CN114562012A - 一种城市道路水淹智能监控排洪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市道路水淹智能监控排洪系统，包括信息收集模块、信息处理模块、显示模块以及远程终端，所述信息收集模块、显示模块及远程终端均与信息处理模块通讯连接；显示模块包括设置在积水路口上方的显示屏；信息收集模块包括用于收集道路积水深度信息的积水深度信息收集模块、用于检测排水井口是否堵塞的堵塞监测模块以及用于确定排水井位置的定位模块；所述堵塞检测模块包括设置在排水井口下方的叶轮组件以及速度传感器，所述叶轮组件包括轮轴以及安装在轮轴上的叶轮，速度传感器用于测量所述轮轴的转速。该智能监控排洪系统不需要多次反复安装，还能够具体检测出哪个排水井口堵塞，从而方便精准疏通，从根本上解决积水的问题。

Description

一种城市道路水淹智能监控排洪系统

技术领域

本发明涉及一种排水工程技术领域，具体涉及一种城市道路水淹智能监控排洪系统。

背景技术

随着城市的快速发展，城市的道路的地下排水不畅，已经成为多数城市的重大安全隐患，特别是在台风天雨量大而急时，城市的排水系统的不能及时排涝，城市的低洼处、道路互通桥梁下、涵洞中，造成多起行人和车辆被淹后的人员溺水死亡事件。为了应对内涝，传统的做法是设置固定排涝泵站，排涝泵站的使用环境差，固定排涝泵站的使用频率低，泵站的维护不及时，会大大降低设备的使用寿命；此外，使用排涝泵时需要人工在现场根据积水情况决定是否开启，智能化程度低。

为了解决上述问题，申请公布号为CN 105587028 A的发明专利公开了一种排涝智能预警装置，当台风天或者大于来临前，在经常形内涝处打开井盖，将支撑机构固定在井口的井座上，主控单元通过雨量传感器将降雨信息、通过定位模块将位置信息上传到外部控制中心方便中心控制台进行统一的涝情预警及应急排涝调度，同时实时路面积水深度信息通过显示屏显示出来，提醒行人和车辆进行避让。上述预警装置虽然能够将降雨量信息等传递到指挥中心进行排涝调度处理，并能够对车辆、行人起到警示作用，但是上述预警装置仍然存在以下问题：

1、该预警装置需要反复安装及拆卸，在台风天或大雨来临前，在经常性内涝处打开井盖，将装置安装到井座上；在大雨过后，需要对设备进行拆除，以便下次安装，操作繁琐。

2、该预警装置在安装之前还需要判断一下是否是台风天气以及大雨天气，一方面存在由于判断错误没能安装预警装置导致不能及时进行预警；另一方面，遇到大面积降雨的情况，需要大量人手安装预警装置，不仅耗费大量人力物力，而且还可能因为不能够及时安装预警装置而导致不能及时进行预警。

3、该预警装置仅能够对积水深度进行预警及积水位置进行定位，从而采取排水的方式处理，却不能具体找到哪个井口堵塞，进而通过疏水的方式处理，从而从根本上解决积水的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种城市道路水淹智能监控排洪系统，该智能监控排洪系统一次安装在经常发生内涝的位置，不需要多次反复安装，此外还能够具体检测出哪个排水井口堵塞，从而方便精准疏通，从根本上解决积水的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种城市道路水淹智能监控排洪系统，包括信息收集模块、用于接收信息收集模块传过来的信息并做出处理的信息处理模块、用于将道路积水信息显示出来的显示模块以及远程终端，其中，所述信息收集模块、显示模块及远程终端均与信息处理模块通讯连接；所述显示模块包括设置在积水路口上方的显示屏；所述信息收集模块包括用于收集道路积水深度信息的积水深度信息收集模块、用于检测排水井口是否堵塞的堵塞监测模块以及用于确定排水井位置的定位模块；所述堵塞检测模块包括设置在排水井口下方的叶轮组件以及速度传感器，所述叶轮组件包括轮轴以及安装在轮轴上的叶轮，所述速度传感器用于测量所述轮轴的转速。

