CN106325132A - 一种道路积水监控系统 - Google Patents

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马庆功
杨波
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm

Abstract

本发明涉及城市防涝预警系统技术领域，尤其是一种道路积水监控系统，包括：三维摄像头，测量三维摄像头能够覆盖到的地面/水面的坐标值；雨水感应器，检测是否下雨；控制器，当雨水感应器感应到下雨时，控制器控制三维摄像头打开；中央处理单元，三维摄像头测量到的坐标值通过GPRS通讯模块传输给中央处理单元，地面无积水时，地面坐标(X、Y、Z0)，地面有积水时，中央处理单元将实时的水面坐标的Z值与Z0比较，计算积水深度ΔZ＝Z‑Z0，ΔZ超过阈值t时，中央处理单元发出报警信号；以及监控显示单元，将分布在道路上三维摄像头位置通过GIS地图显示出来，并实时显示积水深度。本发明监测数据准确，不容易受环境影响。

Description

一种道路积水监控系统
技术领域
本发明涉及城市防涝预警系统技术领域，尤其是一种道路积水监控系统。
背景技术
城市内涝是指由于暴雨或连续性降水超过城市的排水能力，造成城市内产生积水灾害的现象。近年来，城市化进程改变了城市地表覆盖面的状态，不透水地面增加使得城市降雨的绝大部分在地面形成径流面增加，促成了许多城市内涝或严重内涝的发生。而暴雨造成的城市内涝灾害也日益突出，它加重了城市的防洪排涝的任务,还造成交通瘫痪、财产受损、人员伤亡等灾害，严重影响了市民的工作和生活，制约了城市的发展。
目前我国许多城市对于城市内涝的监控和预警都过多地依赖于气象信息，内涝监控还停留在“人巡”、“车巡”或安装摄像头监控的方式，这些方法存在速度慢、数据量少、连续性差、时间滞后等缺陷，在暴雨时没能让相关部门迅速、及时、准确地掌握内涝情况，无法及时采取相应措施和内涝预警等；部分装置采用了一些技术手段比如超声波检测、激光检测、电子水尺等方式来监控积水深度，但是因为受限于各种不确定性的环境因素，目前这些监控手段只有在实验室取得了不错的监控效果，在实际应用中不多。
发明内容
本发明针对现有技术中道路积水监控连续性差，时间滞后以及容易受不确定的环境因素的影响而监控效果差的问题，而研究设计一种检测数据多、连续性好、反应及时且不受环境因素影响的道路积水监控系统。
本发明采用的技术方案是：
一种道路积水监控系统，其特征在于，所述监控系统包括：
三维摄像头，架设在道路上，用来测量所述三维摄像头能够覆盖到的地面/水面的坐标值；
雨水感应器，用来检测是否下雨；
控制器，当雨水感应器感应到下雨时，控制器控制三维摄像头打开；
中央处理单元，所述三维摄像头测量到的坐标值通过GPRS通讯模块传输给中央处理单元，设定地面无积水时，地面坐标(X、Y、Z0)，当地面具有积水时，所述中央处理单元将实时的水面坐标的Z值与Z0相比较，计算出积水深度ΔZ＝Z-Z0，当一个三维摄像头测量的水面中积水最深的位置ΔZ超过设定的阈值t时，所述中央处理单元发出报警信号；
监控显示单元，将分布在道路上三维摄像头位置通过GIS地图显示出来，并实时显示积水深度，当中央处理单元发出报警信号后在水深超过设定阈值的三维摄像头位置的GIS地图上显示报警。
进一步地，当道路出现积水后，所述三维摄像头每隔五分钟向中央处理单元发送一次水面坐标信号。
进一步地，所述中央处理单元记录三维摄像头的编号，所述监控系统还包括短信报警单元，将报警信号中三维摄像头的位置和编号通过短信的方式发送给相关工作人员手机。
进一步地，所述监控系统还包括固定在地面上的支架，所述三维摄像头安装在所述支架的上部，所述雨水感应器固定在支架上。
