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基于WSN的城市内涝预警系统开发及应用
基于WSN的城市内涝预警系统开发及应用
摘要：
随着城市化进程的加快和气候变化的不确定性，城市内涝问题日益突出。为了提高城市内涝预警的准确性和时效性，本论文设计了一种基于无线传感器网络（WSN）的城市内涝预警系统，并对其进行了应用验证。该系统利用WSN技术实时监测城市地下水位、降雨量等数据，并通过数据处理和分析，实现对城市内涝风险的评估和预警。本论文详细介绍了系统的设计原理、关键技术和实验结果，说明了系统在城市内涝监测和预警方面的应用前景和意义。
关键词：城市内涝；无线传感器网络；预警系统；数据处理
1.引言
城市内涝是指降雨过程中，由于城市排水系统的不完善、土地利用变更等原因，使得大量降雨无法迅速排除而造成的城市内部严重积水现象。内涝对城市交通、产业和居民生活造成很大困扰和损失。因此，发展基于WSN的城市内涝预警系统对提高城市抗洪能力和减少损失具有重要意义。
2.系统设计原理
基于WSN的城市内涝预警系统主要由传感器节点、数据传输网络和数据处理与分析平台三部分组成。传感器节点主要用于实时采集城市地下水位、降雨量和地质状况等数据，并将数据通过无线通信方式传输至数据处理与分析平台。数据传输网络采用无线传感器网络技术，通过构建网络拓扑结构，实现节点之间的数据传输和通信。数据处理与分析平台主要用于接收、储存、处理和分析采集到的数据，并根据一定的算法模型实现对城市内涝风险的评估和预警。
3.系统关键技术
（1）数据采集技术：采用传感器节点实时采集地下水位、降雨量和地质状况等数据。传感器节点要具备高精度、低功耗和抗干扰等特点。
（2）传输网络技术：采用无线传感器网络技术构建数据传输网络，实现节点之间的数据传输和通信。传输网络要具备稳定性和可靠性。
（3）数据处理与分析技术：采用数据处理与分析平台对传感器节点采集到的数据进行接收、储存、处理和分析。数据处理与分析要具备高效性和准确性。
（4）预警决策技术：根据一定的算法模型和阈值设置，实现对城市内涝风险的评估和预警。预警决策要具备及时性和准确性。
4.系统应用验证
通过在某城市的内涝多发区域建立基于WSN的预警系统，并进行现场实验验证，结果显示该系统能够准确地监测和预警城市内涝风险。同时，该系统能够提供水位实时变化图和降雨实时监测图，为市政管理部门提供决策依据，提高城市抗洪能力和减少内涝损失。
5.结论
基于WSN的城市内涝预警系统的开发和应用对提高城市内涝监测和防治水平具有重要意义。该系统通过实时监测和数据分析，可以提高城市内涝预警的准确性和时效性，减少内涝带来的损失。但是在实际应用过程中，还需要进一步完善系统的技术和算法模型，提高系统的可靠性和稳定性，以满足不同城市内涝预警需求。
参考文献：
[1]李瑞霞,赵琳,于洋.基于无线传感器网络的城市内涝预警系统设计与实现[J].暨南大学学报(自然科学与医学版),2019,40(1):37-42.
[2]傅佳艳,邢文婷,张晗.基于无线传感器网络的城市内涝预警系统设计[J].科技创新与应用,2020,37(2):11-15.