CN104568047A - 隧道积水水位测量与警示*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了隧道积水水位测量与警示***，包括有显示报警与通信装置及水位监测装置，显示报警与通信装置设置于隧道入口处，水位监测装置设置于隧道内低洼处，水位监测装置通过无线网络与显示报警与通信装置连接。本发明隧道积水水位测量与警示***能使道路负责人及时掌握隧道内部积水的情况，从而及时采取相应的措施，以便于排除险情。

Description

隧道积水水位测量与警示***

技术领域

本发明属于隧道积水水位测量装置技术领域，具体涉及一种隧道积水水位测量与警示***。

背景技术

随着我国现代化建设的快速发展，为了缓解交通运输的压力，并保障人们出行畅通，我国建设了越来越多的穿山隧道和地下隧道。但是，近年来强降雨明显增多，由于强降雨引发的隧道低洼处存在大量积水的现象时有发生，一些地方由于排水***的不完善甚至落后造成隧道积水深度有时高达一米以上，这给人们的出行带来了很大的障碍，严重时会引发车辆误入深水区以至于被积水淹没，甚至造成行驶人员伤亡等重大安全事故。

为了监测隧道内部积水水位深度以便于提醒行驶人员，目前的防护做法是在隧道的两个入口处安装水位尺，但是水位尺时间一长易被腐蚀，褪色，对比度不好，不能很好的引起行驶人员的注意，行驶人员也不易清楚目测识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道积水水位测量与警示***，能使道路负责人及时掌握隧道内部积水的情况，从而及时采取相应的措施，以便于排除险情。

本发明所采用的技术方案是，隧道积水水位测量与警示***，包括有显示报警与通信装置及水位监测装置，显示报警与通信装置设置于隧道入口处，水位监测装置设置于隧道内低洼处，水位监测装置通过无线网络与显示报警与通信装置连接。

本发明的特点还在于：

无线网络采用的是Zigbee通信网。

显示报警与通信装置至少设置有两个，分别位于的隧道两个入口处；水位监测装置的数量根据需要设置，至少设置一个，且设置于隧道内低洼处。

显示报警与通信装置，包括有第一控制器，第一控制器分别连接有第一Zigbee模块、译码与驱动模块、声光报警器、GSM模块及第一电源模块；

译码与驱动模块连接有LED点阵屏。

第一控制器内的主控芯片采用的是STM32F103C8T6。

声光报警器由报警蜂鸣器和警示灯组成。

GSM模块采用的是TC35i模块；

第一Zigbee模块内设置有CC2530芯片。

水位监测装置，包括有第二控制器，第二控制器分别连接有第二Zigbee模块、模拟信号调理电路、第二电源模块；模拟信号调理电路与水位传感器连接。

第二控制器内的主控芯片采用的是STM32F103C8T6；第二Zigbee模块内设置有CC2530芯片。

水位传感器采用的是HSTL-18投入式液位变送器。

本发明的有益效果在于：

1)本发明隧道积水水位测量与警示***内的水位传感器采用的是HSTL-18投入式液位变送器，其探头采用不锈钢材料制成，该水位传感器内的芯片由316不锈钢膜片和内充硅油与介质隔离，其综合精度达±0.5％FS，从而相对常规水位尺不易腐蚀，测量精度高。

2)本发明隧道积水水位测量与警示***在使用的过程中，设置于隧道内低洼处的水位监测装置与隧道两个入口处的显示通信装置之间通过Zigbee无线通信方式进行通信，省去了在隧道内铺设线缆或光缆通信，易于施工，节省线缆或光缆费用。

3)本发明隧道积水水位测量与警示***在使用的过程中，在隧道的两个入口处采用LED点阵屏对隧道内部的积水深度进行显示，并且根据积水深度给出一定的行驶建议信息，相对于常规的目测水尺更加醒目、直观。

4)本发明隧道积水水位测量与警示***在使用的过程中，在隧道的两个入口处设置有LED点阵屏，且在附近设置有报警蜂鸣器和警示灯，当水位超过警戒水位后，报警蜂鸣器和警示灯都将开始工作，直至水位降至警戒水位以下，从而更能引起行驶人员的注意。

