本實(shí)用新型涉及城市內(nèi)澇治理領(lǐng)域，具體地指一種城市內(nèi)澇監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國(guó)南北方每年夏、秋雨季，所發(fā)生的地區(qū)性熱雷雨、梅雨或臺(tái)風(fēng)雨現(xiàn)象，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量地表徑流，常常使雨水徑流無法及時(shí)排除，導(dǎo)致市區(qū)局部地區(qū)積水，造成民眾生命財(cái)產(chǎn)損失及危害。

目前，常規(guī)的城市內(nèi)澇監(jiān)控方式均為積水觀測(cè)人員人工監(jiān)測(cè)的形式，監(jiān)測(cè)效率較低，另外，人工監(jiān)測(cè)時(shí)一般采用浮子式、壓力式、超聲波式或雷達(dá)式等傳感器，然而，水位監(jiān)測(cè)比較容易受環(huán)境，地形，水質(zhì)等多方面的影響，上述水位傳感器在實(shí)際應(yīng)用過程中普通存在著一定的缺陷，例如，浮子式水位計(jì)工作穩(wěn)定，但安裝和維護(hù)復(fù)雜，施工難度大，造價(jià)高，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙測(cè)。超聲波水位計(jì)利用超聲波在空氣中的傳播速度來測(cè)量水位，測(cè)量過程完全由電子電路來實(shí)現(xiàn)，因而比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙測(cè)，但超聲波水位計(jì)的安裝需要一個(gè)支撐桿，因此施工難度大，造價(jià)高，并且由于超聲波在空氣中的傳播速度受溫度影響較大，而造成測(cè)量誤差比較大。壓力式水位計(jì)通過壓力傳感器測(cè)量水中的靜壓力來測(cè)量水位，測(cè)量過程由電子電路來實(shí)現(xiàn)，因而比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙測(cè)，但測(cè)量精度受溫度影響較大，受淤積影響嚴(yán)重，如果安裝傳感器的位置有淤積則壓力式水位計(jì)不能使用。雷達(dá)式水位計(jì)是一種新型的水位測(cè)量設(shè)備，利用毫米微波在空氣中的傳播速度來測(cè)量水位，測(cè)量過程完全由電子電路來實(shí)現(xiàn)，因而比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙測(cè)。其測(cè)量原理與超聲波水位計(jì)類似，但由于微波的傳播速度受溫度影響極小，因而測(cè)量精度較高。目前雷達(dá)式水位計(jì)只有外國(guó)公司能生產(chǎn)，價(jià)格昂貴。且雷達(dá)式水位計(jì)的安裝也需要一個(gè)支撐桿，因此施工難度大，造價(jià)高，而電極式電子水尺的出現(xiàn)，則從根本上解決了上述傳感器的居多缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是要提供一種城市內(nèi)澇監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過水位測(cè)量設(shè)備采集水位信息，并使用無線數(shù)據(jù)傳輸，將監(jiān)測(cè)采集的水位以及相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到終端設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)城區(qū)各低洼路段的積水水位并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警。內(nèi)澇管理部門借助該系統(tǒng)可整體把握整個(gè)城區(qū)內(nèi)澇狀況，及時(shí)進(jìn)行排水調(diào)度，獲取各路段的實(shí)時(shí)積水水位和圖像。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的它包括電子水尺、遙測(cè)終端機(jī)、管理中心服務(wù)器和信息發(fā)布平臺(tái)，其中，所述電子水尺包括移位寄存器、電極驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)、電子水尺殼體、在電子水尺殼體外表面沿電子水尺殼體長(zhǎng)度方向布置的等分電極、在電子水尺殼體外表面沿電子水尺殼體長(zhǎng)度方向布置的公共電極，所述等分電極上均勻設(shè)有多個(gè)電極接口，等分電極的每個(gè)等分電極段連接有對(duì)應(yīng)的一個(gè)電極接口，等分電極的每個(gè)電極接口均連接移位寄存器對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端，移位寄存器的信號(hào)輸出端連接單片機(jī)的探測(cè)信號(hào)輸入端，單片機(jī)的電極驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)輸出端連接電極驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)輸入端，電極驅(qū)動(dòng)模塊的電極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接公共電極的電極接口，所述公共電極和等分電極之間具有間隙，所述單片機(jī)的水位探測(cè)結(jié)果輸出端連接遙測(cè)終端機(jī)的水位探測(cè)結(jié)果輸入端，遙測(cè)終端機(jī)的遙測(cè)數(shù)據(jù)通信端連接管理中心服務(wù)器的遙測(cè)數(shù)據(jù)通信端，管理中心服務(wù)器的信息發(fā)布輸出端連接信息發(fā)布平臺(tái)的信息發(fā)布輸入端。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型通過電子水尺采集內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域的水位信息，并使用無線數(shù)據(jù)傳輸，將監(jiān)測(cè)采集的水位以及相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到終端設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)城區(qū)各低洼路段的積水水位并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警。內(nèi)澇管理部門借助該系統(tǒng)可整體把握整個(gè)城區(qū)內(nèi)澇狀況，及時(shí)進(jìn)行排水調(diào)度，獲取各路段的實(shí)時(shí)積水水位和圖像信息，顯著提高了城市內(nèi)澇治理的效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型中電子水尺的結(jié)構(gòu)框圖。