上述智能监控排洪系统的工作原理是：

首先将智能监控排洪系统安装在经常发生积水内涝的道路上；在大雨过后，经常发生内涝的道路上会形成积水，此时智能监控排洪系统启动，积水深度信息模块对道路积水进行检测，并将积水深度信息传递到信息处理模块，信息处理模块将积水信息传递到显示模块及远程终端，这样设置在积水道路上方的显示屏将积水深度信息显示出来，对过往车辆以及行人起到提醒、警示的作用，防止发生意外，避免生命财产受到损失；而远程终端同样受到该路段的积水深度信息，从而方便调度人员，对积水进行排洪处理；与此同时，堵塞检测模块启动，在发生积水的路段，积水通过排水井口流入排水道，在井口正常没发生堵塞的情况下，水流进入排水井口时，冲刷叶轮使得叶轮旋转，使得轮轴转动，速度传感器实时测量出轮轴的转速，并上传到信息处理模块；当排水井口堵塞时，流入排水井口的水流量明显减少，导致叶轮的转速明显降低，此时速度传感器将轮轴的转速信息传送到信息处理模块，信息处理模块经过对比分析处理，再结合积水深度信息模块判断出路面仍然存在较深的积水信息，得出对应井口堵塞的处理结果，并通过定位模块对该堵塞的井口的位置信息上传到显示模块以及远程终端，从而方便作业人员快速找到堵塞的井口位置，对堵塞物进行清理，提高井口的排洪能力，从根本上解决道路积水的问题。

本发明的一个优选方案，还包括用于将井盖上的堵塞物拨走的排积机构，所述排积机构包括拨动组件以及用于驱动拨动组件摆动的驱动机构，所述拨动组件包括拨齿以及转动连接在排水井口一侧的转动轴；所述驱动机构包括上端与转动轴固定连接的第一摆杆、转动连接在排水井侧壁上的摇杆、连接在第一摆杆与摇杆之间的连杆、中部转动连接在排水井侧壁上的第二摆杆以及固定连接在所述轮轴上的凸轮；所述第二摆杆的上端铰接在所述摇杆的一端，下端通过拉簧贴合在所述凸轮上；所述拨齿固定连接在转动轴上。

优选地，所述摇杆为转盘结构，所述转盘的中心转动连接在排水井侧壁上，所述转盘的一侧设有第一铰接轴，另一侧设有第二铰接轴；所述第二摆杆的上端与所述第一铰接轴铰接，所述连杆的一端与所述第一铰接轴铰接。

本发明的一个优选方案，所述拨动组件有两组，其中一组为设置在排水井口左侧的左拨动组件，另一组为设置在排水井口右侧的右拨动组件；在所述驱动机构中，所述第一摆杆及连杆均有两根，其中一根连杆的左端与所述第二铰接轴铰接，该连杆的右端通过其中一根第一摆杆与所述右拨动组件连接。

本发明的一个优选方案，所述拨齿包括多根拨杆，所述拨杆一端连接在所述转动轴上，另一端向外延伸；多根所述拨杆等间距均匀排列在所述转动轴上。

本发明的一个优选方案，所述叶轮的上方设有用于将水流引到叶轮一侧的导流结构，所述导流结构包括导流板，该导流板包括一个倾斜面，该倾斜面的下端位于轮轴的一侧。

本发明的一个优选方案，所述信息处理模块包括微型处理器、人机交互单元、数据通讯单元以及数据转换单元，其中，所述信息收集模块通过数据转换单元与微型处理器连接，所述远程终端通过数据通讯单元与微型处理器连接。

本发明的一个优选方案，所述积水深度信息收集模块包括液位传感器，该液位传感器与所述数据转换单元通讯连接。

本发明的一个优选方案，所述速度传感器与所述数据转换单元通讯连接。

本发明的一个优选方案，所述定位模块为北斗定位模块。

本发明的一个优选方案，所述人机交互单元包括触摸显示屏。

本发明的一个优选方案，所述远程终端为平板电脑。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明的智能监控排洪系统，在经常发生积水内涝的路段安装之后，即可对以后发生的内涝积水进行检测预警，相比于现有的在大雨来临之前安装、雨后拆卸的预警装置，不需要反复安装，从而能够极大地节省人力物力，降低作业人员的工作强度。