5)本发明隧道积水水位测量与警示***在使用的过程中，隧道入口处设置的显示报警与通信装置具有在积水深度超过警戒水位时每隔10分钟自动通过GSM模块给道路负责人发送水位深度信息的功能，直至水位降至警戒水位以下，从而能及时地通知道路负责人，供其进行决策，以便采取相应的措施对隧道积水进行处理，防止危险的进一步扩大。

附图说明

图1是本发明隧道积水水位测量与警示***在隧道内的安装示意图；

图2是本发明隧道积水水位测量与警示***内显示报警与通信装置的结构示意图；

图3是本发明隧道积水水位测量与警示***内水位监测装置的结构示意图。

图中，1.显示报警与通信装置，2.水位监测装置，3.隧道内低洼处，4.LED点阵屏，5.第一Zigbee模块，6.译码与驱动模块，7.声光报警器，8.第一控制器，9.GSM模块，10.第一电源模块，11.第二Zigbee模块，12.第二控制器，13.模拟信号调理电路，14.水位传感器，15.第二电源模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明隧道积水水位测量与警示***，其结构如图1所示，包括有显示报警与通信装置1及水位监测装置2，显示报警与通信装置1设置于隧道入口处，水位监测装置2设置于隧道内低洼处3，水位监测装置2通过Zigbee通信网与显示报警与通信装置1连接。

显示报警与通信装置1至少设置有两个，分别位于的隧道两个入口处；水位监测装置2的数量根据需要设置，至少设置一个，且要设置于隧道内低洼处3。将水位监测装置2与显示报警与通信装置1通过Zigbee通信网以无线方式进行通信，方便安装施工。

显示报警与通信装置1，如图2所示，包括有第一控制器8，第一控制器8分别连接有第一Zigbee模块5、译码与驱动模块6、声光报警器7、GSM模块9及第一电源模块10；译码与驱动模块6连接有LED点阵屏4。

其中，第一控制器8内的主控芯片采用的是STM32F103C8T6，其具有2个12位模数转换器，1μS的转换时间。

声光报警器7，包括有报警蜂鸣器和警示灯；当隧道内的积水水位超过预定的警戒水位后，声光报警器7内的报警蜂鸣器将以2Hz的频率进发出声响，并且警示灯开始进行灯光闪烁，为了醒目可将警示灯设置为红色，这样就可以引起行驶人员注意；当水位降至预定的警戒水位以下后，声光报警器7将停止工作。

GSM模块9采用的是TC35i模块，它是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，可传输语音和数据信号，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。设置GSM模块9的目的在于：每隔10分钟发送短信给道路负责人，直至水位降至警戒水位以下，让道路负责人随时掌握隧道内的水位信息。

第一Zigbee模块5内设置有CC2530芯片；CC2530芯片是专门针对IEEE802.15.4和Zigbee应用的单芯片解决方案，它整合了全集成的高效射频收发机及业界标准的增强型8051微控制器，8KB的RAM和其它强大的支持功能和外设。

LED点阵屏4设置于隧道入口处，能够对水位深度和行驶建议进行显示，清晰醒目。

第一电源模块10用于将隧道入口侧的220V交流电转化为直流电供给显示报警与通信装置1。

水位监测装置2，如图3所示，包括有第二控制器12，第二控制器12分别连接有第二Zigbee模块11、模拟信号调理电路13、第二电源模块15；模拟信号调理电路13与水位传感器14连接。

第二控制器12内的主控芯片采用的是STM32F103C8T6，其具有2个12位模数转换器，1μS的转换时间。

第二Zigbee模块11内设置有CC2530芯片；CC2530芯片是专门针对IEEE802.15.4和Zigbee应用的单芯片解决方案，它整合了全集成的高效射频收发机及业界标准的增强型8051微控制器，8KB的RAM和其它强大的支持功能和外设。

水位传感器14采用的是HSTL-18投入式液位变送器，其测量综合精度能达到±0.5％FS，且不易被腐蚀生锈，非常的耐用，在本发明中水位传感器14用于将水位信号转化为成比例的电信号。

第二电源模块15能将隧道内部220V照明用交流电转换为直流电给水位监测装置2。

在使用本发明隧道积水水位测量与警示***时，如图1所示，在隧道的每个入口处设置一个显示报警与通信装置1，水位监测装置2内设置有水位传感器14，水位传感器14直接安装于隧道内低洼处3，在安装时要将水位传感器14的探头捆绑在固定好的有通孔的金属管下通孔处，在金属管的下通孔处安装防污罩，在隧道内壁上固定一支架，将水位传感器14的电气盒固定在支架上。

