裂流区域历史数字图片建立数据集；

将数据集随机分为训练集和验证集；