CN105139603A - 一种城市积水智能监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种城市积水智能监测预警系统，包括：积水监测基站，用于对其所处位置的积水情况进行监测、预排水、预警提醒、数据上传；城市积水监测预警信息中心，用于对城市中布置的所有积水监测基站的上传数据进行接收、存储、分析、预测以及预警信息的发布；智能终端应用及媒体平台，用于作为城市积水监测预警信息中心发布预警信息的载体，为居民及时发布城市各积水监测基站的水位信息和出行提示。本发明可以实现城市积水的实时监测、预排水、水位信息分析、历史数据预测、预警信息发布等功能，为城市相关管理部门进行排涝工作提供信息支持，方便社会群众提前规划出行路线，最大限度地减轻由积水带来的损失。

Description

一种城市积水智能监测预警系统

技术领域

本发明涉及城市道路交通安全监测技术领域，尤其涉及一种城市积水智能监测预警系统。

背景技术

近年来，随着城市交通建设的迅速发展，大量的立交桥、桥梁、隧道被修建并投入使用，有效地缓解了城市交通压力。然而由于施工建设过程中排水措施不完善，每到汛期，降雨量大而急，城市排水管网不堪重负，来不及排涝，往往会出现严重积水内涝，从而导致城市交通拥堵，甚至出现市民被困车辆中丧生的现象，造成重大的人员、财产损失。目前，针对城市积水问题，现有技术虽然一定程度上实现了对水位的测量、监测，但均无法实现积水预排水、水位信息分析、历史数据预测、预警信息公开等功能。

发明内容

本发明的目的在于通过一种城市积水智能监测预警系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种城市积水智能监测预警系统，其包括积水监测基站、城市积水监测预警信息中心、智能终端应用及媒体平台；

所述积水监测基站设置于城市某立交桥、桥梁、隧道下，用于对其所处位置的积水情况进行监测、预排水、预警提醒、数据上传；

所述城市积水监测预警信息中心用于对城市中布置的所有积水监测基站的上传数据进行接收、存储、分析、预测以及预警信息的发布；

所述智能终端应用及媒体平台用于作为城市积水监测预警信息中心发布预警信息的载体，为居民及时发布城市各积水监测基站的水位信息和出行提示。

特别地，所述积水监测基站利用水位传感器采集其所处位置的水位信息，通过嵌入式控制板对所述水位信息进行分析，将分析结果显示在户外LED显示屏上，并根据分析结果：一方面，控制交通爆闪灯的工作，以警示行驶车辆，另一方面，控制排水水泵的工作，进行预排水处理，同时，利用通讯模块将所述水位传感器采集的水位信息传送至城市积水监测预警信息中心。

特别地，所述水位传感器选用电容式液位计，安装在立交桥、桥梁、隧道通道地势最低处。

特别地，所述嵌入式控制板还用于对电容式液位计采集的数据进行包括累加、平均、去除随机信号在内的预处理操作，提高信噪比。

特别地，所述户外LED显示屏安装在立交桥、桥梁、隧道通道的入口处，且当嵌入式控制板判断出积水水位低于预设阈值时，将通过继电器断开户外LED显示屏供电。

特别地，所述城市积水监测预警信息中心设置在城市相关管理部门的监控大厅内，通过通讯模块接收积水监测基站发送的水位信息，并利用云端服务器对水位信息进行存储、分析、预测，一方面，将所述水位信息、云端服务器处理结果在监控大厅的LED室内彩色显示屏显示，另一方面，利用通讯模块将水位信息、云端服务器处理结果传送至智能终端应用及媒体平台。

特别地，所述云端服务器具体用于存储城市各个积水监测基站的水位信息，并进行大数据分析，借助包括神经网络、支持向量机在内的智能算法，结合气象部门提供的降雨量信息，对各个积水监测基站水位进行系统建模，最终实现对城市各个积水监测基站的水位预测。

