CN109166330A - 一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警*** - Google Patents

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CN109166330A CN201811067128.4A CN201811067128A CN109166330A CN 109166330 A CN109166330 A CN 109166330A CN 201811067128 A CN201811067128 A CN 201811067128A CN 109166330 A CN109166330 A CN 109166330A
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张洪强
李红艳
李洁静
吴倩
张海涛
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，包括桥梁，桥梁下方为低洼处，该***还包括上级控制中心、水位观测预警控制器、应急停车场、交通诱导屏、交通灯、双向路障和视频装置，所述水位观测预警控制器、交通诱导屏、交通灯和视频装置分别与上级控制中心通过无线设备相连，本***的设计可以为决策部门的提供道路积水的实时信息，安排好紧急交通通行，设置开放应急停车场所，也为市政排水调度管理机构提供支持，更可以及时为广大老百姓提供出行预警。

Description

一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***
技术领域
本发明涉及城市交通防护***技术领域，具体是指一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***。
背景技术
随着我国经济的不断繁荣，大中城市的建设也在突飞猛进地高速发展，城市圈也在已经不断扩大。为了缓解交通压力和保证出行的畅通，许多城市建设了不少的立交桥和下穿隧道。近年来，由强降雨引起的城市下穿隧道及立交桥下低洼处存在大量积水的现象时有发生，且有愈演愈烈的趋势，这些现象轻则造成车辆进水抛锚受损，重则危及人员的生命，甚至瘫痪区域的交通，造成更多的不利影响，相关的报道在国内也是屡见不鲜。这些都已经引起市政、城管、防汛、路政等政府有关部门的高度关注。我们一方面要积极修建并管理好排水设施，但是另一方面建设城市低洼路段内涝监测预警***，也极为必要。
专利申请号201420173630.7公开了一种用于城市低洼路段积水监测与过往车辆预警***，其主要是通过设置浮球开关水位区间感知装置，通过其对水位进行检测，当水深达到警戒水位线时发出预警，这种操作仅仅是分析水位达到警戒线时的情况，另外，不同的车辆，其对于涉水深度也不一样，因此对于其水位的深度需要细化，另外，车辆如果因为水位过深，无法通过，则会造成后面车辆的堵塞，此时如果没有交警或者其它方式的排解，很难对这种交通路况进行处理，本发明针对以上问题提出了一种新的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术中的车辆防溺水***较为简单、自动化程度低、功能单一以及使用不方便等问题，针对以上问题提供一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，已解决以上问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，包括桥梁，桥梁下方为低洼处，该***还包括上级控制中心、水位观测预警控制器、应急停车场、交通诱导屏、交通灯、双向路障和视频装置，所述水位观测预警控制器、交通诱导屏、交通灯和视频装置分别与上级控制中心通过无线设备相连。
本***的设计可以为决策部门的提供道路积水的实时信息，安排好紧急交通通行，设置开放应急停车场所，也为市政排水调度管理机构提供支持，更可以及时为广大老百姓提供出行预警，躲避危险的低洼内涝路段，减少人员和财产的损失，减少城市内涝对出行人员的影响。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
在上述任一方案中优选的是，所述水位观测预警控制器包括低功耗控制器和通信模块、水位监测模块、太阳能供电组件和避雷针，通信模块、水位监测模块、太阳能供电组件和避雷针分别与低功耗控制器电性连接。
在上述任一方案中优选的是，所述水位检测模块包括超声波液位计，通过超声波液位计对水位进行检测，所述超声波液位计包括超神波探头发射器、超声波探头接受器和超声波收发芯片，超神波探头发射器和超声波探头接受器分别与超声波收发芯片相连。
在上述任一方案中优选的是，所述通讯模块采用GPRS或者GSM无线网络进行信息传输，并且通过MODBUS串行通信与监测终端机(RTU)进行通讯。
在上述任一方案中优选的是，所述太阳能供电组件包括太阳能电池板、蓄电池和太阳能充电控制器，太阳能电池板和蓄电池分别与太阳能充电控制器相连。
在上述任一方案中优选的是，所述蓄电池为铅酸蓄电池。