2、本发明的智能监控排洪系统，不仅能够实施监控预警道路积水深度信息，而且还能够监控到具体的排水井是否发生堵塞，并将堵塞的排水井位置及时上传，方便及时疏通排洪，从根本上解决内涝积水的问题。

附图说明

图1为本发明的智能监控排洪系统的功能模块示意图。

图2为排水井盖安装在排水通道上方的立体图。

图3为排积机构安装在排水井内的剖视图。

图4为排积机构其中一个状态的立体图。

图5为排积机构另一个状态的立体图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参见图1-图5，一种城市道路水淹智能监控排洪系统，包括信息收集模块、用于接收信息收集模块传过来的信息并做出处理的信息处理模块、用于将道路积水信息显示出来的显示模块以及远程终端，其中，所述信息收集模块、显示模块及远程终端均与信息处理模块通讯连接；所述显示模块包括设置在积水路口上方的显示屏；所述信息收集模块包括用于收集道路积水深度信息的积水深度信息收集模块、用于检测排水井口是否堵塞的堵塞监测模块以及用于确定排水井位置的定位模块；所述堵塞检测模块包括设置在排水井口下方的叶轮组件以及速度传感器，所述叶轮组件包括轮轴1以及安装在轮轴1上的叶轮2，所述速度传感器用于测量所述轮轴1的转速。

参见图1-图5，还包括用于将井盖上的堵塞物拨走的排积机构，所述排积机构包括拨动组件以及用于驱动拨动组件摆动的驱动机构，所述拨动组件包括拨齿3以及转动连接在排水井口一侧的转动轴4；所述驱动机构包括上端与转动轴4固定连接的第一摆杆5、转动连接在排水井侧壁上的摇杆6、连接在第一摆杆5与摇杆6之间的连杆7、中部转动连接在排水井侧壁上的第二摆杆8以及固定连接在所述轮轴1上的凸轮9；所述第二摆杆8的上端铰接在所述摇杆6的一端，下端通过拉簧贴合在所述凸轮9上；所述拨齿3固定连接在转动轴4上。设置上述排积机构，当积水从排水井口进入排水井后，水流对叶轮2进行冲刷是的轮轴1转动，固定连接在轮轴1上的凸轮9跟随转动，使得第二摆杆8摆动，由于摇杆6的一端与第二摆杆8的上端交接，因此第二摆杆8的摆动使得摇杆6摇动，这样使得通过连杆7与摇杆6连接的第一摆杆5摆动，又由于第一摆杆5的上端与转动轴4固定连接，因此第一摆杆5的摆动使得转动轴4转动，从而使得安装在转动轴4上的拨齿3摆动，将堆积在井盖上的堵塞物拨走，疏通排水井口，起到排洪的作用。通过设置排积机构，利用雨水的冲刷驱动叶轮2转动，最终驱动拨齿3的摆动，将堵塞物拨走，不需要额外的驱动机构，例如电机等，非常适合积水的环境，不存在漏电等危险，设计巧妙，功能强大，适合推广使用。

参见图1-图5，所述摇杆6为转盘结构，所述转盘的中心转动连接在排水井侧壁上，所述转盘的一侧设有第一铰接轴6-1，另一侧设有第二铰接轴6-2；所述第二摆杆8的上端与所述第一铰接轴6-1铰接，所述连杆7的一端与所述第一铰接轴6-1铰接。

参见图1-图5，所述拨动组件有两组，其中一组为设置在排水井口左侧的左拨动组件，另一组为设置在排水井口右侧的右拨动组件；在所述驱动机构中，所述第一摆杆5及连杆7均有两根，其中一根连杆7的左端与所述第二铰接轴6-2铰接，该连杆7的右端通过其中一根第一摆杆5与所述右拨动组件连接。设置上述拨动组件，在积水冲刷叶轮2转动后，凸轮9跟随转动使得第二摆杆8摆动，第二摆杆8使得摇杆6摇动，即转盘结构的摇杆6开始摇动，这样，与第一铰接轴6-1铰接的连杆7通过第一摆杆5与左拨动组件连接，使得排水井口左侧的拨齿3拨动，将堵塞物往左侧拨走；与第二铰接轴6-2铰接的连杆7通过第一摆杆5与右拨动组件连接，使得排水井口右侧的拨齿3拨动，将堵塞物往右侧拨走，一个驱动机构能够同时驱动两组拨动组件动作，设计巧妙，功能强大。

