CN103278210B - 能够快速判断路面积水高度的系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够快速判断路面积水高度的系统及其使用方法，包括故障判断功能。不但可以有效判断积水的高度，还能够在无水情况下判断积水高度判断传感器是否有故障，一旦积水高度判断传感器发生了故障，便会立即发出报警信息，提醒公安交通管理部门的指挥人员，有效避免了现有技术中由于无法发现积水高度判断传感器故障导致的可能无法判断是否有积水的问题，同时也能够及时判断积水高度信息，将积水的高度信息发送给公安交通管理部门。

Description

能够快速判断路面积水高度的系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及公安交通管理领域，具体涉及能够快速判断路面积水高度的系统及运行方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城市道路交通日益繁忙，交通拥堵日趋严重，为了满足人们的出行需求，大城市在一些拥堵严重的路口都修建了高架桥，为了避免高架桥坡度太大影响人们出行，都采用将一个方向的路面做了下沉处理的方式来降低另一方向高架桥的高度，这样就在城市的主干道上形成了若干处低洼区，在正常天气条件下，低洼区不会对人们出行产生任何影响，但是当遇有突降暴雨时，低洼的路面排水速度滞后于降雨速度就会积水，积水到一定高度就会妨害交通安全。如北京2010年的7月10日、2011年的6月23日、2012年的7月21日的暴雨都导致了北京市区交通大面积拥堵，由于积水路段没有积水判断设备，进行导致车辆受损、人员伤亡，给国家和人们的生命财产带来严重损失，已引起政府相关部门高度重视。

为此，如何能在暴雨到来时，能快速准确地判断到路面积水高度是公安交通管理部门最关心的问题。因此，容易想到在桥下等低洼处设置水位高度传感器来判断积水的高度，并将积水高度反馈至相关部门的方法。因此，选择合适的水位传感器是解决这一问题的关键。

现有专利文献CN2502267Y公开了一种简易水浸传感器，其在陶瓷基片上嵌印有两组钯银线条，每组钯银线条用导线连接引出。这种简易浸水传感器安装在建筑物屋面或者其他需要判断渗漏水的地方，并且将两组钯银线条用导线连接输出，一根输出导线接地，另一根输出导线连接至判断控制设备的输入电路。当没有出现浸水时，V1输出低电平；但发生浸水时，V1输出高电平，因此可以通过判断V1的高低判断是否发生浸水情况。采用该方案中的水浸传感器，在有水浸入时可以及时判断，但是其应用于判断积水高度还有如下问题：

（1）由于积水的情况一般是由于雨雪天气造成的，因此，该传感器在雨雪天气有水浸入时，可以判断到V1是低电平，当没有水浸入时，判断到V1是高电平。如果在没有浸水的情况下，两条钯银线条和连接线中，任何位置出现断裂，判断到V1依然是高电平，其并不能发现该传感器已经出现了故障，这样在有水浸入时，就有可能由于钯银线条或连接线中的任何位置断裂导致V1总是处于高电平，因此不能实现对浸水的有效判断。

（2）浸水之后，+9V电压经300Ω电阻通过第二条钯银线条和积水形成电阻与第一条钯银线条连接经地形成电流，因此在R上形成电压差，这时可以判断到V1是低电平，这种方式，只能够判断到有积水，但是不能有效判断积水的高度，因此判断上述方案是不能实现这一功能的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的浸水式传感器无法及时发现传感器的故障并且不能有效判断积水高度进而提供一种不但可以判断积水高度而且能够实时监控传感器是否发生故障的能够快速判断路面积水高度的系统及运行方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种能够快速判断路面积水高度的系统，包括：

积水高度判断传感器，包括若干判断触点A_i沿远离路面的方向依次排列设置于绝缘板上，其中0≤i≤n，每一所述判断触点A_i的阻值≈0且相邻两个所述判断触点之间具有一定的间隔；每一所述判断触点A_i的一端经过电阻R与电源正极V₊连通；另一端由导线引至待判断节点J_i；

