CN106781574A - 一种隧道积水预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道积水检测技术领域，特别指一种隧道积水预警系统，包括：空心的立柱，安装于隧道内待测水位处，并且立柱上设有连通内外的开孔；微标签，放置于所述立柱内部且可随水位的变化沿立柱轴向上下移动；微基站，放置于所述立柱的顶端；警示器，放置于隧道的入口处；所述微标签发送无线脉冲给所述微基站，所述微基站根据所述微标签发送该无线脉冲的发送时间和微基站接收到该无线脉冲的接收时间，计算出所述微标签所在的水位，并将该水位信息发送给所述警示器，所述警示器根据水位信息产生警示信息。本发明可以精确地检测出隧道内积水的深度，并在隧道入口处提醒待进入的车辆，避免行驶安全事故。

Description

一种隧道积水预警系统

技术领域

本发明涉及隧道积水检测技术领域，特别指一种隧道积水预警系统。

背景技术

隧道的积水问题是一种很常见的隧道病害，由于其普遍性和严重的危害性，己经被业界称为隧道工程的第一大顽疾，是影响隧道工程质量的“大蛀虫”。目前采用的水位检测装置主要是水位标签或者标注水位警戒线警示当前水位，长期暴露在室外，需要专门人员不断更新，而且水位提示不够明确，不够及时，从而不能较为有效的减少积水带来的危害。也有一些利用传感器与电子电路结合的水位报警器，由于精确度不够高，受环境的影响较大，没有较好的服务于隧道水位预警。目前无线定位技术包括红外线，超声波，射频信号，在隧道内定位中，红外线容易受内部灯光的影响，在定位精度上有一定的局限性；超声波受非视距传播和多径效应的影响较大，射频信号广泛的应用于室外定位，定位精度也较低。上述方案，均不能精准地检测隧道内的积水深度，使车辆进入隧道行驶时存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提出一种隧道积水预警系统，可以精确地检测出隧道内积水的深度，并在隧道入口处提醒待进入的车辆，避免行驶安全事故。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种隧道积水预警系统,包括：

空心的立柱，安装于隧道内待测水位处，并且立柱上设有连通内外的开孔；

微标签，放置于所述立柱内部且可随水位的变化沿立柱轴向上下移动；

微基站，放置于所述立柱的顶端；

警示器，放置于隧道的入口处；

所述微标签发送无线脉冲给所述微基站，所述微基站根据所述微标签发送该无线脉冲的发送时间和微基站接收到该无线脉冲的接收时间，计算出所述微标签所在的水位，并将该水位信息发送给所述警示器，所述警示器根据水位信息产生警示信息。

根据以上方案，所述微基站包括：

间距模块，用于根据该无线脉冲的发送时间和微基站接收到该无线脉冲的接收时间，计算出所述微标签与所述微基站之间的绝对间距；

存储模块，用于存储所述微基站的高度；

计算模块，用于根据上述绝对间距与高度，计算出水位。

根据以上方案，所述立柱包括对称设置在隧道两侧的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱内放置有第一微标签，所述第二立柱内放置有第二微标签，所述微基站放置于所述第一立柱和第二立柱中的一个上。

根据以上方案，所述存储模块还用于存储所述第一立柱和第二立柱之间的距离，所述计算模块还用于根据所述绝对间距、高度和距离，分别计算出第一微标签和第二微标签所在的水位，并根据上述二个水位确定最终水位。

根据以上方案，所述立柱包括对称设置在隧道两侧的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱内放置有第一微标签，所述第一立柱顶端放置有主微基站，所述第二立柱内放置有第二微标签，所述第二立柱顶端放置有副微基站。

根据以上方案，所述主微基站与所述第一微标签通讯，并计算出所述第一微标签的水位；

所述副微基站与所述第二微标签通讯，并计算出所述第二微标签的水位；

所述主微基站还用于根据上述二个水位确定最终水位。

根据以上方案，所述微标签包括胶壳、发射器和重物，所述发射器位于胶壳内部上端，所述重物悬挂于所述胶壳底端。

根据以上方案，所述胶壳为倒锥形，所述发射器安装于所述胶壳上端的锥底处，所述重物悬挂于所述胶壳下方的锥尖处。

根据以上方案，所述警示器包括控制盒和显示屏，所述控制盒用于接收所述水位，并发送相应的警示信息给所述显示屏。

根据以上方案，所述控制盒包括：

存储器，用于存在不同类型车辆可通过的积水高度；

逻辑判断单元，用于根据接收到的水位信息和上述不同类型车辆可通过的积水高度，判断可安全通过的车辆类型，并发送可安全通过的车辆类型或不可安全通过的车辆类型的警示信息。

