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CN115209370B - 一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统 - Google Patents

一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统 Download PDF

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CN115209370B
CN115209370B CN202211118362.1A CN202211118362A CN115209370B CN 115209370 B CN115209370 B CN 115209370B CN 202211118362 A CN202211118362 A CN 202211118362A CN 115209370 B CN115209370 B CN 115209370B
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林广奇
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卢茜茜
焦玉国
张铁
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Abstract

本发明公开了一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，属于城市水位监测技术领域，包括获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型，在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，监测节点对城市水位进行监控检测，将采集到的数据发送至中继节点，中继节点对数据信息进行判断和筛选，同时将筛选后的数据发送至其它中继节点，进行第二次判断筛选再发送至服务器，服务器对数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，实现对城市地下水的实时监控，得到城市地下水四维模型，本发明能满足对城市地下水环境数据的实时传输要求，让最终服务器生成的城市地下水四维模型更加安全可靠。

Description

一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统
技术领域
本发明属于城市水位监测技术领域，具体地说，涉及一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统。
背景技术
城市内涝灾害是由于短时间强降雨或者过程中雨量偏大而造成的径流过多，在地势低洼，排水不畅等情况下形成积水的城市自然灾害，近年来，高速发展的城市化进程引起城市水文特性的显著变化：城市房屋建筑密集，混凝土覆盖面积增大，雨水渗透减少，雨水滞留与调蓄功能下降；城市地下水设施开发利用率普遍提高、城市经济类型的多元化及资产的高密性使城市的综合承灾能力脆弱，使得在同等致灾条件下灾害损失总量必然增大。
在遇到强降水天气时，现有的城市地下水监测系统下的各个采集节点会同时向服务器发送大量的警报信息，服务器在短时间内受到大量警报数据冲击时，会无法对其进行分析处理，使得系统无法正常运行，数据信息分析能力低下。
发明内容
要解决的问题
针对现有城市地下水监测系统在短时间内受到大量警报数据冲击时，会无法对其进行分析处理，使得系统无法正常运行，也就无法对发送民众和相关单位及时发送汛期信息和对应的准备措施，最终可能对民众的生命安全和国家财产造成隐患的问题，本发明提供一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统。
技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，采用以下步骤：
步骤1：通过改进AQM管理算法获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型；
步骤2：在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，按照预设的位置对部署并安装监测节点和中继节点；
步骤3：监测节点对城市水位进行监控检测，同时在预设时间范围内将采集到的数据发送至通信范围内中继节点；
步骤4：中继节点对监测节点发送的数据信息进行判断和筛选，同时与其它中继节点建立通信，将筛选后的数据发送至通信范围内的其它中继节点，中继节点对其它中继节点发送的数据进行第二次判断筛选，达到预设时间时，中继节点将在预设时间范围内接收和筛选后的数据发送至服务器；
步骤5：服务器对中继节点发送的数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，将监测结果数据保存至数据库中，实现对城市地下水的实时监控，将监控得到的实时数据与城市三维地质模型结合，得到城市地下水四维模型。