转换开关矩阵，用于控制每一个所述待判断节点J_i与判断端点C或者电源负极V_-连接；

终端控制器，其包括开关矩阵控制器和判断分析处理单元；

所述开关矩阵控制器接收所述判断分析处理单元输出的控制信号控制所述转换开关矩阵中的所述待判断节点J_i依次与所述判断端点C连接；

所述判断分析处理单元接收所述判断端点C的电平，判断所述判断端点C的电平高低：判断结果为高电平，则证明判断触点A_i所处的线路没有故障，否则说明判断触点A_i所处的线路有断点；

所述开关矩阵控制器接收所述判断分析处理单元输出的控制信号依次控制所述转换开关矩阵中的所述待判断节点J_i与电源负极V_-连通同时控制所述待判断节点J_i+1与所述判断端点C连接；判断所述判断端点C的电平高低；

所述待判断节点J_i+1的电压为高电平并且所述待判断节点J_i的电压为低电平时，积水高度为判断触点A_i以路面为基准所处的高度；

所述终端控制器还包括无线通信接口；

所述无线通信接口将断点所在的线路信息或积水高度的结果发送给公安交通管理部门的上位机。

所述终端控制器还包括数据输出单元，所述数据输出单元输出断点所在的线路信息或积水高度的结果。

所述积水高度判断传感器中，所述判断触点A_i等间隔排列在所述绝缘板上。

所述判断触点A_i与判断触点A_i+1之间的距离为3-10cm。

所述判断触点A_i与判断触点A_i+1之间的距离为5cm。

所述判断触点的个数25≤n≤40。

所述判断触点的个数n=30。

S1：判断分析处理单元，向开关矩阵控制器发出控制指令，控制转换开关矩阵中的待判断节点J_i（i=0-n）依次与判断端点C连接；

S2：判断分析处理单元，判断所述判断端点C的电平，若判断结果为高电平，证明判断触点A_i所处的线路没有断点，进一步控制J_i+1与判断端点C连接后，判断所述判断端点C的电平；否则说明所述判断触点A_i所处的线路有断点；

S3：重复步骤S2，直到判断触点A₀至A_n均判断完毕；

S4：判断分析处理单元，向开关矩阵控制器发出控制指令，依次控制转换开关矩阵中的待判断节点J_i（i=0-（n-1））与电源负极V_-连接，同时控制所述待判断节点J_i+1与所述判断端点C连接；

S5：判断分析处理单元，判断所述判断端点C的电平：若判断结果为低电平，说明积水高度已经超过所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度，则设置i=i+1后返回步骤S4；若判断结果为高电平，则说明积水的高度未到达所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度；

S6：重复步骤S5，直到判断所述待判断节点J_i+1的电压为高电平并且所述待判断节点J_i的电压为低电平时，积水高度为判断触点Ai以路面为基准所处的高度。

还包括如下步骤：S7：采用无线通信接口接收判断分析处理单元输出的信号，然后将断点所处的线路信息或者积水高度发送给公安交通管理部门的上位机。

还包括如下步骤：S8：采用数据输出单元接收判断分析处理单元输出的信号，然后输出断点所处的线路信息或者积水高度。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的能够快速判断路面积水高度的系统和方法，包括故障判断功能，开关矩阵控制器控制转换开关矩阵中的待判断节点J_i依次与判断端点C连接；而后判断端点C的电平：由于电源正极V₊和电源负极V_-之间没有连通形成回路，因此在电阻R上没有电流通过，所以如果A_i所处的线路中没有断点，那么此时判断端点C的电平为高电平；否则，则说明从电源正极V₊到判断端点C之间未被连通，说明判断触点A_i所处的线路中有断点；而在测量积水高度的过程中，控制待判断节点J_i与电源负极V-连通同时控制待判断节点J_i+1与判断端点C连接；此时如果有积水进入，且积水高度已经将判断触点A_i和判断触点A_i+1连通，则此时V+经过电阻R、判断触点A_i+1、积水导电、判断触点A_i及导线与电源负极V_-形成回路，此时判断端点C已经通过Ai+1、积水导电、判断触点Ai后与电源负极V-联通，则判断端点C的电平与电源负极V-几乎相等；当待判断节点J_i+1的电平为高电平且所述待判断节点J_i的电平为低电平时，积水高度为检测触点A_i以地面为基准所处的高度。显然，上述系统不但可以有效测得积水的高度，还能够实时检测积水检测传感器是否有故障，一旦积水检测传感器发生了故障，便会立即发出报警信息，有效避免了现有技术中由于无法及时发现积水检测传感器故障，导致积水发生时无法检测到积水的问题，同时也能够及时将检测积水的高度信息发送给公安交通管理部门。