特别地，所述云端服务器还用于借助专家库，根据城市各个积水监测基站的实时水位信息和预测结果进行分析，得出稳妥的对应措施，并通过智能终端应用及媒体平台进行发布。

特别地，所述LED室内彩色显示屏用于显示城市各个积水监测基站的地理信息，以不同的颜色区分当前城市各个积水监测基站的水位状态，且可以单独显示各个积水监测基站水位数据的历史记录曲线和系统建模得到的预测曲线，及系统建模的分析结果和对应措施。

特别地，所述智能终端应用及媒体平台包括但不限于城市积水监测手机客户端、城市积水监测手机客户端、微信公众号、城市轨道交通实时新闻、城市交通广播、手机地图导航、车载地图导航；部门监测人员、现场排水人员可利用城市积水监测手机客户端、微信公众号接收、查询所管辖区域的积水监测基站的实时水位信息、水位预测信息、系统建模分析结果以及对应措施；社会群众可通过微信公众号、城市轨道交通实时新闻、城市交通广播、手机地图导航、车载地图导航及时掌握城市各个积水监测基站的实时水位信息、水位预测信息、系统建模分析结果以及安全出行建议。

本发明提出的城市积水智能监测预警系统可以实现城市积水的实时监测、预排水、水位信息分析、历史数据预测、预警信息发布等功能，为城市相关管理部门进行排涝工作提供信息支持，方便社会群众提前规划出行路线，最大限度地减轻由积水带来的损失。

附图说明

图1为本发明实施例提供的城市积水智能监测预警系统结构框图；

图2为本发明实施例提供的积水监测基站工作流程图；

图3为本发明实施例提供的城市积水监测预警信息中心工作流程图；

图4为本发明实施例提供的智能终端应用及媒体平台应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

请参照图1所示，本实施例中城市积水智能监测预警系统具体包括n个积水监测基站、城市积水监测预警信息中心、智能终端应用及媒体平台。

所述n个积水监测基站分别设置于城市某立交桥、桥梁、隧道下，用于对其所处位置的积水情况进行监测、预排水、预警提醒、数据上传。

积水监测基站利用水位传感器采集其所处位置的水位信息，通过嵌入式控制板对所述水位信息进行分析，将分析结果显示在户外LED显示屏上，并根据分析结果：一方面，控制交通爆闪灯的工作，以警示行驶车辆，另一方面，控制排水水泵的工作，进行预排水处理，同时，利用通讯模块将所述水位传感器采集的水位信息传送至城市积水监测预警信息中心。为防止来往车辆和积水泥沙污渍的干扰，保证测量数据的可靠性，

于本实施例中所述水位传感器选用电容式液位计，安装在立交桥、桥梁、隧道通道地势最低处。所述嵌入式控制板还用于对电容式液位计采集的数据进行包括累加、平均、去除随机信号在内的预处理操作，提高信噪比，保证了测量数据的准确性。所述户外LED显示屏安装在立交桥、桥梁、隧道通道的入口处，为保证驾驶者能清晰看到户外LED显示屏上显示的信息，通常户外LED显示屏的尺寸较大(32cm*32cm/字)且选用多种颜色显示，这导致LED户外屏的功耗较大，因此，当嵌入式控制板判断出积水水位低于预设阈值时，将通过继电器断开户外LED显示屏供电，以降低积水监测基站整体的功耗。积水监测基站在积水水位较高或排水能力不足时，将利用嵌入式控制板调节排水水泵，进行预排水，从而为排水人员赶到现场开展排涝工作争取时间，特别是在降雨量大而急时。

所述城市积水监测预警信息中心用于对城市中布置的所有积水监测基站的上传数据进行接收、存储、分析、预测以及预警信息的发布。

城市积水监测预警信息中心设置在城市相关管理部门的监控大厅内，通过通讯模块接收积水监测基站发送的水位信息，并利用云端服务器对水位信息进行存储、分析、预测，一方面，将所述水位信息、云端服务器处理结果在监控大厅的LED室内彩色显示屏显示，另一方面，利用通讯模块将水位信息、云端服务器处理结果传送至智能终端应用及媒体平台。