其中，1—現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器、2—電子水尺、2.1—等分電極、2.2—公共電極、2.3—移位寄存器、2.4—電極驅(qū)動(dòng)模塊、2.5—單片機(jī)、2.6—電子水尺殼體、2.7—密封設(shè)備盒、3—遙測(cè)終端機(jī)、3.1—ARM處理器、3.2—485總線模、3.3—GPRS通信模塊、3.4—模擬量擴(kuò)展模塊、3.5—模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、4—管理中心服務(wù)器、5—信息發(fā)布平臺(tái)、5.1—Web發(fā)布平臺(tái)、5.2—預(yù)警網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、5.3—公用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、6—LED顯示屏。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1所述的城市內(nèi)澇監(jiān)控系統(tǒng)，它包括電子水尺2、遙測(cè)終端機(jī)3、管理中心服務(wù)器4和信息發(fā)布平臺(tái)5，其中，所述電子水尺2包括移位寄存器2.3、電極驅(qū)動(dòng)模塊2.4、單片機(jī)2.5、電子水尺殼體2.6、在電子水尺殼體2.6外表面沿電子水尺殼體2.6長(zhǎng)度方向布置的等分電極2.1、在電子水尺殼體2.6外表面沿電子水尺殼體2.6長(zhǎng)度方向布置的公共電極2.2，所述等分電極2.1上均勻設(shè)有多個(gè)電極接口(即相鄰電極接口之間的距離相等)，等分電極2.1的每個(gè)等分電極段連接有對(duì)應(yīng)的一個(gè)電極接口，等分電極2.1的每個(gè)電極接口均連接移位寄存器2.3對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端，移位寄存器2.3的信號(hào)輸出端連接單片機(jī)2.5的探測(cè)信號(hào)輸入端，單片機(jī)2.5的電極驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)輸出端連接電極驅(qū)動(dòng)模塊2.4的信號(hào)輸入端，電極驅(qū)動(dòng)模塊2.4的電極驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接公共電極2.2的電極接口，所述公共電極2.2和等分電極2.1之間具有間隙(當(dāng)有內(nèi)澇時(shí)，積水連通上述間隙，使等分電極2.1中被水淹沒的等分電極段與公共電極2.2導(dǎo)通，等分電極2.1即可接收到公共電極2.2發(fā)送的脈沖信號(hào))，所述單片機(jī)2.5的水位探測(cè)結(jié)果輸出端連接遙測(cè)終端機(jī)3的水位探測(cè)結(jié)果輸入端，遙測(cè)終端機(jī)3的遙測(cè)數(shù)據(jù)通信端連接管理中心服務(wù)器4的遙測(cè)數(shù)據(jù)通信端，管理中心服務(wù)器4的信息發(fā)布輸出端連接信息發(fā)布平臺(tái)5的信息發(fā)布輸入端。

上述技術(shù)方案中，它還包括現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器1，所述現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器1的視頻信號(hào)輸出端連接遙測(cè)終端機(jī)3的視頻信號(hào)輸入端。它還包括固定在電子水尺殼體2.6上的密封設(shè)備盒2.7，所述移位寄存器2.3、電極驅(qū)動(dòng)模塊2.4和單片機(jī)2.5設(shè)置在密封設(shè)備盒2.7內(nèi)。

上述技術(shù)方案中，它還包括LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)顯示屏6，所述遙測(cè)終端機(jī)3的水位實(shí)時(shí)顯示信號(hào)輸出端連接LED顯示屏6的顯示信號(hào)輸入端。LED顯示屏6接收遙測(cè)終端機(jī)3發(fā)送的數(shù)據(jù)，顯示實(shí)時(shí)的積水水位，更加直觀、便捷地為行人和車輛顯示積水情況。

上述技術(shù)方案中，所述信息發(fā)布平臺(tái)5包括Web(互聯(lián)網(wǎng))發(fā)布平臺(tái)5.1、預(yù)警網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)5.2和公用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)5.3，所述管理中心服務(wù)器4的信息發(fā)布輸出端分別連接Web發(fā)布平臺(tái)5.1、預(yù)警網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)5.2和公用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)5.3的信息發(fā)布輸入端。

