CN103196519A - 一种检测桥洞积水深度的报警装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种检测桥洞积水深度的报警装置，包括有用于处理信号的微处理器，微处理器的信号输入端通过A/D转换电路与电阻式液位计相连，微处理器的报警端与报警电路相连，微处理器的显示端与LED显示器相连；其检测方法的步骤为：首先，在微处理器中设置水深阈值，电阻式液位计输出的电压通过A/D转换器输入至微处理器中，得到电阻值R；其次，根据公式得到水的深度h,并显示在LED屏上；最后，判断水深是不是大于警戒值，若大于警戒值则需通知相关部门进行排水以及维持交通，避免安全事故的发生，具有结构简单，反应灵敏的特点，能够及时有效的为司机提供桥洞内的积水情况。

Description

一种检测桥洞积水深度的报警装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及液位计的检测和微处理器的控制领域，具体涉及一种检测桥洞积水深度的报警装置及其检测方法。 

背景技术

在下雨天，尤其是下大暴雨的时候，由于桥洞本身就属于低洼地，再者有的地下水道结构不合理，不能及时将降水排走，从而导致了桥洞内的积水。车辆在经过时会比较危险，例如2012年7月份，首都北京遭到大暴雨的袭击时，北京东城区广渠门桥下水深已达4米，有多辆车淹没在深水中，其中一名司机在4米深的积水中被困3个小时后，不幸遇难。如果能够检测水的深度并能在桥梁上显示，则就能有效地避免意外的发生。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种检测桥洞积水深度的报警装置及其检测方法，具有结构简单，反应灵敏的特点，能够及时有效的为司机提供桥洞内的积水情况。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种检测桥洞积水深度的报警装置，包括有用于处理信号的微处理器，微处理器的信号输入端通过A/D转换电路与电阻式液位计相连，微处理器的报警端与报警电路相连，微处理器的显示端与LED显示器相连。 

用电阻式液位计测量桥洞积水深度的装置，包括根据水位的深度由电阻式液位计得到不同的电阻值，用A/D转换器将电阻值转换成数字信号，微处理器对数字信号进行处理得到水的深度，将水的深度显示LED屏上以及当积水达到一定高度，极易引发危险时的报警电路。 

所述的电阻式液位计因液位变化引起电极间电阻变化，再根据电阻变化来反应液位的情况。 

所述的电阻值测量电路是由电桥电路完成； 

一种检测桥洞积水深度的的检测方法，包括有以下步骤： 

首先，在微处理器中设置水深阈值，电阻式液位计输出的电压通过A/D转换器输入至微处理器中，根据公式  $\mathrm{Vo}=(\frac{R2}{R2+R1}-\frac{R3}{R+R3})\mathrm{Vi}$ 得到电阻值R； 

式中：R1，R2，R3是测量电桥的三个桥臂，Vi是使电桥电路工作的电压信号，Vo是输入到A/D转换器的电压信号； 

其次，根据公式 $R=\frac{2p}{A}(H-h)=\frac{2p}{A}H-\frac{2p}{A}h=K_1-K_{2}h$ 得到水的深度h,并显示在LED屏上； 

式中：H,h—电阻棒的全长及液位高度；p—电阻棒的电阻率；A—电阻棒截面积； 

最后，判断水深是不是大于警戒值，若大于警戒值则需通知相关部门进行排水以及维持交通，避免安全事故的发生。 

本发明的优点是： 

电阻式液位计测量范围广,结构简单，能在恶劣条件下工作，这恰好很适合本发明的环境，本发明简单明了，在桥洞内有积水时装置能及时的反映当前的水深，提醒司机朋友，有效地避免了司机因不知道桥洞内情况而发生的汽车溺水、人员伤亡等事故。如果积水达到警戒状态则需同时向市政部门和交通部门发出通知，市政部门疏通下水道，及时的将降水排走，交通部门指挥交通，避免危险的发生。如果判断无积水，则LED屏可用于交通信息的播放。 

附图说明

图1为本发明的硬件***示意图。 

图2为本发明的简易安装示意图。 

图3为本发明的工作流程示意图。 

图4为本发明的工作流程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。 

参见图1，一种检测桥洞积水深度的报警装置，包括有用于处理信号的微处理器，微处理器的信号输入端通过A/D转换电路与电阻式液位计相连，微处理器的报警端与报警电路相连，微处理器的显示端与LED显示器相连。 

参见图2，图2是用于测量的电阻式液位计原理图，电极1是由两根材料、截面积相同的具有大电阻率的电阻棒组成，具体是根据积水可能达到的深度范围安装两根电极并用电缆线引出，当有积水时，两根电阻棒导通，通过电桥电路可测得其电阻值， 从而得到当前水深。绝缘套2，电阻棒两端通过绝缘套2固定，并与外界绝缘，保证只是当有积水时两根电阻棒才能导通。测量电桥3用于测量两根电阻棒导通时的电阻值；整个传感器的电阻为 