（2）本发明所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其判断触点之间的间隔可以根据判断精度的要求选择，理论上这一间隔越小判断精度越高，但是系统的布设线路的工程量也越大，因此为了平衡精度和布设线路的工程量之间的关系，可以选择判断触点A_i与判断触点A_i+1之间的距离为3-10cm，优选为5cm。

（3）本发明所述的能够快速判断路面积水高度的系统，根据所判断的积水最大高度决定设置检查触点的最高位置，一般所判断积水的最大高度在0.5米以上时，就必须实施交通管制，因此本申请考虑到冗余量，将可判断积水高度设定在1.5米，可选择25-40个判断触点，优选为30个触点，由此可以满足判断1.5米积水高度的要求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是本发明所述能够快速判断路面积水高度的系统的原理框图；

图2是本发明所述能够快速判断路面积水高度的系统判断故障时的原理图；

图3是本发明所述能够快速判断路面积水高度的无积水时判断积水高度时的原理图；

图4是本发明所述能够快速判断路面积水高度的判断当有积水进入时判断积水高度的原理图；

图5是本发明所述能够快速判断路面积水高度的方法的流程图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种能够快速判断路面积水高度的系统，如图1所示，包括：

积水高度判断传感器，包括若干判断触点A_i沿远离路面的方向依次排列设置于绝缘板上，其中0≤i≤n，n为自然数；每一所述判断触点A_i的阻值≈0且相邻两个所述判断触点之间具有一定的间隔；在此所述判断触点Ai可以选择导电性能良好的导体即可；每一个所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度均对应一个积水高度值，例如判断触点A₀的高度为5cm，则如果积水高度为判断触点A₀的高度时即为5cm。而判断触点A₁的高度可以自定义，其与判断触点A₀之间的距离可以是5cm，也可以是其他量，例如判断触点A₁的高度为12cm，则当积水高度为判断触点A₁的高度时即为12cm，依次类推，每一个所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度均对应一个积水高度值；每一所述判断触点A_i的一端经过电阻R与电源正极V₊连通；另一端由导线引至待判断节点J_i；

转换开关矩阵，用于控制每一个所述待判断节点J_i与判断端点C或者电源负极V_-连接；作为所述转换开关矩阵的一种实施方式，可以选择其内部为n个转换开关，每一个所述转换开关的信号输入端与所述待判断节点J_i连通，每一个所述转换开关的信号输出端或者与电源负极V_-连通，或者与测试端点C连通；

终端控制器，其包括开关矩阵控制器、判断分析处理单元；

故障判断：

所述开关矩阵控制器接收所述判断分析处理单元输出的控制信号控制所述转换开关矩阵中的所述待判断节点J_i依次与所述判断端点C连接；连通后的电路结构如图2所示；所述判断分析处理单元接收所述判断端点C的信号，判断所述判断端点C的电平；从图2中可以看出，由于待判断节点J_i没有与电源负极V_-连通形成回路，因此在该电路中没有电流通过，则此时如果线路中没有断点，则得到的所述判断端点C的电平为高电平；即判断结果为高电平，则证明判断触点A_i所处的线路没有断点，否则说明判断触点A_i所处的线路有断点；