优选地，所述监测节点包括传感器模块、主控制器模块和无线通信模块；所述中继节点包括主控制器模块和无线通信模块。
优选地，所述无线通信模块均采用基于LoRa技术的网络通信模块。
优选地，所述监测节点将采集和接收到的采集数据保存在自身的监测数据库内，所述中继节点将接收和两次判断筛选的数据保存在自身的中继节数据库内，所述服务器将接收的数据、判断筛选的数据和静态解算的结果数据保存在自身的服务器链数据库内。
优选地，每个监测节点在监测节点通信范围内至少通信连接有两个中继节点；每个中继节点在中继节点通信范围内网络通信连接有两个中继节点。
优选地，所述中继节点和服务器对采集数据的判断和筛选是根据数据写入的标号编码和采集数据的时间戳对数据进行比较，从相同编码和时间戳的采集数据中去除异常数据。
优选地，所述服务器和中继节点还通过拜占庭容错算法对中继节点和监测节点进行评分运算，对中继节点和监测节点建立采集数据评分表，当节点过来的异常数据所占比例高于预设阈值时，将该节点判断为异常节点，并将判断结果转发至其它节点，使得其它节点拒绝接收该节点发送的数据。
优选地，所述监测节点、中继节点和服务器之间的数据传输均采用非对称加密算法对数据进行加密。
优选地，所述监测节点部署的位置包括往年洪涝低洼处、隧道进出口、内河和城市入水口、地下管道、城市楼层地下室，监测节点包括雨量通、水位仪和摄像机。
优选地，所述服务器设有预警阈值，将实现上报的数据与数据库内的历史水雨情数据结合比较，在内涝和洪水情况未发生前提前预估和预警，可对接第三方系统，对民众和相关单位发送汛期信息和对应的准备措施。
一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，通过获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型，在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，按照预设的位置对部署并安装监测节点和中继节点，监测节点对城市水位进行监控检测，将采集到的数据发送至通信范围内中继节点，中继节点对监测节点发送的数据信息进行判断和筛选，同时与其它中继节点建立通信，将筛选后的数据发送至其它中继节点，进行第二次判断筛选再发送至服务器，服务器对数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，实现对城市地下水的实时监控，得到城市地下水四维模型，可以满足对城市地下水环境数据的实时传输要求，让最终服务器生成的城市地下水四维模型更加安全可靠。
有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）本发明通过建立多层区块链网络通信连接，不仅让监测节点、中继节点和服务器之间进行数据传输，中继节点之间也进行数据传输，通过对异常的数据进行多次验证和筛选，组建点对点的通信连接，提高节点之间的通信效率，保障数据安全，让最终服务器生成的城市地下水四维模型更加安全可靠；
（2）本发明通过多个监测节点采集城市地下水的环境数据，在监测节点和发情之间设有中继节点，让中继节点对监测节点采集到的环境数据信息进行初步整合处理，减少服务器的数据接收量，以此让服务器可以更好的对数据进行高精度静态解算；
（3）本发明通过在各个节点之间的通信采用LoRa 通信模块，在低功耗的情况下拥有着更远的无线射频通信距离，同时有着较高的容量，可以同时一个LoRa网关可以连接多个LoRa节点，可以满足对城市地下水环境数据的实时传输要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或示例性中的技术方案，下面将对实施例或示例性描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以按照这些附图示出的获得其他的附图。
图1为本发明的步骤示意图；
图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其中采用以下步骤：
步骤1：通过改进AQM管理算法获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型；
步骤2：在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，按照预设的位置对部署并安装监测节点和中继节点；
步骤3：监测节点对城市水位进行监控检测，同时在预设时间范围内将采集到的数据发送至通信范围内中继节点；
步骤4：中继节点对监测节点发送的数据信息进行判断和筛选，同时与其它中继节点建立通信，将筛选后的数据发送至通信范围内的其它中继节点，中继节点对其它中继节点发送的数据进行第二次判断筛选，达到预设时间时，中继节点将在预设时间范围内接收和筛选后的数据发送至服务器；
步骤5：服务器对中继节点发送的数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，将监测结果数据保存至数据库中，实现对城市地下水的实时监控，将监控得到的实时数据与城市三维地质模型结合，得到城市地下水四维模型。