$R=\frac{2p}{A}(H-h)=\frac{2p}{A}H-\frac{2p}{A}h=K_1-K_{2}h$

式中：H,h—电阻棒的全长及液位高度；p—电阻棒的电阻率；A—电阻棒截面积。该传感器的材料、结构和尺寸确定后，K₁，K₂均为常数，电阻大小与液位高度成反比；图中的输入Vi是使电桥电路工作的电压信号，输出Vo是输入到A/D转换器的电压信号。电阻的测量可用图中的电桥电路完成。当桥洞内有积水时，两个电极通过液体导通从而得到相应的电阻值，则不同的电阻值得到不同的深度。微处理器根据输入的信号将其转换成要输出的水的深度，并且显示在LED显示屏上。如果在电阻值很大时，说明没有积水，可以将LED显示屏用于交通信息的播放，一举两得。报警电路是当水深达到警戒深度时，则会发出声光告警和报警信号，同时向市政部门和交通部门发出通知，市政部门疏通下水道，及时的将降水排走，交通部门指挥交通，避免危险的发生。 

图3是简单的安装方案，电阻式液位计4安插在桥洞内的低地势点，保证测量的水位是当前桥洞内低地势处的水位，给人们提供准确的数据，显示屏5则需要安装在显眼的地方，当有积水时，时刻显示着当前的水深，以便司机及时的了解桥内的情况，则可安装在桥梁上。 

图3是整个发明工作的流程，当桥洞内有积水时，***开始工作，电阻式液位计的两根电极导通，随着水深的不同得到不同的电阻值，输出的电压通过A/D转换器输入至微处理器中，根据公式

得到电阻值R，然后根据公式  $R=\frac{2p}{A}(H-h)=\frac{2p}{A}H-\frac{2p}{A}h=K_1-K_{2}h$ 得到水的深度h,LED显示屏上时刻显示着当前的水深，同时判断水深是不是大于警戒值，每当有车辆经过时，司机可以很清楚地看到此刻的水深，从而判断车辆可否通过，避免了因不确定桥洞内水的深度而冒险经过时后的安全事故的发生。若水深大于警戒值则需通知相关部门进行排水以及维持交通，避免安全事故的发生。 

一种检测桥洞积水深度的的检测方法，包括有以下步骤： 

首先，在微处理器中设置水深阈值，假设是0.5m，电阻式液位计输出的电压通过A/D转换器输入至微处理器中，根据公式 

$\mathrm{Vo}=(\frac{R2}{R2+R1}-\frac{R3}{R+R3})\mathrm{Vi}$

式中：R1，R2，R3是测量电桥的三个桥臂，其值分别为18KΩ、8.2KΩ、180Ω，Vi是使电桥电路工作的电压信号，其值是5V,Vo是输入到A/D转换器的电压信号,其值是0.6V。从而计算得电阻值R为800Ω. 

其次，根据公式 $R=\frac{2p}{A}(H-h)=\frac{2p}{A}H-\frac{2p}{A}h=K_1-K_{2}h$

式中：H,h—电阻棒的全长及液位高度,假设H为1m；p—电阻棒的电阻率设为15Ω·m；A—电阻棒截面积，设为0.03m²；从而计算得到水的深度h为0.2m,并显示在LED屏上；最后，判断水深是不是大于警戒值0.5m，若大于警戒值则需通知相关部门进行排水以及维持交通，避免安全事故的发生。 

Claims (3)

1.一种检测桥洞积水深度的报警装置，包括有用于处理信号的微处理器，其特征在于，微处理器的信号输入端通过A/D转换电路与电阻式液位计相连，微处理器的报警端与报警电路相连，微处理器的显示端与LED显示器相连。

2.一种检测桥洞积水深度的的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，在微处理器中设置水深阈值，电阻式液位计输出的电压通过A/D转换器输入至微处理器中，根据公式                                                  

得到电阻值R；

式中：R1，R2，R3是测量电桥的三个桥臂，Vi是使电桥电路工作的电压信号，Vo是输入到A/D转换器的电压信号；                    

其次，根据公式

得到水的深度h,并显示在LED屏上；

式中：H, h—电阻棒的全长及液位高度；

—电阻棒的电阻率；A—电阻棒截面积；

最后，判断水深是不是大于警戒值，若大于警戒值则需通知相关部门进行排水以及维持交通，避免安全事故的发生。

3.根据权利要求2所述的一种检测桥洞积水深度的的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，在微处理器中设置水深阈值，假设是0.5m，电阻式液位计输出的电压通过A/D转换器输入至微处理器中，根据公式   

式中：R1，R2，R3是测量电桥的三个桥臂，其值分别为18KΩ、8.2KΩ、180Ω，Vi是使电桥电路工作的电压信号，其值是5V,

Vo是输入到A/D转换器的电压信号,其值是0.6V；

从而计算得电阻值R为800Ω.                    

其次，根据公式

式中：H, h—电阻棒的全长及液位高度,假设H为1m；

—电阻棒的电阻率设为15Ω·m；A—电阻棒截面积，设为0.03㎡；从而计算得到水的深度h为0.2m,并显示在LED屏上；

最后，判断水深是不是大于警戒值0.5m，若大于警戒值则需通知相关部门进行排水以及维持交通，避免安全事故的发生。

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