参见图1-图5，所述拨齿3包括多根拨杆3-1，所述拨杆3-1一端连接在所述转动轴4上，另一端向外延伸；多根所述拨杆3-1等间距均匀排列在所述转动轴4上。设置上述结构的拨齿3，多根拨杆3-1设置在转动轴4上，呈梳子结构，在拨齿3往上摆动时，拨杆3-1穿过井盖的间隙将堆积在井盖顶部的树叶等拨走，对排水井口的堵塞物进行清理疏通，方便积水排走，快速解决道路内涝积水的问题。

参见图1-图5，所述叶轮2的上方设有用于将水流引到叶轮2一侧的导流结构，所述导流结构包括导流板10，该导流板10包括一个倾斜面，该倾斜面的下端位于轮轴1的一侧。设置上述导流板10，雨水从排水井口流进来后，经过导流板10的导流作用，雨水往下流入叶轮2的一侧，使得叶轮2往一个方向转动，从而能够保证在道路积水的情况下，叶轮2能够持续往一个方向转动，一方面方便速度传感器监测轮轴1的转速，从而使得信息处理模块能够分析处理判断出井口是否堵塞；另一方面叶轮2持续往一个方向转动，也有利于驱动机构驱动拨齿3组件持续动作，从而将堆积在井盖上的杂物清理掉。

参见图1-图5，所述信息处理模块包括微型处理器、人机交互单元、数据通讯单元以及数据转换单元，其中，所述信息收集模块通过数据转换单元与微型处理器连接，所述远程终端通过数据通讯单元与微型处理器连接。通过设置上述信息处理模块，通过人机交互单元，可以对信息处理模块进行相应的程序输入，并显示出相关的信息；信息收集模块将收集到的积水深度信息、轮轴1的转速信息、排水井的位置信息等，通过数据转换单元，将信息转换为微型处理器能够识别的数据，微型处理器做出相应的分析处理，一方面将处理结果传递到显示模块，通过显示屏显示出来；另一方面，将处理结果通过数据通讯单元传递到远程终端，方便操作人员对道路内涝积水状况进行调度处理。

参见图1-图5，所述积水深度信息收集模块包括液位传感器，该液位传感器与所述数据转换单元通讯连接。这样，液位传感器工作时，能够获取道路积水深度信息，并将道路积水深度信息通过数据转换单元传送到微型处理器，进行分析处理，最终将道路积水信息输送到显示屏以及远程终端。

参见图1-图5，所述速度传感器与所述数据转换单元通讯连接。在道路积水通过排水井口进入排水井，对叶轮2进行冲刷时，叶轮2的转动使得转轴转动，而速度传感器测量出转轴的转速，并通过数据转换单元传送到微型处理器，通过微型处理器的对比分析判断，例如，当排水井口堵塞时，水流量明显减少，导致叶轮2转速变慢，再结合道路积水深度信息，此时道路上存在较深的积水，那么可以得出当前排水井口存在堵塞的状况。

参见图1-图5，所述定位模块为北斗定位模块。设置北斗定位模块，能够对井盖位置进行定位。该定位模块也可以是GPS定位模块。

参见图1-图5，所述人机交互单元包括触摸显示屏。

参见图1-图5，所述远程终端为平板电脑。这样，平板电脑通过数据通讯单元与微型处理器连接，数据通讯单元将道路积水深度信息、排水井口堵塞信息、堵塞井口的位置信息传送到平板电脑上，方便操作人员即使查看。其中，所述远程终端也可以是智能手机、电脑等终端设备。