在上述具体实施例中，所述监测节点包括传感器模块、主控制器模块和无线通信模块；所述中继节点包括主控制器模块和无线通信模块。
在上述具体实施例中，所述无线通信模块均采用基于LoRa技术的网络通信模块。
在上述具体实施例中，所述监测节点将采集和接收到的采集数据保存在自身的监测数据库内，所述中继节点将接收和两次判断筛选的数据保存在自身的中继节数据库内，所述服务器将接收的数据、判断筛选的数据和静态解算的结果数据保存在自身的服务器链数据库内。
在上述具体实施例中，每个监测节点在监测节点通信范围内至少通信连接有两个中继节点；每个中继节点在中继节点通信范围内网络通信连接有两个中继节点。
在上述具体实施例中，所述中继节点和服务器对采集数据的判断和筛选是根据数据写入的标号编码和采集数据的时间戳对数据进行比较，从相同编码和时间戳的采集数据中去除异常数据。
在上述具体实施例中，所述服务器和中继节点还通过拜占庭容错算法对中继节点和监测节点进行评分运算，对中继节点和监测节点建立采集数据评分表，当节点过来的异常数据所占比例高于预设阈值时，将该节点判断为异常节点，并将判断结果转发至其它节点，使得其它节点拒绝接收该节点发送的数据。
在上述具体实施例中，所述监测节点、中继节点和服务器之间的数据传输均采用非对称加密算法对数据进行加密。
在上述具体实施例中，所述监测节点部署的位置包括往年洪涝低洼处、隧道进出口、内河和城市入水口、地下管道、城市楼层地下室和水库，监测节点包括雨量通、水位仪和摄像机。
在上述具体实施例中，所述服务器设有预警阈值，将实现上报的数据与数据库内的历史水雨情数据结合比较，在内涝和洪水情况未发生前提前预估和预警，可对接第三方系统，对民众和相关单位发送汛期信息和对应的准备措施。如图1和图2所示，一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，主要流程如下：
获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型，在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，按照预设的位置对部署并安装监测节点和中继节点，监测节点对城市水位进行监控检测，同时在预设时间范围内将采集到的数据发送至通信范围内中继节点，中继节点对监测节点发送的数据信息进行判断和筛选，同时与其它中继节点建立通信，将筛选后的数据发送至通信范围内的其它中继节点，中继节点对其它中继节点发送的数据进行第二次判断筛选，达到预设时间时，中继节点将在预设时间范围内接收和筛选后的数据发送至服务器，服务器对对中继节点发送的数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，将监测结果数据保存至数据库中，实现对城市地下水的实时监控，将监控得到的实时数据与城市三维地质模型结合，得到城市地下水四维模型。
首先获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型，在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，按照预设的位置对部署并安装监测节点和中继节点，所述监测节点部署的位置包括往年洪涝低洼处、隧道进出口、内河和城市入水口、地下管道、城市楼层地下室和水库，监测节点包括雨量通、水位仪和摄像机，所述中继节点包括主控制器模块和无线通信模块，所述无线通信模块均采用基于LoRa技术的网络通信模块，每个监测节点在监测节点通信范围内至少通信连接有两个中继节点，每个中继节点在中继节点通信范围内网络通信连接有两个中继节点。
监测节点对城市水位进行监控检测，所述监测节点包括传感器模块、主控制器模块和无线通信模块开，同时在预设时间范围内将采集到的数据发送至通信范围内中继节点，所述监测节点与中继节点之间的数据传输均采用非对称加密算法对数据进行加密，所述监测节点将采集和接收到的采集数据保存在自身的监测数据库内。
中继节点对监测节点发送的数据信息进行判断和筛选，同时与其它中继节点建立通信，将筛选后的数据发送至通信范围内的其它中继节点，中继节点对其它中继节点发送的数据进行第二次判断筛选，达到预设时间时，中继节点将在预设时间范围内接收和筛选后的数据发送至服务器，所述中继节点和服务器之间的数据传输均采用非对称加密算法对数据进行加密，所述中继节点将接收和两次判断筛选的数据保存在自身的中继节数据库内，所述中继节点对采集数据的判断和筛选是根据数据写入的标号编码和采集数据的时间戳对数据进行比较，从相同编码和时间戳的采集数据中去除异常数据，所述中继节点还通过拜占庭容错算法对监测节点进行评分运算，对中监测节点建立采集数据评分表，当节点过来的异常数据所占比例高于预设阈值时，将该节点判断为异常节点，并将判断结果转发至其它节点，使得其它节点拒绝接收该节点发送的数据。