本发明中，微标签和微基站进行配合，通过无线脉冲的发送来实现对水位的精确检测，将超宽带定位的原理引入到隧道积水深度检测中，摆脱了现在的水位警戒线不能及时传递水位信息，室外作业强度较高，精确度不高的缺点。同时，将检测到的水位通过警示器在隧道入口处进行安全提醒，使司机易于辨识，大大提高了隧道通行的安全性，同时也提高了预警系统的实用性，有利于推广使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的第二种结构示意图；

图3是本发明的第三种结构示意图；

图4是本发明的微基站结构原理图。

图中：10、立柱；20、微标签；30、微基站；11、第一立柱；12、第二立柱；21、第一微标签；22、第二微标签；23、胶壳；24、发射器；25、重物；31、间距模块；32、存储模块；33、计算模块；34、主微基站；35、副微基站。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明所述的一种隧道积水预警系统，包括：空心的立柱10，安装于隧道内待测水位处，并且立柱10上设有连通内外的开孔，使隧道内的积水与立柱内的水位相同；微标签20，放置于所述立柱10内部且可随水位的变化沿立柱10轴向上下移动；微基站30，放置于所述立柱10的顶端；警示器，放置于隧道的入口处；所述微标签20发送无线脉冲给所述微基站30，所述微基站30根据所述微标签20发送该无线脉冲的发送时间和微基站30接收到该无线脉冲的接收时间，计算出所述微标签20所在的水位，并将该水位信息发送给所述警示器，所述警示器根据水位信息产生警示信息。本发明中，微标签和微基站进行配合，通过无线脉冲的发送来实现对水位的精确检测，将超宽带定位的原理引入到隧道积水深度检测中，摆脱了现在的水位警戒线不能及时传递水位信息，室外作业强度较高，精确度不高的缺点。同时，将检测到的水位通过警示器在隧道入口处进行安全提醒，使司机易于辨识，大大提高了隧道通行的安全性，同时也提高了预警系统的实用性，有利于推广使用。

如图4所示，所述微基站30包括：间距模块31，用于根据该无线脉冲的发送时间和微基站30接收到该无线脉冲的接收时间，计算出所述微标签20与所述微基站30之间的绝对间距；存储模块32，用于存储所述微基站30的高度；计算模块33，用于根据上述绝对间距与高度，计算出水位。具体地，由于微标签发送无线脉冲给微基站，同时将微标签发送该无线脉冲的发送时间也传输给了微基站，当微基站接收到该无线脉冲时，便可以根据接收时间和发送时间，确定无线脉冲在中途的传输时间，而无线脉冲的传输速度为光速，因此微基站便可以根据上述信息计算出无线脉冲传输的绝对距离，这个距离便等同于微标签与微基站之间的绝对间距。而微基站所处的高度信息是已知的且存储在存储模块中，因此微标签本身所处的高度，也就是当前的水位，便可以根据微基站的高度减去微基站和微标签之间的绝对间距，计算出微标签所在的水位高度。

单一的检测系统，可能存在检测误差的情况，因此可以进一步做出改进。如图2所示，所述立柱10包括对称设置在隧道两侧的第一立柱11和第二立柱12，所述第一立柱11内放置有第一微标签21，所述第二立柱12内放置有第二微标签22，所述微基站30放置于所述第一立柱11和第二立柱12中的一个上。所述存储模块32还用于存储所述第一立柱11和第二立柱12之间的距离，所述计算模块33还用于根据所述绝对间距、高度和距离，分别计算出第一微标签21和第二微标签22所在的水位，并根据上述二个水位确定最终水位。第一微标签的水位高度，可以根据上述描述同样地计算出来，而第二微标签的水位高度，可以采用类似的方式计算，具体如下：第二微标签同样与微基站通讯，这样微基站便可以获得第二微标签与微基站之间的绝对间距，而第二微标签与微基站之间的水平间距，等同于第一立柱和第二立柱之间的距离，这样根据勾股定理便可以计算出第二微标签和微基站的竖直间距，再由微基站的高度减去这个竖直间距，便是第二微标签所在的水位高度。这样便可以获得二个微标签的水位，二个水位之间可能存在不一致的误差情况，微基站便可以发送指令使二个微标签重新再检测一次，获得一致的结果；或者，二个水位的偏差在可接受的范围内时，可以取二个水位的平均值作为最终的水位。

上述描述的是一个微基站配合二个微标签，来避免检测误差的情况。实际使用中，也可以采用二套独立的系统进行检测。如图3所示，所述立柱包括对称设置在隧道两侧的第一立柱11和第二立柱12，所述第一立柱11内放置有第一微标签21，所述第一立柱11顶端放置有主微基站34，所述第二立柱12内放置有第二微标签22，所述第二立柱12顶端放置有副微基站35。所述主微基站34与所述第一微标签21通讯，并计算出所述第一微标签21的水位；所述副微基站35与所述第二微标22签通讯，并计算出所述第二微标签22的水位；所述主微基站34还用于根据上述二个水位确定最终水位。第一微标签21与主微基站34配合，第二微标签22与副微基站35配合，可以获得二个水位，计算方式与上述说明相同；或者，第一微标签21与副微基站35配合，第二微标签22与主微基站34配合，这样使微标签与微基站处在交叉的空间位置上，同样也可以获得二个水位，计算方式与上述图2中描述的第二个水位计算方式相同。同样地，获得二个水位后，需要确定最终水位，而最终水位的确定方式，也如上述图2中描述的情况相同。