进一步地，所述支架的顶端具有上盖板，所述支架的上端具有用来放置控制器的安放孔，所述上盖板将所述安放孔密封，所述雨水传感器设置在所述上盖板的上侧面上。更进一步地，所述监控系统还包括固定在地面上的支架，所述三维摄像头安装在所述支架的上部，所述三维摄像头的上方还具有与所述支架固定连接的遮雨板，所述雨水感应器设置在所述遮雨板的上方，所述控制器固定在所述遮雨板的下方。
相对于现有技术，本发明显而易见地具有以下有益效果：
1、三维摄像头能够测量所能覆盖到的整个地面/水面的高度，对多个点同时测量，避免由于地面存在坡度，不能测量到积水最深处的水面而导致监控数据不准，报警不及时。避免了激光测量法、超声波测量法等传统水深测量法的容易受环境影响测量精度的缺点。
2、多个三维摄像头的位置和测量的水深情况通过GIS地图实时显示，能够准确直观的看到监测位置的水深情况。
3、具有报警功能，能够将集水深度超过阈值的三维摄像头的编号和位置通过短信发送给相关工作人员，及时做出施救。
4、设置雨水感应器，当下雨时才打开三维摄像头，开始监控，节省电能。
5、三维摄像头通过GPRS模块每五分钟向中央处理单元发送一次坐标信号，既能保证监测数据的及时反馈又减轻了GPRS通讯模块和中央处理单元的负载。
6、在本发明的其中一个实施方式中，控制器设置在支架内部并被上盖板密封，结构紧凑且很好的保护控制器。
7、在本发明的另一种实施方式中，三维摄像头上方设置遮雨板，保护三维摄像头和设置在遮雨板下方的控制器不被雨淋。
附图说明
图1是本发明实施例1结构示意图
图2是图1中A部放大图；
图3是本发明实施例2结构示意图；
图4是图3中B部放大图。
图中，1、三维摄像头，2、支架，21、安放孔，3、雨水感应器，4、控制器，5、中央处理单元，6、监控显示单元，7、短信报警单元，8、上盖板，9、遮雨板。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1和图2所示的道路积水监控系统，包括：
三维摄像头1，架设在道路上，用来测量三维摄像头1能够覆盖到的地面/水面的坐标值；
雨水感应器3，用来检测是否下雨；
控制器4，当雨水感应器3感应到下雨时，控制器4控制三维摄像头1打开；
中央处理单元5，三维摄像头1测量到的坐标值通过GPRS通讯模块传输给中央处理单元5，设定地面无积水时，地面坐标X、Y、Z0，当地面具有积水时，中央处理单元5将实时的水面坐标的Z值与Z0相比较，计算出积水深度ΔZ＝Z-Z0，当一个三维摄像头1测量的水面中积水最深的位置ΔZ超过设定的阈值t时，中央处理单元5发出报警信号；
监控显示单元6，将分布在道路上三维摄像头1位置通过GIS地图显示出来，并实时显示积水深度，当中央处理单元5发出报警信号后在水深超过设定阈值的三维摄像头1位置的GIS地图上显示报警。
图1中仅示出一个三维摄像头1，道路上应设置每间隔一段距离就应设置一个三维摄像头1作为监测点。
当道路出现积水后，本实施例中，三维摄像头1每隔五分钟向中央处理单元5发送一次水面坐标信号，当然可以根据需要设置不同的间隔时间。
为了能够使工作人员更好的确定积水超过阈值的三维摄像头1的位置，每个三维摄像头1均具有一个编号，中央处理单元5记录三维摄像头1的编号，监控系统还包括短信报警单元7，将报警信号中三维摄像头1的位置和编号通过短信的方式发送给相关工作人员手机。
本实施例中，监控系统还包括固定在地面上的支架2，三维摄像头1安装在支架2的上部，雨水感应器3固定在支架2上。
作为一种更优选的实施方式，支架2的顶端具有上盖板8，支架2的上端具有用来放置控制器4的安放孔21，上盖板8将所述安放孔21密封，雨水传感器设置在上盖板8的上侧面上。
三维摄像头1区别于传统摄像头的一个显著特点是可以读出高度坐标，即传统摄像头仅可读出X向和Y向两个维度的坐标，而三维摄像头1可读出X向、Y向和Z向三个维度的坐标，本发明正是应用三维摄像头1能够读出离地面高度的值即Z向的特点来实现对水位的监测。