在上述任一方案中优选的是，所述低功耗控制器为低功耗单片机。
在上述任一方案中优选的是，所述超声波液位计上设置有LCD液晶显示屏，该LCD液晶显示屏上设置有可视型防水上盖。
在上述任一方案中优选的是，所述视频装置包括遥测摄像机。
在上述任一方案中优选的是，所述交通灯在工作时有两种状态，一种是照明颜色为黄色，其代表车辆可以缓慢通行，另一种照明颜色为红色，其代表车辆禁止通行。
本发明的有益效果是：本发明的设计可以为决策部门的提供道路积水的实时信息，安排好紧急交通通行，设置开放应急停车场所，也为市政排水调度管理机构提供支持，更可以及时为广大老百姓提供出行预警，躲避危险的低洼内涝路段，减少人员和财产的损失，减少城市内涝对出行人员的影响。
附图说明
图1为按照本发明的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***的一优选实施例的整体***模块图；
图2为按照本发明的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***的一优选实施例水位观测预警控制器的模块图；
图3为按照本发明的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***的一优选实施例整体***运行流程图；
图4为按照本发明的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***的一优选实施例水位观测预警控制器电路连接图；
图5为按照本发明的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***的一优选实施例水位观测预警控制器硬件连接图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、低洼处，2、上级控制中心，3、水位观测预警控制器，4、应急停车场，5、交通诱导屏，6、交通灯，7、双向路障，8、视频装置，9、低功耗控制器，10、通信模块，11、水位监测模块，12、太阳能供电组件，13、避雷针，14、超声波液位计，15、太阳能电池板，16、蓄电池，17、太阳能充电控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图5所示，一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，包括桥梁，桥梁下方为低洼处1，该***还包括上级控制中心2、水位观测预警控制器3、应急停车场4、交通诱导屏5、交通灯6、双向路障7和视频装置8，所述水位观测预警控制器3、交通诱导屏5、交通灯6和视频装置8分别与上级控制中心2通过无线设备相连，本***的设计可以为决策部门的提供道路积水的实时信息，安排好紧急交通通行，设置开放应急停车场所，也为市政排水调度管理机构提供支持，更可以及时为广大老百姓提供出行预警，躲避危险的低洼内涝路段，减少人员和财产的损失，减少城市内涝对出行人员的影响。
在进一步具体实施方式中，所述水位观测预警控制器3包括低功耗控制器9、通信模块10、水位监测模块11、太阳能供电组件12和避雷针13，通信模块10、水位监测模块11、太阳能供电组件12和避雷针13分别与低功耗控制器9电性连接，所述水位检测模块11包括超声波液位计14，通过超声波液位计14对水位进行检测，所述超声波液位计14包括超神波探头发射器、超声波探头接受器和超声波收发芯片，超神波探头发射器和超声波探头接受器分别与超声波收发芯片相连，所述超声波液位计14上设置有LCD液晶显示屏，该LCD液晶显示屏上设置有可视型防水上盖。
另外，在使用水位观测预计控制器时还需要考虑以下情况此外，为了维持观测节点的稳定工作，微控制器还要执行一些其他辅助功能，例如，对于独立供电的节点，需要检测蓄电池的电量，并在低电量时向监控中心发出低电量警告。为了尽可能降低***功耗，采用如下措施：
A、观测节点低功耗控制器采用低功耗单片机，如MSP430系列或C8051F的低功耗系列单片机，如C8051F985在20MHz时钟工作时电流仅为3mA，消耗功率10mW。
B、根据高度差变化率调节观测节点的工作能耗：高度差小时，采用较长时间间隔观测水位，如每1分钟或每5分钟观测一次；高度差较大时，按照预警等级对于数据获取的要求进行设置，并按照严重等级适时预警。
C、水位观测器的电源可以采用：(a)直接利用下水井周边市电；(b)拟采用小型蓄电池配合太阳能电池独立供电。无论采用哪种供电方式，低功耗都是***的考虑要素。
在进一步具体实施方式中，所述通讯模块采用GPRS或者GSM无线网络进行信息传输，并且通过MODBUS串行通信与监测终端机(RTU)进行通讯。
在进一步具体实施方式中，所述太阳能供电组件包括太阳能电池板15、蓄电池16和太阳能充电控制器17，太阳能电池板15和蓄电池16分别与太阳能充电控制器17相连，所述蓄电池16为铅酸蓄电池，另外，太阳能电池板安装于立杆上，在安装时在支架上固定一根防盗信号线并接入RTU中。铅酸蓄电池及太阳能充电控制器放置于密封箱内，太阳能电池板和蓄电池的选型要考虑设备功率、连续工作时间、有效日照时间等因素。