服务器对对中继节点发送的数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，将监测结果数据保存至数据库中，实现对城市地下水的实时监控，将监控得到的实时数据与城市三维地质模型结合，得到城市地下水四维模型，所述服务器将接收的数据、判断筛选的数据和静态解算的结果数据保存在自身的服务器链数据库内，所述服务器对采集数据的判断和筛选是根据数据写入的标号编码和采集数据的时间戳对数据进行比较，从相同编码和时间戳的采集数据中去除异常数据，服务器设有预警阈值，将实现上报的数据与数据库内的历史水雨情数据结合比较，在内涝和洪水情况未发生前提前预估和预警，可对接第三方系统，对民众和相关单位发送汛期信息和对应的准备措施，所述服务器还通过拜占庭容错算法对中继节点进行评分运算，对中继节点建立采集数据评分表，当节点过来的异常数据所占比例高于预设阈值时，将该节点判断为异常节点，并将判断结果转发至其它节点，使得其它节点拒绝接收该节点发送的数据。
通过上述描述可知，在本实例中，通过获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型，在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，按照预设的位置对部署并安装监测节点和中继节点，监测节点对城市水位进行监控检测，将采集到的数据发送至通信范围内中继节点，中继节点对监测节点发送的数据信息进行判断和筛选，同时与其它中继节点建立通信，将筛选后的数据发送至其它中继节点，进行第二次判断筛选再发送至服务器，服务器对数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，实现对城市地下水的实时监控，得到城市地下水四维模型。
在上述实施例中，其中改进AQM管理算法包括主控模块和与所述主控模块连接的通信模块和计算模块。
在主控模块中，并通过主板模块实现多种数据信息采集的控制。其中控制模块为基于STM32单片机的主控单元。在具体设计中，采用基于ARM Cortex -M3内核的高性能32位微控制器 STM32F103VCT6作为主控单元(MCU)，高控制模块的工作频率为72 MHz，具有强大的片上资源，包含3个12位的ADC、2个12位DAC、4个通用16位定时器和2个16位带死去控制的PWM高级定时器，还包含多达13个通信接口：2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口(与SPI复用)、1个SDIO接口、5个UART接口、1个USB2.0全速接口和1个CAN接口等，能够满足智能表数据采集器上行、下行以及本地通信的需求。
通信模块采用ZigBee模块，在硬件结构上ZigBee模块主要包含电源模块、存储模块、时钟模块以及多种通信模块和接口。通信模块分别为2路RS485、1路M-Bus主机模块、1路M-Bus从机模块、1路红外模块以及1路脉冲模块等。在数据传递时，采用ZigBee模块实现数据信息的通信。其中ZigBee模块能够在2.4GHz频率的作用下实现ISM波段的无线通信。在该模块运用过程中，还通过EM2420 2.4GHz的射频收发器和ATMEL 8位AVR微控制器进行控制，ZigBee模块具有-1.5dBm的标称发射和-92dBm的接收灵敏度，当电源为3.0V时，模块在发射模式下消耗31.0mA，在接收模式下消耗28mA，大大提高了数据通能力。 通过数据信息交互，能够实现数据信息的远程监控与应用。在对地下水信息进行采集时，该发明提出了主动队列管理（Active Queue Management,AQM）算法，将不同数据通道通过控制管理数据传达缓冲，进而实现地下水数据传递网络运行的稳定，通过构建的系统模型，能够使采集的数据按照队列的方式进行管理，完成可持续管理办法。
根据地下水安全四维智慧调控，将地下水数据信息管理运行网络中数据变化，计算整个地下水数据传递网络的性能指标，即：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
式(1)中，
Figure 272512DEST_PATH_IMAGE002
表示地下水数据信息传递网络运行性能，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示采集到的地下水 信息采集数据运行中变化的轨迹函数，
Figure 156154DEST_PATH_IMAGE004
表示采集到的地下水信息采集数据变化规律预 测，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示地下水数据信息传递网络最优数据变化性能。
根据地下水数据信息传递网络入库数据量进行推导，进而得到最优管理办法：
Figure 911752DEST_PATH_IMAGE006
(2)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示采集到的地下水信息采集数据运营时间内队列优化量，
Figure 677583DEST_PATH_IMAGE008
表示地下 水数据传递网络与优化后管理办法差值，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示维持管理系统稳定补偿的采集到的地下水 信息采集数据量，