参见图1-图5，上述智能监控排洪系统的工作原理是：

首先将智能监控排洪系统安装在经常发生积水内涝的道路上；在大雨过后，经常发生内涝的道路上会形成积水，此时智能监控排洪系统启动，积水深度信息模块对道路积水进行检测，并将积水深度信息传递到信息处理模块，信息处理模块将积水信息传递到显示模块及远程终端，这样设置在积水道路上方的显示屏将积水深度信息显示出来，对过往车辆以及行人起到提醒、警示的作用，防止发生意外，避免生命财产受到损失；而远程终端同样受到该路段的积水深度信息，从而方便调度人员，对积水进行排洪处理；与此同时，堵塞检测模块启动，在发生积水的路段，积水通过排水井口流入排水道，在井口正常没发生堵塞的情况下，水流进入排水井口时，冲刷叶轮2使得叶轮2旋转，使得轮轴1转动，速度传感器实时测量出轮轴1的转速，并上传到信息处理模块；当排水井口堵塞时，流入排水井口的水流量明显减少，导致叶轮2的转速明显降低，此时速度传感器将轮轴1的转速信息传送到信息处理模块，信息处理模块经过对比分析处理，再结合积水深度信息模块判断出路面仍然存在较深的积水信息，得出对应井口堵塞的处理结果，并通过定位模块对该堵塞的井口的位置信息上传到显示模块以及远程终端，从而方便作业人员快速找到堵塞的井口位置，对堵塞物进行清理，提高井口的排洪能力，从根本上解决道路积水的问题。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，包括信息收集模块、用于接收信息收集模块传过来的信息并做出处理的信息处理模块、用于将道路积水信息显示出来的显示模块以及远程终端，其中，所述信息收集模块、显示模块及远程终端均与信息处理模块通讯连接；所述显示模块包括设置在积水路口上方的显示屏；所述信息收集模块包括用于收集道路积水深度信息的积水深度信息收集模块、用于检测排水井口是否堵塞的堵塞监测模块以及用于确定排水井位置的定位模块；所述堵塞检测模块包括设置在排水井口下方的叶轮组件以及速度传感器，所述叶轮组件包括轮轴以及安装在轮轴上的叶轮，所述速度传感器用于测量所述轮轴的转速。

2.根据权利要求1所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，还包括用于将井盖上的堵塞物拨走的排积机构，所述排积机构包括拨动组件以及用于驱动拨动组件摆动的驱动机构，所述拨动组件包括拨齿以及转动连接在排水井口一侧的转动轴；所述驱动机构包括上端与转动轴固定连接的第一摆杆、转动连接在排水井侧壁上的摇杆、连接在第一摆杆与摇杆之间的连杆、中部转动连接在排水井侧壁上的第二摆杆以及固定连接在所述轮轴上的凸轮；所述第二摆杆的上端铰接在所述摇杆的一端，下端通过拉簧贴合在所述凸轮上；所述拨齿固定连接在转动轴上。

3.根据权利要求2所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述摇杆为转盘结构，所述转盘的中心转动连接在排水井侧壁上，所述转盘的一侧设有第一铰接轴，另一侧设有第二铰接轴；所述第二摆杆的上端与所述第一铰接轴铰接，所述连杆的一端与所述第一铰接轴铰接。

4.根据权利要求3所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述拨动组件有两组，其中一组为设置在排水井口左侧的左拨动组件，另一组为设置在排水井口右侧的右拨动组件；在所述驱动机构中，所述第一摆杆及连杆均有两根，其中一根连杆的左端与所述第二铰接轴铰接，该连杆的右端通过其中一根第一摆杆与所述右拨动组件连接。

5.根据权利要求2所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述拨齿包括多根拨杆，所述拨杆一端连接在所述转动轴上，另一端向外延伸；多根所述拨杆等间距均匀排列在所述转动轴上。

6.根据权利要求1所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述叶轮的上方设有用于将水流引到叶轮一侧的导流结构，所述导流结构包括导流板，该导流板包括一个倾斜面，该倾斜面的下端位于轮轴的一侧。

7.根据权利要求1所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述信息处理模块包括微型处理器、人机交互单元、数据通讯单元以及数据转换单元，其中，所述信息收集模块通过数据转换单元与微型处理器连接，所述远程终端通过数据通讯单元与微型处理器连接。

8.根据权利要求7所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述积水深度信息收集模块包括液位传感器，该液位传感器与所述数据转换单元通讯连接。

9.根据权利要求1所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述定位模块为北斗定位模块。

10.根据权利要求1所述的一种城市道路水淹智能监控排洪系统，其特征在于，所述远程终端为平板电脑。

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