上述技術(shù)方案中，所述遙測(cè)終端機(jī)3包括ARM處理器3.1、與ARM處理器3.1的485通信接口連接的485總線模塊3.2、與ARM處理器3.1的遙測(cè)數(shù)據(jù)通信端連接的GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線服務(wù)技術(shù))通信模塊3.3，所述LED顯示屏6的顯示信號(hào)輸入端和單片機(jī)2.5的水位探測(cè)結(jié)果輸出端以及現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器1的視頻信號(hào)輸出端均連接485總線模塊3.2；所述GPRS通信模塊3.3通過GPRS信號(hào)與管理中心服務(wù)器4的遙測(cè)數(shù)據(jù)通信端無線連接。485總線模塊3.2用于接收單片機(jī)2.5的水位探測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器1的視頻信號(hào)，并將上述信號(hào)傳輸給ARM處理器3.1，ARM處理器3.1將水位探測(cè)結(jié)果和視頻信號(hào)傳輸給LED顯示屏6顯示，同時(shí)，ARM處理器3.1將水位探測(cè)結(jié)果和視頻信號(hào)通過GPRS通信模塊3.3傳輸給管理中心服務(wù)器4。

上述技術(shù)方案中，所述遙測(cè)終端機(jī)3還包括模擬量擴(kuò)展模塊3.4和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3.5，所述模擬量擴(kuò)展模塊3.4的信號(hào)輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3.5連接ARM處理器3.1的擴(kuò)展設(shè)備通信端。所述模擬量擴(kuò)展模塊3.4可外接雨量計(jì)，雨量計(jì)得到實(shí)時(shí)雨量數(shù)據(jù)，遙測(cè)終端機(jī)3采集實(shí)時(shí)雨量數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)雨量數(shù)據(jù)通過LED顯示屏6進(jìn)行顯示，同時(shí)遙測(cè)終端機(jī)3還將實(shí)時(shí)雨量數(shù)據(jù)傳輸給管理中心服務(wù)器4，并由信息發(fā)布平臺(tái)5進(jìn)行發(fā)布，幫助內(nèi)澇管理部門制定內(nèi)澇處理方案。

本實(shí)用新型采用GPRS通信模塊3.3進(jìn)行通信。GPRS是GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，不僅能夠提供點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，而且提供無線IP連接，是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其方法是以“分組”的形式將數(shù)據(jù)送到用戶手中。其主要特點(diǎn)有：

1、實(shí)時(shí)性強(qiáng)

與GSM相比，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線和帶寬高特點(diǎn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸無延時(shí)，沒有數(shù)據(jù)傳輸滯后現(xiàn)象，可以同步接收處理多個(gè)或所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)的要求。

2、可遠(yuǎn)程控制

由于GPRS傳輸實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，可以用來實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的控制，如時(shí)間校正，狀態(tài)報(bào)告，遠(yuǎn)程設(shè)置，召測(cè)等功能。

3、建設(shè)成本低

由于GPRS采用公網(wǎng)平臺(tái)，無須建設(shè)專網(wǎng)，只需設(shè)備安裝就可以立即實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

4、監(jiān)控范圍廣

構(gòu)建信息采集系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣泛，擴(kuò)容無須限制，接入點(diǎn)無限制，能夠滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。這對(duì)于采集點(diǎn)較多，覆蓋范圍較廣，部分站點(diǎn)偏遠(yuǎn)的水情自動(dòng)采集系統(tǒng)非常適合。

5、良好的擴(kuò)展性

由于GPRS目前在國(guó)內(nèi)基本上不存在盲區(qū)，其原理上接入數(shù)量沒有限制，因此對(duì)于分布建設(shè)水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常合適。

6、傳輸容量大

由于采集點(diǎn)較多，具有需要大量、多點(diǎn)突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

7、傳輸速率高

GPRS理論最高傳輸速度為171.2Kbps(比特每秒，具體速度取決于終端的能力)，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的傳輸速率，比第二代的GSM和IS-95(窄帶)CDMA快得多。

8、通信費(fèi)用低

可采用包月流量計(jì)費(fèi)方式，降低系統(tǒng)通信運(yùn)營(yíng)成本。

本實(shí)用新型使用時(shí)，在城市的各個(gè)內(nèi)澇監(jiān)控的區(qū)域設(shè)置水位采集站點(diǎn)，每個(gè)水位采集站點(diǎn)均包括電子水尺2、遙測(cè)終端機(jī)3、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器1、雨量計(jì)和LED顯示屏6，多個(gè)遙測(cè)終端機(jī)3與管理中心服務(wù)器4之間采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由各遙測(cè)終端機(jī)3向管理中心服務(wù)器4發(fā)送采集的水情數(shù)據(jù)、視頻信息和雨量信息，各遙測(cè)終端機(jī)3之間沒有相互通信或數(shù)據(jù)交換的問題，所以只需分別建立遙測(cè)站到中心站的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即可滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