如图1所示，所述微标签20包括胶壳23、发射器24和重物25，所述发射器24位于胶壳23内部上端，所述重物25悬挂于所述胶壳23底端。所述胶壳23为倒锥形，所述发射器24安装于所述胶壳23上端的锥底处，所述重物25悬挂于所述胶壳23下方的锥尖处。使微标签20在积水中可以始终保持正确的姿势，避免微标签沉入水中影响检测结构的准确性。

所述警示器包括控制盒和显示屏，所述控制盒用于接收所述水位，并发送相应的警示信息给所述显示屏。所述控制盒包括：存储器，用于存在不同类型车辆可通过的积水高度；逻辑判断单元，用于根据接收到的水位信息和上述不同类型车辆可通过的积水高度，判断可安全通过的车辆类型，并发送可安全通过的车辆类型或不可安全通过的车辆类型的警示信息。比如，检测到当前水位后，实际情况是小型车不能通过，但大型车可以安全通过，这时逻辑判断单元便根据当前水位信息，与存储的车辆通过水位信息相比较，大于当前水位的车辆，被标识为可安全通过，小于或等于当前水位的车辆，被标识为不可安全通过。在发送警示信息时，可以根据使用需要，发送允许或禁止类信息，允许大型车通，或者禁止小型车通过。当驾驶人看到显示器上的警示信息后，便可以一上了然地知道是否可以安全通过，提高隧道内的行驶安全性。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种隧道积水预警系统，其特征在于，包括：

空心的立柱，安装于隧道内待测水位处，并且立柱上设有连通内外的开孔；

微标签，放置于所述立柱内部且可随水位的变化沿立柱轴向上下移动；

微基站，放置于所述立柱的顶端；

警示器，放置于隧道的入口处；

所述微标签发送无线脉冲给所述微基站，所述微基站根据所述微标签发送该无线脉冲的发送时间和微基站接收到该无线脉冲的接收时间，计算出所述微标签所在的水位，并将该水位信息发送给所述警示器，所述警示器根据水位信息产生警示信息。

2.根据权利要求1所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述微基站包括：

间距模块，用于根据该无线脉冲的发送时间和微基站接收到该无线脉冲的接收时间，计算出所述微标签与所述微基站之间的绝对间距；

存储模块，用于存储所述微基站的高度；

计算模块，用于根据上述绝对间距与高度，计算出水位。

3.根据权利要求2所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述立柱包括对称设置在隧道两侧的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱内放置有第一微标签，所述第二立柱内放置有第二微标签，所述微基站放置于所述第一立柱和第二立柱中的一个上。

4.根据权利要求3所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述存储模块还用于存储所述第一立柱和第二立柱之间的距离，所述计算模块还用于根据所述绝对间距、高度和距离，分别计算出第一微标签和第二微标签所在的水位，并根据上述二个水位确定最终水位。

5.根据权利要求2所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述立柱包括对称设置在隧道两侧的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱内放置有第一微标签，所述第一立柱顶端放置有主微基站，所述第二立柱内放置有第二微标签，所述第二立柱顶端放置有副微基站。

6.根据权利要求2所述的隧道积水预警系统，其特征在于，

所述主微基站与所述第一微标签通讯，并计算出所述第一微标签的水位；

所述副微基站与所述第二微标签通讯，并计算出所述第二微标签的水位；

所述主微基站还用于根据上述二个水位确定最终水位。

7.根据权利要求1所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述微标签包括胶壳、发射器和重物，所述发射器位于胶壳内部上端，所述重物悬挂于所述胶壳底端。

8.根据权利要求6所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述胶壳为倒锥形，所述发射器安装于所述胶壳上端的锥底处，所述重物悬挂于所述胶壳下方的锥尖处。

9.根据权利要求1所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述警示器包括控制盒和显示屏，所述控制盒用于接收所述水位，并发送相应的警示信息给所述显示屏。

10.根据权利要求9所述的隧道积水预警系统，其特征在于，所述控制盒包括：

存储器，用于存在不同类型车辆可通过的积水高度；

逻辑判断单元，用于根据接收到的水位信息和上述不同类型车辆可通过的积水高度，判断可安全通过的车辆类型，并发送可安全通过的车辆类型或不可安全通过的车辆类型的警示信息。