水深判断：

所述开关矩阵控制器接收所述判断分析处理单元输出的控制信号依次控制所述转换开关矩阵中的所述待判断节点J_i与电源负极V-连通同时控制所述待判断节点J_i+1与所述判断端点C连接；连通后的电路结构如图3所示，通过图3所示，如果此时判断触点A_i和判断触点A_i+1之间没有积水，则判断触点A_i和判断触点A_i+1处于断开的状态，则所述待判断节点J_i+1，所处的线路没有形成回路，因此判断所述判断端点C的电压值应该是高电平；而如果有积水将判断触点A_i和判断触点A_i+1连通，如图4所示，则此时V₊经过电阻R、判断触点A_i+1、积水导电、判断触点Ai及导线与电源负极V_-形成回路，产生电流I，此时判断端点C已经通过Ai+1、积水导电、判断触点Ai后与电源负极V-联通，则判断端点C的电平与电源负极V-几乎相等，为低电平；因此，采用这种方式，依次判断待判断节点J_i的电压值，当待判断节点J_i+1的电平为高电平且所述待判断节点J_i的电平为低电平时，积水高度为判断触点A_i以地面为基准所处的高度。。

结合附图5，本实施例还提供一种利用上述的能够快速判断路面积水高度的系统判断积水高度的方法，包括如下步骤：

S1：判断分析处理单元，向开关矩阵控制器发出控制指令，控制转换开关矩阵中的待判断节点J_i（i=0-n）依次与判断端点C连接；

S2：判断分析处理单元，判断所述判断端点C的电平，若判断结果为高电平，证明判断触点A_i所处的线路没有断点，进一步控制J_i+1与判断端点C连接后，判断所述判断端点C的电平；否则说明所述判断触点A_i所处的线路有断点；

S3：重复步骤S2，直到判断触点A₀至A_n均判断完毕；

S4：判断分析处理单元，向开关矩阵控制器发出控制指令，依次控制转换开关矩阵中的待判断节点J_i（i=0-（n-1））与电源负极V_-连接，同时控制所述待判断节点J_i+1与所述判断端点C连接；

S5：判断分析处理单元，判断所述判断端点C的电平：若判断结果为低电平，说明积水高度已经超过所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度，则设置i=i+1后返回步骤S4；若判断结果为高电平，则说明积水的高度未到达所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度；

S6：重复步骤S5，直到判断所述待判断节点J_i+1的电压为高电平并且所述待判断节点J_i的电压为低电平时，积水高度为判断触点Ai以路面为基准所处的高度。

上述步骤已经在对系统的描述中说明清楚，此不赘述。

本实施例中的系统和方法，不但可以有效测得积水的高度，还能够实时判断积水高度判断传感器是否有故障，一旦积水高度判断传感器发生了故障，便会立即发出报警信息，有效避免了现有技术中由于无法及时发现传感器故障，导致积水发生时无法准确判断到积水的问题，同时也能实时判断积水的高度。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上做如下改进：

所述终端控制器还包括无线通信接口；所述无线通信接口将断点所在的线路信息或积水高度的结果发送给公安交通管理部门的上位机。

进一步的，所述终端控制器还包括数据输出单元，所述数据输出单元输出断点所在的线路信息或积水高度的结果。作为本实施例数据输出单元的一种优选实施方式，所述数据输出单元采用显示屏，其可以直接将断点所在的线路和判断到的积水高度的结果显示出来。

实施例3

本发明所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其判断触点之间的间隔可以根据判断精度的要求选择，理论上这一间隔越小判断精度越高，但是系统的布设线路的工程量也越大，因此为了平衡精度和布设线路的工程量之间的关系，本实施例对实施例1做如下改进，选择所述判断触点A_i与判断触点A_i+1之间的距离为3-10cm，例如3cm、5cm、7cm或者10cm，但优选的实施方式为5cm。

实施例4

根据所判断的积水最大高度决定设置检查触点的最高位置，一般所测积水的高度在0.5米以上时，就必须实施交通管制，考虑到冗余量的需求，本实施例在上述任一实施例的基础上做如下改进，本实施例可选择25-40个判断触点，作为可实施的方式，选择25、30、35、40个判断触点都可以。优选为30个触点，由此可以满足判断1.5米积水高度的要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于，包括：