本實(shí)用新型使用的電子水尺2具有極高的精度、穩(wěn)定度和可靠度。其測(cè)量誤差不受大氣壓力、溫度、濕度、含沙量、淤積、飄浮物、結(jié)冰、水質(zhì)、泡沫等外界因素的影響。安裝使用方便靈活，不需要測(cè)井鉆孔，性能穩(wěn)定可靠。其主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到《水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》(GB138-90)，符合《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范》(SL64-94)規(guī)定。電極式數(shù)字水位計(jì)測(cè)得的水位數(shù)據(jù)可進(jìn)行有線和無線遠(yuǎn)程傳輸，傳輸方式方便靈活。

本實(shí)用新型的工作過程為：電子水尺2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位信息，現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的視頻信息，遙測(cè)終端機(jī)3采集電子水尺2和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控器1輸出的信息，遙測(cè)終端機(jī)3通過現(xiàn)場(chǎng)LED顯示屏6將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來，方便該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息反映遙測(cè)終端機(jī)3內(nèi)置的GPRS通信模塊3.3專用SIM卡，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)快速傳送至管理中心服務(wù)器4，快速有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。同時(shí)，管理中心服務(wù)器4根據(jù)其設(shè)定將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息發(fā)送到各個(gè)平臺(tái)以及終端，可通過手機(jī)、電腦以及相應(yīng)的顯示設(shè)備監(jiān)測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)水情。本實(shí)用新型通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有效實(shí)現(xiàn)水位的信息采集，由遙測(cè)終端機(jī)3RTU通過GPRS公用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至管理中心服務(wù)器，再有服務(wù)器將統(tǒng)計(jì)到的信息發(fā)送到各終端平臺(tái)，方便實(shí)時(shí)查看監(jiān)測(cè)。

一種利用上述城市內(nèi)澇監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)澇監(jiān)控的方法，它包括如下步驟：

步驟1：在需要進(jìn)行內(nèi)澇監(jiān)控的區(qū)域設(shè)置水位采集站點(diǎn)，每個(gè)水位采集站點(diǎn)中的電子水尺2固定在內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域的水位監(jiān)控區(qū)；

步驟2：電子水尺2實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)應(yīng)內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域的水位，當(dāng)對(duì)應(yīng)內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)內(nèi)澇時(shí)，電子水尺2的單片機(jī)2.5通過電極驅(qū)動(dòng)模塊2.4使公共電極發(fā)出脈沖信號(hào)，積水會(huì)使公共電極2.2與等分電極2.1導(dǎo)通(單片機(jī)2.5控制電極驅(qū)動(dòng)模塊2.4向公共電極2.2提供脈沖信號(hào)，當(dāng)有內(nèi)澇時(shí)，積水進(jìn)入公共電極2.2和等分電極2.1之間的間隙，使等分電極2.1中被水淹沒的等分電極段與公共電極2.2導(dǎo)通，等分電極2.1接收到公共電極2.2發(fā)送的脈沖信號(hào))，積水的深度決定了等分電極2.1中的那幾個(gè)等分電極段與公共電極2.2導(dǎo)通，導(dǎo)通的等分電極2.1接收到公共電極2.2發(fā)出的脈沖信號(hào)，并將脈沖信號(hào)發(fā)送給移位寄存器2.3，移位寄存器2.3記錄下那幾段等分電極2.1收到信號(hào)，并將那幾段等分電極2.1導(dǎo)通的信號(hào)傳輸給單片機(jī)2.5，單片機(jī)2.5根據(jù)導(dǎo)通的等分電極段數(shù)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域水位；

步驟3：電子水尺2的單片機(jī)2.5將計(jì)算得到對(duì)應(yīng)內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域水位數(shù)據(jù)傳輸給遙測(cè)終端機(jī)3；

步驟4：遙測(cè)終端機(jī)3將內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域水位數(shù)據(jù)上傳給管理中心服務(wù)器4；

步驟5：管理中心服務(wù)器4將內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域水位數(shù)據(jù)通過信息發(fā)布平臺(tái)5對(duì)外發(fā)布。

上述技術(shù)方案的步驟4中，遙測(cè)終端機(jī)3將內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域水位數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳給管理中心服務(wù)器4。

上述技術(shù)方案的步驟2中，單片機(jī)2.5將內(nèi)澇監(jiān)控區(qū)域水位數(shù)據(jù)傳輸給LED顯示屏6進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。