在进一步具体实施方式中，所述视频装置8包括遥测摄像机。
在进一步具体实施方式中，所述交通灯6在工作时有两种状态，一种是照明颜色为黄色，其代表车辆可以缓慢通行，另一种照明颜色为红色，其代表车辆禁止通行。
实施例：当遇到降雨的时候，水位观测器中的超声波液位计先每隔一分钟获取一次数据，同时开启视频装置8获取视频数据，并将这些数据上传至控制中心2，并向低洼处1附近的交通路口的交通诱导屏5发布告知来往低洼处1的车辆关于积水的情况；当发现积水数据的预警等级超过Ⅲ级时，超声液位计按照每隔30秒获取一次数据的频率积水数据的获取，同时继续开启视频装置8获取视频数据，并将这些数据上传至控制中心2，并由向低洼处1附近的交通路口的交通诱导屏5发布信息，告知来往低洼处1的车辆关于积水的情况，警示相关通过车辆注意积水；当发现积水数据的预警等级超过Ⅱ级时，超声液位计按照每10秒获取一次数据的频率积水数据的获取，同时继续开启视频装置8获取视频数据，并将这些数据上传至控制中心2，并继续向低洼处1附近的交通路口的交通诱导屏5发布信息，告知来往低洼处1的车辆关于积水的情况，同时将屏幕颜色改为刺眼亮丽的红色，进行路段的黄色预警，建议相关通行车辆绕行，同时继续向低洼处1附近路口的交通灯6发出指令，将通向低洼处方向的灯改为黄色闪烁；当发现积水数据的预警等级超过Ⅰ级时，超声液位计按照每秒获取一次数据的频率积水数据的获取，同时继续开启视频装置8获取视频数据，并将这些数据上传至控制中心2，并向低洼处1附近的交通路口的交通诱导屏5发布告知来往低洼处1的车辆关于积水的情况，同时将屏幕颜色改为刺眼亮丽的红色，进行路段的红色预警，不允许车辆通过低洼处1，指导相关通行车辆绕行，同时向低洼处1附近路口的交通灯6发出指令，将通向低洼处方向的灯改为红色禁行，开启低洼处2双向路障7，继续在低洼处2附近开启相关的紧急停车场4给相关车辆提供调整场地，同时启动紧急预案，加派人手和设备处理积水及指导附近车辆甚至进行溺水人员车辆的救助；当积水数据的预警等级恢复到Ⅲ级以下时，超声液位计按照每30秒获取一次数据的频率积水数据的获取，同时继续开启视频装置8获取视频数据，并将这些数据上传至控制中心2，并继续向低洼处1附近的交通路口的交通诱导屏5发布信息，告知来往低洼处2的车辆关于积水的情况，同时将屏幕颜色恢复正常颜色，将通行路段的红色预警改为黄色预警，同时继续向低洼处1附近路口的交通灯6发出指令，将通向低洼处方向的灯改为黄色闪烁，同时将低洼处1双向路障7关闭，恢复车辆通行(慢行)，低洼处1附近的紧急停车场4继续开放，直到降雨结束，低洼处积水消失。
水位预警等级按三级划分，针对低洼处积水情况，按照如下积水程度确定预警等级：20cm≤Hn<50cm,Ⅲ级；50cm≤Hn<100cm,Ⅱ级；100cm≤Hn<200cm,Ⅰ级。Hn＝超声波液位计测量水面当前高度(单位：cm)。
水位观测预警控制器整体参数
工作电压：AC220V/DC12V
温度范围：-25～+70℃
湿度范围：相对湿度≤90％，无凝露≤95％
水位观测(预警控制)器工作环境：
①无导电尘埃、无***性、腐蚀性气体、无激烈震动、无液体喷溅。
②GPRS方式通信时，信号良好的地方。
功耗指标
待机电流：10mA
发射瞬间电流：60mA
数据传输信道
通信介质：GSM、GPRS无线网络
传输误码率：10-4
传输延时：GPRS方式：1～2秒
串行通信接口(RS232/485)
接口类型：RS232/RS485可选。
串口速率：300～19200bit/S
数据格式：8位数据位；1位停止位；1位起始位；无校验/奇校验/偶校验可设。
4路状态量(开关量)输入回路
输入信号类型：输入为不带电的开/合切换触点
测量精度：0.01％
4路模拟量输入回路
输入信号类型：①4～20mA电流信号
②0～5V电压信号
采样频率：50Hz
最大不损坏输入范围：
输入电流：-20～+30mA；
输入电压：-0.5～+7V
测量精度：±0.5％
超声波液位计
电源：12VDC-24VDC信号输出：4～20mA
量程：1、3、5、7、10、12、15、17、20m
发射全角：6°～9°
精度：0.25～0.5％FS
显示：6位LCD液晶显示,采用可视型防水上盖
工作模式：测量距离和测量液位模式可转换
液位模式：分“安装高度”模式或“当前液位”模式，可选
电流跟踪：“异常即跟”模式或“异常等待”模式，菜单可选
盲区：0.25～0.90m(盲区的大小和测距能力成正比)
分辨力：测量距离＜10m时→1mm；测量距离≥10m时→10mm
防护等级：Ip66
环境温度：-25～+65℃
外形尺寸：255(高)×145(宽)不含防水进线头×138(深)
安装形式：开孔罗母安装或加装法兰(非标准配置)
罗纹规格：螺纹尺寸G2开孔G2+3mm
外壳材料：高强度工程尼龙。
通信模块
4G通讯模块采用稳定可靠的传输方式，并通过MODBUS串行通信与监测终端机(RTU)进行通讯，4G通讯模块支持透明传输和加密传输等方式上传数据。兼容2G/3G信号。
其主要性能指标如下：
支持GSM/4G/CDMA(EVDO/WCDMA可选)
SIM卡3V/1.8V
