本發(fā)明屬于城市道路及海綿城市建設(shè)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于城市道路的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

城市道路多為不透水路面，具有徑流系數(shù)大，產(chǎn)、匯流速度快等特點(diǎn)。發(fā)生短歷時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)，大量地表徑流通過(guò)道路橫、縱坡迅速匯集于低洼地段，當(dāng)路面積水超過(guò)道路下水系統(tǒng)排水能力時(shí)往往造成內(nèi)澇災(zāi)害。在國(guó)內(nèi)外暴雨洪災(zāi)中，城市道路系統(tǒng)往往是受城市內(nèi)澇災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的區(qū)域；例如在2012年北京7·21特大暴雨中，北京城區(qū)共有95處道路因積水而癱瘓，其中又有8人在駕車(chē)途中溺亡。城市道路系統(tǒng)的內(nèi)澇災(zāi)害嚴(yán)重威脅著市民的生命財(cái)產(chǎn)安全。與此同時(shí)，由于城市道路不透水下墊面的阻隔，雨水資源被管網(wǎng)集中排走，地下水補(bǔ)給不足，造成地下水位下降、地面沉降，城市道路中側(cè)分帶及周邊區(qū)域土壤缺水嚴(yán)重等問(wèn)題，城市道路的水環(huán)境問(wèn)題逐漸成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

城市道路水環(huán)境監(jiān)測(cè)是一種對(duì)城市道路研究范圍內(nèi)降雨量、路面匯水量、中側(cè)分帶土壤含水量等多種道路水環(huán)境指標(biāo)的監(jiān)視、測(cè)定技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)城市水環(huán)境監(jiān)測(cè)主要集中在城市排水管網(wǎng)及自然河流水系方面，專門(mén)針對(duì)城市道路進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作還開(kāi)展較少，技術(shù)方法主要以人工采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于城市道路的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明針對(duì)城市道路結(jié)構(gòu)及城市道路水環(huán)境特點(diǎn)，利用無(wú)線傳感、物聯(lián)網(wǎng)、光伏太陽(yáng)能等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路水環(huán)境全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于城市道路水環(huán)境生境監(jiān)測(cè)及海綿城市績(jī)效評(píng)估具有積極意義。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種應(yīng)用于城市道路的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于城市道路的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在城市道路機(jī)動(dòng)車(chē)道的兩側(cè)分別為中分帶和側(cè)分帶，在中分帶和側(cè)分帶上均設(shè)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿上設(shè)有配合使用的數(shù)據(jù)處理及傳輸工作箱和太陽(yáng)能光伏電板，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿的底部設(shè)有土壤水分傳感器；在中分帶內(nèi)設(shè)有兩組滲透式儲(chǔ)水模塊，滲透式儲(chǔ)水模塊與道路雨水收集系統(tǒng)連通。

所述的土壤水分傳感器為FDR水分傳感器MP-406C型。

在中分帶中，所述的土壤水分傳感器設(shè)置在所述的兩組滲透式儲(chǔ)水模塊的中間位置，土壤水分傳感器為四個(gè)且等間距設(shè)置，間距為60厘米。

在側(cè)分帶中，所述的土壤水分傳感器為三個(gè)且等間距設(shè)置，間距為40厘米。

在所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿上設(shè)有避雷針。

在所述的中分帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿上部設(shè)有雨量傳感器。

所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿通過(guò)支架基礎(chǔ)固定。

在所述的滲透式儲(chǔ)水模塊的底部設(shè)有水位測(cè)量?jī)x。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種應(yīng)用于城市道路的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具備以下優(yōu)勢(shì)：

1)本發(fā)明針對(duì)城市道路特定結(jié)構(gòu)及城市道路水環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)于定量研究城市道路水環(huán)境特點(diǎn)、海綿道路系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)效驗(yàn)證和改進(jìn)提升、城市道路綠化后期維護(hù)管理能夠提供最準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐；

2)基于無(wú)線傳感和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路水環(huán)境的無(wú)人力、全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，相比現(xiàn)有人工取樣、實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)做法效率更高且監(jiān)測(cè)覆蓋面更廣；

3)系統(tǒng)采用太陽(yáng)能光伏電池供電，所需電能來(lái)自光伏電池對(duì)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化，不依靠額外電源輸入，系統(tǒng)適應(yīng)范圍更廣；

4)僅需利用互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)客戶端便可及時(shí)查看數(shù)據(jù)，客戶端軟件能夠在線實(shí)時(shí)生成水環(huán)境分析報(bào)表，實(shí)現(xiàn)道路水環(huán)境數(shù)據(jù)的可視化。