将水位监测装置2安装在隧道内最容易引起积水的地方，即安装于隧道内低洼处3，用来监测水位变化；水位监测装置2与隧道入口处的显示报警与通信装置1之间通过Zigbee通信网连接，以便于传送数据。

本发明隧道积水水位测量与警示***的工作原理具体如下：

安装好水位监测装置2后，利用水位传感器14将水位信号变为电信号后输出至模拟信号调理电路13，经模拟信号调理电路13进行隔离、放大处理后输送至第二控制器12中进行处理；通过预先对第二控制器12进行设置，一旦监测到隧道内有积水的情况时进入正常工作模式，每2分钟就会对隧道内的积水深度采集一次；若隧道中没有发现有积水的状况则控制本发明隧道积水水位测量与警示***进入休眠模式；在其中，水位监测装置2内的第二控制器12将处理后的隧道内积水水位信息经无线通信Zigbee方式发送至隧道入口处的显示报警与通信装置1处。

隧道每个入口处设置的显示报警与通信装置1将发送过来的信号送入第一控制器8，由第一控制器8对接收到的信息进行处理，再通过译码与驱动模块6进一步处理，然后将处理后的隧道内的水位信息及相应的行驶提醒内容(积水深度与行驶建议)显示于LED点阵屏4上；当积水水位超过警戒水位后，声光报警器7内的报警蜂鸣器以2Hz的频率发出蜂鸣声的同时警示灯开始频繁闪烁，以提醒行驶人员，在这一过程中，每隔10分钟将通过GSM模块9发送短信给道路负责人，直至隧道内的水位降至警戒水位以下。

在整个监测过程中，用于监测水位的重要部件之一是水位传感器；水位传感器14采用HSTL-18投入式液位变送器，选用量程为0m～3.5m，输出4mA～20mA电流信号，其综合精度达±0.5％FS。当把水位传感器14投入到液体中某一位置时，水位传感器14受到的压强为：P＝9.807ρH；在上式中，P为水位传感器14检测到的压强，单位kPa；ρ为液体密度，单位g/cm；H为隧道内低洼处3积水深度，单位m，H≈0.102P/ρ。

本发明隧道积水水位测量与警示***，能使道路负责人及时掌握隧道内部积水情况，及时采取相应的措施，以便于排除险情。

Claims (10)

1.隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，包括有显示报警与通信装置(1)及水位监测装置(2)，所述显示报警与通信装置(1)设置于隧道入口处，所述水位监测装置(2)设置于隧道内低洼处(3)，所述水位监测装置(2)通过无线网络与显示报警与通信装置(1)连接。

2.根据权利要求1所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述无线网络采用的是Zigbee通信网。

3.根据权利要求1所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述显示报警与通信装置(1)至少设置有两个，分别位于的隧道两个入口处；

所述水位监测装置(2)的数量根据需要设置，至少设置一个，且设置于隧道内低洼处(3)。

4.根据权利要求1或3所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述显示报警与通信装置(1)，包括有第一控制器(8)，所述第一控制器(8)分别连接有第一Zigbee模块(5)、译码与驱动模块(6)、声光报警器(7)、GSM模块(9)及第一电源模块(10)；

所述译码与驱动模块(6)连接有LED点阵屏(4)。

5.根据权利要求4所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述第一控制器(8)内的主控芯片采用的是STM32F103C8T6。

6.根据权利要求4所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述声光报警器(7)由报警蜂鸣器和警示灯组成。

7.根据权利要求4所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述GSM模块(9)采用的是TC35i模块；

所述第一Zigbee模块(5)内设置有CC2530芯片。

8.根据权利要求1或3所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述水位监测装置(2)，包括有第二控制器(12)，所述第二控制器(12)分别连接有第二Zigbee模块(11)、模拟信号调理电路(13)、第二电源模块(15)；所述模拟信号调理电路(13)与水位传感器(14)连接。

9.根据权利要求8所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述第二控制器(12)内的主控芯片采用的是STM32F103C8T6；

所述第二Zigbee模块(11)内设置有CC2530芯片。

10.根据权利要求8所述的隧道积水水位测量与警示***，其特征在于，所述水位传感器(14)采用的是HSTL-18投入式液位变送器。