数学预警模型 · 第二版技术文档
版本：v2（第二版）
算法名称：传感器标定对齐 + 快速滑动基准预警模型
一、v2 相对 v1 的改动
| 项目 | v1 | v2 | 原因 |
|---|---|---|---|
| 预警等级命名 | 1=三级 / 3=一级 | 0=正常 / 1=一级 / 2=二级 / 3=三级 | 等级体系规范：数字越大越严重 |
| 泥石流权重 | 0.40S+0.30Q+0.20dQ+0.10ΔS | 0.30S+0.35Q+0.20dQ+0.15ΔS | 土壤易饱和降权重；流量升最高权重 |
| Q_MAX | 30 L/min | 3 L/min | 对齐 YF-S401 实测量程 |
| DQ_MAX | 5 L/min/s | 0.5 L/min/s | 实测秒级跳变 ~0.3 |
| 冷启动 | 2 小时 | 15 分钟 | 更快自适应当地气候 |
二、算法结构
最终等级 = max(泥石流 D, 山洪 F, 风速, 流量尖峰, 突变, 土壤饱和) ← 0~3
| 等级 | 含义 | 触发示例 |
|---|---|---|
| 0 | 正常 | 各因子均低于阈值 |
| 1 | 一级预警（最轻） | D/F ≥ 0.45，或风速 ≥25 km/h |
| 2 | 二级预警 | D/F ≥ 0.55，或风速 ≥40 km/h |
| 3 | 三级预警（最严重） | D/F ≥ 0.75，或风速 ≥60 km/h |
1. 泥石流路径
D = 0.30 × S̄ + 0.35 × Q̄ + 0.20 × dQ̄ + 0.15 × ΔS̄
土壤 <60% 时跳过（山洪/风速不受限）。
2. 山洪路径（独立指数）
F = 0.60 × Q̄ + 0.40 × dQ̄
不受土壤门槛限制，流量暴涨即触发。
3. 风速路径
≥25 km/h → 一级；≥40 km/h → 二级；≥60 km/h → 三级。
4. 流量尖峰路径
秒级变化率超当地历史 P95 → 二级；≥0.8 归一化 → 一级。
5. 突变路径（秒级响应）
土壤 5 秒内涨 ≥20% / 风速 60 秒内涨 ≥12 km/h → 立即一级。
6. 土壤饱和路径（v2 新增）
土壤 ≥85% 或超当地 P90 → 至少一级（不依赖流量）。
7. 滞回保持（v2 新增，防抖）
升级立即生效；降级需超过保持时间 —— 一级 10 秒 / 二级 15 秒 / 三级 20 秒。
三、LCD 显示（v2 新增）
W12.3 S45% F0.50 ← 风速 km/h · 土湿度 % · 水流速 L/min
ALARM:3 L3 ← 预警等级 0~3（0=正常，3=三级最严重）
四、优势
- 流量数据真正参与推理：标定参数对齐传感器量程后，Q̄/dQ̄ 变成有效因子
- 滑动基准快速启用：15 分钟冷启动
- 等级体系规范：0~3 数字越大越严重
- 现场可视化：LCD 实时显示四路核心数据
- 诊断能力：脉冲双向沿计数 + 电平输出
五、缺陷
- 流量计量程仍窄（YF-S401 仅 0.05~3 L/min）
- 风速数据依赖外部电脑（192.168.1.200:8001）
- 滑动基准 15 分钟仍可能不够稳
- 突变阈值仍是经验值
- LCD 仅 ASCII，无法显示中文