Figure 253793DEST_PATH_IMAGE010
表示地下水数据传递网络变化裕度，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示地下水数据信息管理运 行中总需转化的数据量。
通过调整地下水数据信息管理变化的轨迹函数使管理数据更加合理化，改进之后的变化轨迹表示为：
Figure 804992DEST_PATH_IMAGE012
(3)
其中，
Figure 387283DEST_PATH_IMAGE013
表示采集到的地下水信息采集数据运行最小波动量，
Figure 109251DEST_PATH_IMAGE014
管理波动缓冲 量，
Figure 677767DEST_PATH_IMAGE015
表示采集到的地下水信息采集数据变化规律函数，
Figure 208105DEST_PATH_IMAGE016
表示采集到的地下水信息采 集数据总量，
Figure 351511DEST_PATH_IMAGE017
表示采集到的地下水信息采集数据分批次运输，
Figure 232879DEST_PATH_IMAGE018
表示校正的采集到的地 下水信息采集数据划分。
根据改进的地下水数据信息管理变化轨迹，将实际运营的采集到的地下水信息采集数据量代入计算，由此得到变化规律函数为：
Figure 605086DEST_PATH_IMAGE019
(4)
其中，
Figure 583406DEST_PATH_IMAGE020
表示采集到的地下水信息采集数据安排运输的批次数量，
Figure 241920DEST_PATH_IMAGE021
表示地下水数 据信息管理数据权值变化。
通过改进的AQM算法推导出采集到的地下水信息采集数据采样总数据受到地下水数据传递网络波动缓冲影响程度，即：
Figure 748601DEST_PATH_IMAGE022
(5)
式(5)中，
Figure 111449DEST_PATH_IMAGE023
表示输入算法程序中的采集到的地下水信息采集数据量，
Figure 881959DEST_PATH_IMAGE024
表示 地下水数据传递网络允许采集到的地下水信息采集数据标准，
Figure 586741DEST_PATH_IMAGE025
表示采集到的地下水信息 采集数据运输划分批次数。
由于地下水数据传递网络的波动，在此缓冲期间造成的采集到的地下水信息采集数据变化轨迹表示为：
Figure 708280DEST_PATH_IMAGE026
(6)
其中，
Figure 671557DEST_PATH_IMAGE027
表示初始采集到的地下水信息采集数据变化比例，
Figure 109623DEST_PATH_IMAGE028
表示缓冲期间内 的采集到的地下水信息采集数据变化比例，
Figure 375519DEST_PATH_IMAGE029
表示变化后的采集到的地下水信息采集 数据反馈约束条件。
通过统计采集到的地下水信息采集数据变换轨迹和缓冲时间造成的影响，得到总的受影响采集到的地下水信息采集数据为：
Figure 843410DEST_PATH_IMAGE030
(7)
其中，
Figure 485744DEST_PATH_IMAGE031
表示无波动时采集到的地下水信息采集数据变化轨迹，
Figure 43895DEST_PATH_IMAGE032
表示出现 波动期间采集到的地下水信息采集数据变化轨迹，
Figure 605326DEST_PATH_IMAGE033
表示无波动时受影响数据，
Figure 435879DEST_PATH_IMAGE034
表 示波动缓冲时间内受影响数据。
通过消除地下水数据信息管理产生的波动影响，使地下水数据信息管理恢复队列式管理模式，从而达到系统稳定的目的，则消除的波动数据为：
Figure 494621DEST_PATH_IMAGE035
(8)
其中
Figure 156546DEST_PATH_IMAGE036
表示采集到的地下水信息采集数据运输期间产生的总数据量，
Figure 764245DEST_PATH_IMAGE037
表示 变化后的采集到的地下水信息采集数据反馈约束条件，
Figure 957460DEST_PATH_IMAGE038
表示初始采集到的地下水信息 采集数据变化比例[8]，
Figure 676017DEST_PATH_IMAGE039
表示校正的采集到的地下水信息采集数据划分，
Figure 458028DEST_PATH_IMAGE040
表示无波动 时采集到的地下水信息采集数据变化轨迹，
Figure 111995DEST_PATH_IMAGE041
表示无波动时受影响数据，
Figure 917140DEST_PATH_IMAGE042
表示出 现波动期间采集到的地下水信息采集数据变化轨迹，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示波动缓冲时间内受影响数据。
改进后的AQM算法相对传统算法对于波动数据敏感性更强，筛选范围更加广泛，使地下水数据信息管理数据波动控制在一定范围内，避免影响整个地下水数据信息传递网络，提高了地下水数据信息管理系统的稳定性。