三维摄像头1安装到指定位置后，需要一个调校定标的过程，即读出当前三维摄像头1安装位置距离地面的高度值，因为三维摄像头1的扫描范围是一个面而不是一个点，并且一般选择的监控区域都是由于坡度造成的积水坑点，因此需要根据XY坐标值选择几个点进行高度监控，选择相对低洼的地点进行阀值监控，记录此时的高度初始值。记录摄像头的编号和地理坐标值，在GIS地图上显示。
具体地，当雨水感应器3感应到下雨时，触发控制器4打开三维摄像头1对地面进行监测，当测量到的Z值大于Z0时，代表地面开始积水，三维摄像头1每隔5分钟通过GPRS通讯模块向中央处理单元5发送测量到的Z值，中央处理器计算出积水深度ΔZ，并可通过监控显示装置以GIS地图的形式显示出来，当鼠标放在GIS地图上代表某个三维摄像头1的位置时，自动显示出此三维摄像头1处的积水深度值。当积水深度ΔZ超过阈值t时，GIS地图上进行声光报警，中央处理单元5同时将报警信息如三维摄像头1编号和位置以短息形式发动到预先设置好的工作人员的手机上，通知工作人员及时施救。
实施例2
本实施例中，如图3和图4所示，三维摄像头1安装在支架2的上部，三维摄像头1的上方还具有与支架2固定连接的遮雨板9，雨水感应器3设置在遮雨板9的上方，控制器4固定在遮雨板9的下方，遮雨板9能够保护三维摄像头1和控制器4不被雨淋。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种道路积水监控系统，其特征在于，所述监控系统包括：
三维摄像头(1)，架设在道路上，用来测量所述三维摄像头(1)能够覆盖到的地面/水面的坐标值；
雨水感应器(3)，用来检测是否下雨；
控制器(4)，当雨水感应器(3)感应到下雨时，触发控制器(4)控制三维摄像头(1)打开；
中央处理单元(5)，所述三维摄像头(1)测量到的坐标值通过GPRS通讯模块传输给中央处理单元(5)，设定地面无积水时，地面坐标(X、Y、Z0)，当地面具有积水时，所述中央处理单元(5)将实时的水面坐标的Z值与Z0相比较，计算出积水深度ΔZ＝Z-Z0，当一个三维摄像头(1)测量的水面中积水最深的位置ΔZ超过设定的阈值t时，所述中央处理单元(5)发出报警信号；
以及监控显示单元(6)，将分布在道路上的三维摄像头(1)位置通过GIS地图显示出来，并实时显示积水深度，当中央处理单元(5)发出报警信号后在水深超过设定阈值的三维摄像头(1)位置的GIS地图上显示报警。
2.根据权利要求1所述的道路积水监控系统，其特征在于，当道路出现积水后，所述三维摄像头(1)每隔五分钟向中央处理单元(5)发送一次水面坐标信号。
3.根据权利要求1所述的道路积水监控系统，其特征在于，所述中央处理单元(5)记录三维摄像头(1)的编号，所述监控系统还包括短信报警单元(7)，将报警信号中三维摄像头(1)的位置和编号通过短信的方式发送到相关工作人员手机。
4.根据权利要求1所述的道路积水监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括固定在地面上的支架(2)，所述三维摄像头(1)安装在所述支架(2)的上部，所述雨水感应器(3)固定在支架(2)上。
5.根据权利要求4所述的道路积水监控系统，其特征在于，所述支架(2)的顶端具有上盖板(8)，所述支架(2)的上端具有用来放置控制器(4)的安放孔(21)，所述上盖板(8)将所述安放孔(21)密封，所述雨水传感器设置在所述上盖板(8)的上侧面上。
6.根据权利要求1所述的道路积水监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括固定在地面上的支架(2)，所述三维摄像头(1)安装在所述支架(2)的上部，所述三维摄像头(1)的上方还具有与所述支架(2)固定连接的遮雨板(9)，所述雨水感应器(3)设置在所述遮雨板(9)的上方，所述控制器(4)固定在所述遮雨板(9)的下方。
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