云端服务器具体用于存储城市各个积水监测基站的水位信息，并进行大数据分析，借助包括神经网络、支持向量机在内的智能算法，结合气象部门提供的降雨量信息，对各个积水监测基站水位进行系统建模，最终实现对城市各个积水监测基站的水位预测。同时，云端服务器进一步借助专家库，根据城市各个积水监测基站的实时水位信息和预测结果进行分析，得出稳妥的对应措施，并通过智能终端应用及媒体平台进行发布，从而为相关部门开展排涝防备工作提供有力支持，而且方便群众提前规划出行路线，实现安全出行。

在本实施例中所述LED室内彩色显示屏用于显示城市各个积水监测基站的地理信息，以不同的颜色区分当前城市各个积水监测基站的水位状态，且可以单独显示各个积水监测基站水位数据的历史记录曲线和系统建模得到的预测曲线，及系统建模的分析结果和对应措施。

所述智能终端应用及媒体平台用于作为城市积水监测预警信息中心发布预警信息的载体，为居民及时发布城市各积水监测基站的水位信息和出行提示。

实际应用中，智能终端应用及媒体平台包括但不限于城市积水监测手机客户端、城市积水监测手机客户端、微信公众号、城市轨道交通实时新闻、城市交通广播、手机地图导航、车载地图导航；部门监测人员、现场排水人员可利用城市积水监测手机客户端、微信公众号接收、查询所管辖区域的积水监测基站的实时水位信息、水位预测信息、系统建模分析结果以及对应措施；社会群众可通过微信公众号、城市轨道交通实时新闻、城市交通广播、手机地图导航、车载地图导航及时掌握城市各个积水监测基站的实时水位信息、水位预测信息、系统建模分析结果以及安全出行建议。

下面对积水监测基站、城市积水监测预警信息中心、智能终端应用及媒体平台的工作过程扼要进行说明。

如图2所示，本实施例中积水监测基站的具体工作过程如下：

第一步、积水监测基站进行初始化，利用电容式液位计对积水水位进行测量，通过测量数据进行累加、平均、去除随机信号等预处理，并对处理后的积水水位进行比较。

第二步、当积水水位高度H超过预警水位线时(拟设预警水位为20cm)，开启交通爆闪灯以提醒行驶车辆，同时对户外LED显示屏进行通电，如果积水水位高度大于40cm，户外LED显示屏显示“车辆禁止通行，当前水位为Hcm”，同时开启排水水泵，进行排水预处理，如果积水水位高度不大于40cm，户外LED显示屏显示“车辆谨慎通行，当前水位Hcm”。

第三步、当积水水位高度H不超过预警水位线时(拟设预警水位为20cm)，关闭交通爆闪灯，如果积水水位高度大于5cm，对户外LED显示屏通电并显示“车辆慢速通行，当前水位Hcm”，如果积水水位不大于5cm，对LED屏断电。

第四步、将当前处理得到的时间水位信息上传至城市积水监测预警信息中心，同时关闭排水水泵。

第五步、重复对电容式液位计采集数据进行处理比较，基站进行循环工作状态。需要说明的是，上述户外LED显示屏均是指图2中的LED屏。

如图3所示，本实施例中城市积水监测预警信息中心的具体工作过程如下：第一步、通电后，城市积水监测预警信息中心进行初始化。

第二步、城市积水监测预警信息中心将接收各个积水监测基站上传的水位信息和气象部门上传的降雨量信息。

第三步、云端服务器对存储的水位数据、降雨量信息进行大数据分析(包括统计分析、特征提取)，借助神经网络、支持向量机等智能算法进行系统建模，实现各个积水监测基站的水位预测。

第四步、云端服务器借助专家库对水位实时信息和预测结果进行分析，得出相对稳妥的对应措施和出行建议。

第五步、一方面，城市积水监测预警信息中心将在LED室内彩色显示屏上显示各个积水监测基站的实时水位信息和云端服务器的处理结果，另一方面，城市积水监测预警信息中心将实时水位信息和处理结果传送至智能终端应用及媒体平台。需要说明的是，上述LED室内彩色显示屏均是指图3中的LED屏。