积水高度判断传感器，包括若干判断触点A_i沿远离路面的方向依次排列设置于绝缘板上，其中0≤i≤n，n为判断触点的个数；每一所述判断触点A_i的阻值约等于零且相邻两个所述判断触点之间具有一定的间隔；每一所述判断触点A_i的一端经过电阻R与电源正极V₊连通；另一端由导线引至待判断节点J_i；

转换开关矩阵，用于控制每一个所述待判断节点J_i与判断端点C或者电源负极V_-连接；

终端控制器，其包括开关矩阵控制器和判断分析处理单元；

所述开关矩阵控制器接收所述判断分析处理单元输出的控制信号控制所述转换开关矩阵中的所述待判断节点J_i依次与所述判断端点C连接；

所述判断分析处理单元接收所述判断端点C的电平，判断所述判断端点C的电平高低：判断结果为高电平，则证明判断触点A_i所处的线路没有故障，否则说明判断触点A_i所处的线路有断点；

所述开关矩阵控制器接收所述判断分析处理单元输出的控制信号依次控制所述转换开关矩阵中的所述待判断节点J_i与电源负极V_-连通同时控制所述待判断节点J_i+1与所述判断端点C连接；判断所述判断端点C的电平高低；

所述待判断节点J_i+1的电压为高电平并且所述待判断节点J_i的电压为低电平时，积水高度为判断触点A_i以路面为基准所处的高度。

2.根据权利要求1所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于：

所述终端控制器还包括无线通信接口；

所述无线通信接口将断点所在的线路信息或积水高度的结果发送给公安交通管理部门的上位机。

3.根据权利要求1或2所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于：

所述终端控制器还包括数据输出单元，所述数据输出单元输出断点所在的线路信息或积水高度的结果。

4.根据权利要求3所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于：

所述积水高度判断传感器中，所述判断触点A_i等间隔排列在所述绝缘板上。

5.根据权利要求4所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于：

所述判断触点A_i与判断触点A_i+1之间的距离为3-10cm。

6.根据权利要求5所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于：

所述判断触点A_i与判断触点A_i+1之间的距离为5cm。

7.根据权利要求6所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于：

所述判断触点的个数25≤n≤40。

8.根据权利要求7所述的能够快速判断路面积水高度的系统，其特征在于：

所述判断触点的个数n=30。

9.一种利用权利要求1-8任一所述的能够快速判断路面积水高度的系统判断积水高度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：判断分析处理单元，向开关矩阵控制器发出控制指令，控制转换开关矩阵中的待判断节点J_i（i=0,1,2……n）依次与判断端点C连接；

S2：判断分析处理单元，判断所述判断端点C的电平，若判断结果为高电平，证明判断触点A_i所处的线路没有断点，进一步控制J_i+1与判断端点C连接后，判断所述判断端点C的电平；否则说明所述判断触点A_i所处的线路有断点；

S3：重复步骤S2，直到判断触点A₀至A_n均判断完毕；

S4：判断分析处理单元，向开关矩阵控制器发出控制指令，依次控制转换开关矩阵中的待判断节点J_i（i=0,1,2……(n-1)）与电源负极V_-连接，同时控制所述待判断节点J_i+1与所述判断端点C连接；

S5：判断分析处理单元，判断所述判断端点C的电平：若判断结果为低电平，说明积水高度已经超过所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度，则设置i=i+1后返回步骤S4；若判断结果为高电平，则说明积水的高度未到达所述判断触点A_i以路面为基准所处的高度；

S6：重复步骤S5，直到判断所述待判断节点J_i+1的电压为高电平并且所述待判断节点J_i的电压为低电平时，积水高度为判断触点Ai以路面为基准所处的高度。

10.根据权利要求9所述的判断积水高度的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S7：采用无线通信接口接收判断分析处理单元输出的信号，然后将断点所处的线路信息或者积水高度发送给公安交通管理部门的上位机。

11.根据权利要求9或10所述的判断积水高度的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S8：采用数据输出单元接收判断分析处理单元输出的信号，然后输出断点所处的线路信息或者积水高度。