专利抗灾，闻“汛”而动！
自主研发的水雨情遥测系统让河湖“长眼睛”“会说话”；城市洪涝监测预
2023-08-04自主研发的水雨情遥测系统让河湖“长眼睛”“会说话”；城市洪涝监测预报预警平台，可为公众提供未来积水路况；黄河精准防汛的科技“神器”——数字孪生黄河，实现流域物理状态和虚拟状态之间的同步反馈……
近期，随着台风“杜苏芮”残余环流一路北上，华北、黄淮一带的降雨量增强。高强度的降雨易引发洪水灾害，近年来，物联网、云计算、大数据等防汛手段不断升级，助力防汛从“人防”向“技防”的转变。
智能预警高效监测汛情
【资料图】
“今年汛期降雨，有过去几年的共性特征——气候的变化引起的极端性和异常性降雨增多。这种情况下，常规的气象预报就很难准确预测。”应急管理部减灾中心研究员聂娟介绍，今年重庆万州出现的特大暴雨以及去年甘肃酒泉沙漠地带突发80毫米暴雨，都让防汛工作猝不及防。尤其是干旱地区的极端降雨，让大家以为能缓解旱灾，但实际上，突发的极端降雨更有可能导致由旱转涝的灾害风险。
聂娟表示，由于今年全国各地高温环境，容易导致土壤干燥和土壤疏松，一旦出现极端降水，由旱转涝发生山体滑坡、泥石流、坍塌等次生洪涝灾害可能性较大。传统的防汛方法已经不能满足防汛面临的新挑战，这就要求防汛检测装备必须更加实时、精准、高效。
7月，黄河流域正式进入主汛期。黄河精准防汛“神器”——数字孪生黄河，通过数字孪生技术，再造虚拟黄河，实现流域实际状态和虚拟状态之间的数据同步反馈。该系统由黄河水利科学研究院自主研发，通过数字孪生平台，实现流域天空地水信息和物联网感知数据的融合展示，呈现气象降雨预报、水位、流量、洪水演进流场及淹没水深等实时查询动图。
对于城市洪涝灾害，如何让广大群众及时了解汛情，合理规划出行路线？珠江水利科学研究院自主研发的高密度城市洪涝监测预报预警技术，有效帮助城市防御洪涝灾害。利用“实时响应、精准定位、风险分级”预警技术构建的一体化的城市洪涝监测预报预警平台，可实现实时监测—集合预报—智能预警，为公众提供当前及未来积水路况、道路水浸及拥堵风险、合理的路线规划及避险指引，在有效避免水浸灾害损失的同时大大缓解了交通出行压力。
防汛于未然，水情预警技术发挥了重要作用。北京知汇林知识产权代理事务所代理人孙海波介绍，通过对防汛减灾领域的专利检索分析，截至目前，我国在防汛减灾专利中涉及预警技术的专利申请较多，其中包括预警系统、遥感卫星技术等专利。
高校、科研院所成为防汛减灾技术创新成果的策源地。目前，防汛减灾专利申请数量排名靠前的申请人分别为国家电网有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、华北水利水电大学、河海大学、德尼尔科环境技术（苏州）有限公司、中国水利水电科学研究院等。
水文智能监测技术，可提升洪水预报值精度。如国家电网公司提交的专利申请“一种水位测控系统及其测试方法”，采用多个超声波传感器与光电编码器比较测量，提高了水位测量精度。高校方面，华北水利水电大学提交的发明专利申请“一种水利工程用智能防洪设备”，利用水位传感器和压力传感器实时感测河道内部水位高度以及对设备产生的压力，实现了河道内水位高度的智能化管理。今年6月，河海大学提交的专利申请“一种水文多模型时变权重组合预报方法”，建立了多个水文模型时变权重求解方法，实现对目标流域洪水流量的预报，提高洪水预报值的精度，为防洪决策提供依据。
灾后评估助力科学决策
每到汛期，聂娟与团队参加重大自然灾害核查时，总会用到高分遥感卫星技术，对受灾地区地面景象进行远距离无接触式信息采集。“卫星遥感数据，相对地面实际情况存在一定时间差。同时，在地形和植被种类相对复杂的地区，卫星遥感技术也会受到一定限制。在山区，利用遥感卫星很有可能拍不到被淹没地区。”聂娟表示，针对该情况，他们自主研发了洪涝模型等，利用局部的遥感影像去修正模型，得出更加精准的受灾数据。
“洪涝灾害风险评估模型”是聂娟与团队的研究成果，目前已提交了发明专利申请。“通过把洪涝灾害的风险做成分线，分成高中低三个级别，如此一来被评估出的高风险地区，就能及时引起地方高度重视。”聂娟介绍。
去年，甘肃酒泉沙漠地带发生强降雨，团队提前做出降水预报，并发现降雨具有极端性。团队利用遥感卫星与洪涝基底模型的结合，事先做了降雨预测，提前帮助当地的村民转移，最终并未造成人员伤亡。
“汛期不仅需要做好事先、事中的及时天气、水位预警，灾后评估同样是防汛减灾中的重要一环，及时评估受灾后的资产价值损失，确定恢复和重建的资金需求，可为政府和社会提供参考信息。”聂娟表示。
灾后经济损失如何判定？去年，聂娟所在团队利用洪涝灾害范围的模拟模型对福建洪涝灾害进行评估。“团队首先对三明市和南平市进行受灾评估，模拟受灾范围，再用遥感卫星对数据信息加以修正，结合道路、房屋、农作物等分布情况及其经济价值，得到具体经济损失，以此方法延伸到福建其他市（区），最终评估出全省直接经济损失，帮助当地灾后重建。
遥感卫星与洪涝基底模型的结合，让数据结果更加精准。“我们每天收看的天气预报播报的中小河流风险预警，背后都是由这些自主研发的系统所支撑。”聂娟说。
孙海波介绍，通过对灾后评估专利检索分析，近10年，我国在防汛减灾专利中涉及灾后评估技术的专利申请800余件，主要包括灾后评估、大模型、监测等细分技术领域。一件件科学智能化的创新成果，逐步筑牢防汛的堤坝。（刘娜）
（文章来源：中国知识产权报）
（编辑：晏如 责任编辑：吕可珂 审校：崔静思）
（中国知识产权报独家稿件，未经授权不得转载）