串行数据及配置接口RS-232/RS485/SDI-12总线
串行数据速率300～115,200bits/s
电压+3.3～+35VDC
功耗(外供电压值：12V/1.5A)
待机电流10mA
数传电流35～150mA
工作环境温度-30～+70℃
储存温度-40～+85℃
太阳能供电组件
太阳能供电***包括太阳能电池板、铅酸蓄电池及太阳能充电控制器等设备。太阳能电池板安装于立杆上，在安装时在支架上固定一根防盗信号线并接入RTU中。铅酸蓄电池及太阳能充电控制器放置于密封箱内。
太阳能电池板和蓄电池的选型要考虑设备功率、连续工作时间、有效日照时间等因素。
1)太阳能电池板配制计算方法
电池板配置功率(W)＝设备功耗(W)×每天工作时间(小时)×1.2(安全系数)
÷[5小时(每天有效工作时间)×0.6(充电效率)]
项目中选用：30W
2)蓄电池配置计算方法:
蓄电池配置容量(Ah)＝设备功耗(W)×每天工作时间(小时)
×阴雨天(天数)÷[设备供电电压(V)×0.6(供电效率)]
项目中选用：24AH
太阳能电池板主要技术参数：
材质：单晶硅；
封装形式：高透钢化玻璃层压；
功率：30W
输出电压：12VDC
峰值电压：17.5V
峰值电流：1.7A，3.4A
开路电压：22V
短路电流：2A，3.8A
太阳能电池组件：1块(含支架)。
铅酸蓄电池为12V 38AH免维护蓄电池，主要性能：
耐过放电性：25摄氏度，完全充电状态的电池进行定电阻放电3星期，恢复容量在75％以上；
耐充电性：25摄氏度，完全充电状态的电池0.1CA充电48小时，无漏液，无电池膨胀及破裂，开路电压正常，容量维持率在95％以上；
遥测摄像机参数
主要技术指标如下：
1)像素：130万像素；2)格式：JPEG格式的图像；3)分辨率为：支持：320×240、640×480、1280×960；4)通讯方式：485通讯；5)视觉角度：70度；6)拍照距离：100米以内清晰；7)工作电压：直流12V±15％；8)工作温度：-20℃～+75℃；9)工作湿度：≤95％(40℃)。
3、交通诱导屏参数
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，包括桥梁，桥梁下方为低洼处(1)，其特征在于，该***还包括上级控制中心(2)、水位观测预警控制器(3)、应急停车场(4)、交通诱导屏(5)、交通灯(6)、双向路障(7)和视频装置(8)，所述水位观测预警控制器(3)、交通诱导屏(5)、交通灯(6)和视频装置(8)分别与上级控制中心(2)通过无线设备相连。
2.根据权利要求1所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述水位观测预警控制器(3)包括低功耗控制器(9)、通信模块(10)、水位监测模块(11)、太阳能供电组件(12)和避雷针(13)，通信模块(10)、水位监测模块(11)、太阳能供电组件(12)和避雷针(13)分别与低功耗控制器(9)电性连接。
3.根据权利要求2所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述水位检测模块(11)包括超声波液位计(14)。
4.根据权利要求3所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述超声波液位计(14)包括超神波探头发射器、超声波探头接受器和超声波收发芯片，超神波探头发射器和超声波探头接受器分别与超声波收发芯片相连。
5.根据权利要求3所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述超声波液位计(14)上设置有LCD液晶显示屏，该LCD液晶显示屏上设置有可视型防水上盖。
6.根据权利要求1-5任一项所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述太阳能供电组件包括太阳能电池板(15)、蓄电池(16)和太阳能充电控制器(17)，太阳能电池板(15)和蓄电池(16)分别与太阳能充电控制器(17)相连。
7.根据权利要求6所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述蓄电池(16)为铅酸蓄电池。
8.根据权利要求1所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述视频装置包括遥测摄像机。
9.根据权利要求1所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述交通灯(6)在工作时有两种状态，一种是照明颜色为黄色，其代表车辆可以缓慢通行，另一种照明颜色为红色，其代表车辆禁止通行。
10.根据权利要求1所述的城市低洼易内涝路段车辆防溺水预警***，其特征在于，所述通讯模块采用GPRS或者GSM无线网络进行信息传输，并且通过MODBUS串行通信与监测终端机(RTU)进行通讯。
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