如图4所示，图4为本发明实施例提供的智能终端应用及媒体平台应用示意图。智能终端应用及媒体平台包括但不限于城市积水监测手机客户端、微信公众号、城市轨道交通实时新闻、城市交通广播、手机地图导航、车载地图导航，通过接收城市积水监测预警信息中心传送来的各个积水监测基站的实时水位信息和云端服务器的处理结果，将其反馈至使用对象(包括监测人员、现场排水人员、社会群众)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种城市积水智能监测预警系统，其特征在于，包括积水监测基站、城市积水监测预警信息中心、智能终端应用及媒体平台；

所述积水监测基站设置于城市某立交桥、桥梁、隧道下，用于对其所处位置的积水情况进行监测、预排水、预警提醒、数据上传；

所述城市积水监测预警信息中心用于对城市中布置的所有积水监测基站的上传数据进行接收、存储、分析、预测以及预警信息的发布；

所述智能终端应用及媒体平台用于作为城市积水监测预警信息中心发布预警信息的载体，为居民及时发布城市各积水监测基站的水位信息和出行提示。

2.根据权利要求1所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述积水监测基站利用水位传感器采集其所处位置的水位信息，通过嵌入式控制板对所述水位信息进行分析，将分析结果显示在户外LED显示屏上，并根据分析结果：一方面，控制交通爆闪灯的工作，以警示行驶车辆，另一方面，控制排水水泵的工作，进行预排水处理，同时，利用通讯模块将所述水位传感器采集的水位信息传送至城市积水监测预警信息中心。

3.根据权利要求2所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述水位传感器选用电容式液位计，安装在立交桥、桥梁、隧道通道地势最低处。

4.根据权利要求3所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述嵌入式控制板还用于对电容式液位计采集的数据进行包括累加、平均、去除随机信号在内的预处理操作，提高信噪比。

5.根据权利要求4所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述户外LED显示屏安装在立交桥、桥梁、隧道通道的入口处，且当嵌入式控制板判断出积水水位低于预设阈值时，将通过继电器断开户外LED显示屏供电。

6.根据权利要求1所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述城市积水监测预警信息中心设置在城市相关管理部门的监控大厅内，通过通讯模块接收积水监测基站发送的水位信息，并利用云端服务器对水位信息进行存储、分析、预测，一方面，将所述水位信息、云端服务器处理结果在监控大厅的LED室内彩色显示屏显示，另一方面，利用通讯模块将水位信息、云端服务器处理结果传送至智能终端应用及媒体平台。

7.根据权利要求6所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述云端服务器具体用于存储城市各个积水监测基站的水位信息，并进行大数据分析，借助包括神经网络、支持向量机在内的智能算法，结合气象部门提供的降雨量信息，对各个积水监测基站水位进行系统建模，最终实现对城市各个积水监测基站的水位预测。

8.根据权利要求7所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述云端服务器还用于借助专家库，根据城市各个积水监测基站的实时水位信息和预测结果进行分析，得出稳妥的对应措施，并通过智能终端应用及媒体平台进行发布。

9.根据权利要求8所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述LED室内彩色显示屏用于显示城市各个积水监测基站的地理信息，以不同的颜色区分当前城市各个积水监测基站的水位状态，且可以单独显示各个积水监测基站水位数据的历史记录曲线和系统建模得到的预测曲线，及系统建模的分析结果和对应措施。

10.根据权利要求1至9之一所述的城市积水智能监测预警系统，其特征在于，所述智能终端应用及媒体平台包括但不限于城市积水监测手机客户端、城市积水监测手机客户端、微信公众号、城市轨道交通实时新闻、城市交通广播、手机地图导航、车载地图导航；部门监测人员、现场排水人员可利用城市积水监测手机客户端、微信公众号接收、查询所管辖区域的积水监测基站的实时水位信息、水位预测信息、系统建模分析结果以及对应措施；社会群众可通过微信公众号、城市轨道交通实时新闻、城市交通广播、手机地图导航、车载地图导航及时掌握城市各个积水监测基站的实时水位信息、水位预测信息、系统建模分析结果以及安全出行建议。