附圖說(shuō)明

圖1是城市道路水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成示意圖；

圖2是城市道路水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。

如圖1，一種應(yīng)用于城市道路的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由以下幾個(gè)部分組成：末端數(shù)據(jù)采集設(shè)備、系統(tǒng)搭載平臺(tái)、數(shù)據(jù)處理及傳輸工作箱。在道路機(jī)動(dòng)車(chē)道6的兩側(cè)分別為中分帶5和側(cè)分帶7；整套應(yīng)用于城市道路的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為四組，其中兩組安裝于生態(tài)路工程系統(tǒng)試驗(yàn)路段；另外兩組分別安裝于相同道路普通路段的中分帶5與側(cè)分帶7中，并且土壤水分傳感器9埋設(shè)的數(shù)量、位置均與試驗(yàn)路段保持一致，所測(cè)數(shù)據(jù)作為對(duì)照組信息。各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)每隔一小時(shí)自動(dòng)上載至專用網(wǎng)站供相關(guān)人員進(jìn)行讀取和分析。

末端數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括土壤水分傳感器9、水位測(cè)量?jī)x10、雨量傳感器12。土壤水分傳感器9采用FDR水分傳感器MP-406C型，中分帶5內(nèi)埋設(shè)于兩組滲透式儲(chǔ)水模塊8的中間位置，根據(jù)土層深度不同共布置四個(gè)土壤水分傳感器9測(cè)點(diǎn)，相互間距約60厘米；側(cè)分帶內(nèi)布置三個(gè)土壤水分傳感器9測(cè)點(diǎn)，相互間距約40厘米。在中分帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿上部設(shè)有雨量傳感器12。

水位測(cè)量?jī)x10利用水位測(cè)量?jī)x套管放置于滲透式儲(chǔ)水模塊8底部，采用液壓變送器原理測(cè)量水位變化。雨量傳感器采用翻斗式雨量傳感器，可將以毫米計(jì)的降雨深度轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出。

系統(tǒng)搭載平臺(tái)包括太陽(yáng)能光伏電板2和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿3，滿足了各種設(shè)備的擺放需求并為相應(yīng)設(shè)備提供電能。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立桿3通過(guò)支架基礎(chǔ)4固定。

數(shù)據(jù)處理及傳輸工作箱11是一種測(cè)量信息處理、儲(chǔ)存和傳輸?shù)募稍O(shè)備，包括一個(gè)綜合信息處理器和無(wú)線信號(hào)發(fā)射天線。

如圖2所示，是城市道路水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)傳輸模塊、數(shù)據(jù)終端模塊三個(gè)部分組成。

數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)包括：區(qū)域降雨量數(shù)據(jù)、滲透式蓄水模塊水位以及中側(cè)分帶不同土層深度的土壤含水量數(shù)據(jù)。

降雨量的數(shù)據(jù)采集由翻斗式雨量傳感器傳感器完成，設(shè)置在道路中分帶周?chē)鸁o(wú)遮擋區(qū)域，可根據(jù)需要調(diào)整累計(jì)雨量統(tǒng)計(jì)的時(shí)間間隔。滲透式蓄水模塊水位變化通過(guò)液壓式水位傳感器采集，水位測(cè)量?jī)x10置于中分帶滲透式儲(chǔ)水模塊8底部，可將水壓差異換算成水位變化值輸出。土壤水分傳感器9利用電磁脈沖原理獲得土壤介質(zhì)的體積含水量。道路中分帶5的土壤水分傳感器9四支一組，埋設(shè)于同一位置的不同深度土層，相互間距0.6米左右；側(cè)分帶7的土壤水分傳感器9三支一組，埋深間距0.4米左右。土壤水分傳感器9共四組，分別埋設(shè)于試驗(yàn)段中分帶5、側(cè)分帶7和對(duì)比段中分帶5、側(cè)分帶7，通過(guò)與對(duì)比段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的比較，能夠客觀反映出道路水環(huán)境以及海綿技術(shù)設(shè)施對(duì)土壤水分變化的影響。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)傳輸模塊由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、3G無(wú)線信號(hào)發(fā)射裝置組成，各傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備初步處理后，通過(guò)3G無(wú)線信號(hào)發(fā)射裝置傳輸至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器做進(jìn)一步處理和存儲(chǔ)，客戶端可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登陸服務(wù)器實(shí)時(shí)查詢有關(guān)信息。

數(shù)據(jù)終端模塊由web服務(wù)器及客戶端構(gòu)成，web服務(wù)器對(duì)集成現(xiàn)場(chǎng)采集器上傳的道路水環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并生成各類表報(bào)及趨勢(shì)圖，通過(guò)B/S方式發(fā)布，經(jīng)過(guò)授權(quán)的用戶可以通過(guò)客戶端遠(yuǎn)程瀏覽及下載數(shù)據(jù)。