在具体实施例中，拜占庭容错算法，英文全称Byzantine Fault Tolerance，简称BFT。在具体应用中，容易出现拜占庭错误，这是一种恶意节点，它为了阻挠真实信息的传递以及有效一致的达成，会向各个节点发送前后不一致的信息。能够处理拜占庭错误的这种容错性，就叫做拜占庭容错。拜占庭容错共识算法，就是假设区块链网络环境包括运行正常的服务器、故障的服务器和破坏者的服务器情况下，如何在正常的节点间形成对网络状态的共识。
非对称加密算法需要两把密钥：公钥和私钥进行对应的公钥进行解密。因为加密和解密用的是不同的密钥，所以称为非对称加密。
(1) A 要向 B 发送信息，A 和 B 都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥。
(2) A 的私钥保密，A 的公钥告诉 B；B 的私钥保密，B 的公钥告诉 A。
(3) A 要给 B 发送信息时，A 用 B 的公钥加密信息，因为 A 知道 B 的公钥。
(4) A 将这个消息发给 B (已经用 B 的公钥加密消息)。
(5) B 收到这个消息后，B 用自己的私钥解密 A 的消息。其他所有收到这个报文的人都无法解密，因为只有 B 才有 B 的私钥。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于，采用以下步骤：
步骤1：通过改进AQM管理算法获取城市地图及地理信息，建立城市三维地质模型；
步骤2：在三维地质模型中预设多个监测节点和中继节点，按照预设的位置对部署并安装监测节点和中继节点；
步骤3：监测节点对城市水位进行监控检测，同时在预设时间范围内将采集到的数据发送至通信范围内中继节点；
步骤4：中继节点对监测节点发送的数据信息进行判断和筛选，同时与其它中继节点建立通信，将筛选后的数据发送至通信范围内的其它中继节点，中继节点对其它中继节点发送的数据进行第二次判断筛选，达到预设时间时，中继节点将在预设时间范围内接收和筛选后的数据发送至服务器；
步骤5：服务器对中继节点发送的数据信息进行判断和筛选并进行高精度静态解算，得到城市地下水监测结果数据，将监测结果数据保存至数据库中，实现对城市地下水的实时监控，将监控得到的实时数据与城市三维地质模型结合，得到城市地下水四维模型。
2.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述监测节点包括传感器模块、主控制器模块和无线通信模块；所述中继节点包括主控制器模块和无线通信模块。
3.根据权利要求2所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述无线通信模块均采用基于LoRa技术的网络通信模块。
4.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述监测节点将采集和接收到的采集数据保存在自身的监测数据库内，所述中继节点将接收和两次判断筛选的数据保存在自身的中继节数据库内，所述服务器将接收的数据、判断筛选的数据和静态解算的结果数据保存在自身的服务器链数据库内。
5.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：每个监测节点在监测节点通信范围内至少通信连接有两个中继节点；每个中继节点在中继节点通信范围内网络通信连接有两个中继节点。
6.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述中继节点和服务器对采集数据的判断和筛选是根据数据写入的标号编码和采集数据的时间戳对数据进行比较，从相同编码和时间戳的采集数据中去除异常数据。
7.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述服务器和中继节点还通过拜占庭容错算法对中继节点和监测节点进行评分运算，对中继节点和监测节点建立采集数据评分表，当节点过来的异常数据所占比例高于预设阈值时，将该节点判断为异常节点，并将判断结果转发至其它节点，使得其它节点拒绝接收该节点发送的数据。
8.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述监测节点、中继节点和服务器之间的数据传输均采用非对称加密算法对数据进行加密。
9.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述监测节点部署的位置包括往年洪涝低洼处、隧道进出口、内河和城市入水口、地下管道、城市楼层地下室和水库，监测节点包括雨量通、水位仪和摄像机。
10.根据权利要求1所述的一种城市地下水安全四维智慧调控的信息化系统，其特征在于：所述服务器设有预警阈值，将实现上报的数据与数据库内的历史水雨情数据结合比较，在内涝和洪水情况未发生前提前预估和预警，可对接第三方系统，对民众和相关单位发送汛期信息和对应的准备措施。
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