CN114858239A - 一种城市道路积水风险点智能识别预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，包括积水路段水位监测单元、控制单元及智能手机终端。本系统中的监测单元可针对路段内容易积水的部位进行数据测量，并在积水过程中实时监测，为城市交通的智能化管理提供了实时精确的数据基础；依据监测单元的数据基础，控制单元可针对积水风险进行实时水位计算、水位趋势计算、路段积水风险分析，并可将风险分析信息以图形或文字的方式发送给就近的智能手机终端的app，从而可起到良好的交通疏导作用，避免了路段积水导致的交通拥堵和经济损失。

Description

一种城市道路积水风险点智能识别预警系统

技术领域

本发明涉及物联网应用技术领域，具体涉及一种城市道路积水风险点智能识别预警系统。

背景技术

随着我国城市化进程的进一步加快，城市道路建设得到了快速的发展。但是，由于种种原因及各方面因素的制约，每到暴雨季节，部分低洼路段会出现严重的积水现象，城市中心区路网比较复杂的道路则更为明显，对城市交通、出行者安全和社会经济造成了很大危害。

目前，城市道路积水现存在的主要问题有：不同路段积水情况差异较大，驾驶员很难掌握具体情况；现存主流交通软件存在道路积水信息缺失，无法满足车主安全出行的需要；车主行驶过程中，现有系统对于积水信息变化预警速度不够迅速等。因此，及时为出行者提供积水预警信息，让其绕行或更改路线十分必要。

发明内容

本发明提供了一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，目的是解决现有技术中存在的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案为：

一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，包括积水路段水位监测单元、控制单元及智能手机终端；

所述的监测单元包括安装于积水路段两侧的支撑杆，转动连接于两个支撑杆顶端之间的横梁、通过第一驱动机构沿横梁来回移动的监测机构、设于支撑杆的外侧端并用以驱动横梁转动的第二驱动机构；

所述的监测单元通过有线或无线的方式与控制单元连接；

所述的控制单元通过预设程序计算出积水路段的坑洼地带的水位信息以及水位趋势信息，并针对就近车辆进行水位信息提示、预警提示；

所述的控制单元通过向智能手机终端上安装的app软件发送信息的形式实现上述提示功能，在积水路段就近的智能手机终端提供强制性提示，就近范围之外的智能手机终端依据机主的需要通过app软件自愿查阅提示信息。

优选的，所述的横梁的上表面沿长度方向设有直线滑轨，在横梁上还开设有贯通前后端面的条形槽，所述的条形槽的槽底设有齿条；

所述的监测机构包括与直线滑轨滑动连接的顶板、固定连接于顶板下表面两端且位于横梁前后侧的侧板、固定连接于2个侧板底端且位于横梁下方的底板、安装于底板下表面的激光测距传感器和视觉传感器、第一驱动电机，2个侧板之间转动连接有柱形齿轮；

所述的柱形齿轮穿过条形槽并与齿条啮合连接，柱形齿轮的中心轴一端贯穿对应的侧板外表面，并与第一驱动电机的输出轴端部固定连接，所述的第一驱动电机与侧板外表面固定连接，在第一驱动电机的驱动下，顶板能够沿着横梁来回移动、并停留在设定位置；

所述的顶板上表面还安装有倾角传感器，所述的第二驱动机构包括固定安装于支撑杆外侧端顶部的第二驱动电机；

所述的横梁的一端可转动的贯穿支撑杆，并与第二驱动电机的输出轴固定连接；所述的倾角传感器、视觉传感器、激光测距传感器分别通过导线与控制单元信号连接，所述的控制单元通过导线与第一驱动电机及第二驱动电机电性连接。

优选的，所述的控制单元包括实时水位计算模块、水位趋势计算模块、路段积水风险分析模块、提示信息发送模块；

所述的实时水位计算模块通过预设程序依据激光测距传感器发送的信息进行路段内各个坑洼处积水深度的计算；

所述的水位趋势计算模块依据天气预报的降雨强度信息、路段内各个坑洼处积水深度信息、排水强度信息对路段内的坑洼处的水位趋势进行计算；

所述的路段积水风险分析模块依据实时的路段内各个坑洼处积水深度信息以及路段内各个坑洼处水位趋势信息进行风险分析，风险分析的结果包括实时风险分析图以及趋势风险分析图；

所述的提示信息发送模块包括：将包含预警信息和水位提示信息的实时风险分析图、趋势风险分析图以及依据实时风险分析图和趋势风险分析图概括的文字提示信息发送给智能手机终端上的app。

优选的，所述的实时风险分析图以及趋势风险分析图上均通过绘图的方式明确显示在积水路段上的各个坑洼处的实时积水深度信息及一定时间后的预期积水深度信息，并根据积水深度信息结合各类车型的底盘高度提供有针对性的风险预警；

所述的有针对性的风险预警指的是：对于底盘高度不适合通过的坑洼处划定为红色警戒区，并注明严禁此类车辆通过；对于底盘高度适合通过的坑洼处、且此坑洼处的宽度适合通行，则将此坑洼处划定为绿色提示区，允许此类车辆通过；

对于底盘高度暂时适合通过且坑洼处的宽度适合通行，但根据趋势计算将达到严禁通过标准的坑洼处划定为黄色提示区。

优选的，将积水路段的坑洼划分为底部设有下水道或溢流口的第一类坑洼以及底部没有下水道或溢流口的第二类坑洼，依据模拟软件或现场试验提前获知下水道或溢流口在坑洼内不同水位高度的情况下的排水速度，所述的排水强度指的是单位时间内的排水量，并以此排水量信息作为排水强度信息。

优选的，所述的视觉传感器将容易积水路段的坑洼的视觉信息传递给控制单元，所述的控制单元还包括数据预处理模块；

所述的数据预处理模块依据视觉信息及激光测距传感器的信息计算坑洼的深度、容量，并将容易构成红色警戒区的坑洼列为紧急维修项目，并传送给相关部门的控制中心进行维修预警；凡是在积水时没有得到维修的坑洼，均纳入预警系统进行处理。

优选的，所述的激光测距传感器在非积水时段内，检测路段内各个坑洼的深度，并将深度信息传递给控制单元，所述的控制单元依据坑洼的深度信息及积水时的水位信息计算坑洼内的积水深度。

优选的，所述的第二驱动机构通过转动的形式使视觉传感器和激光测距传感器检测路段内坑洼的积水或非积水信息；

所述的第一驱动机构通过驱动视觉传感器和激光测距传感器沿横梁来回移动的形式变换检测点，当积水时，所述的视觉传感器将路段的车辆通行画面传递给控制单元，控制单元还设有交通拥堵分析模块，所述的交通拥堵分析模块与路段积水风险分析模块相结合对智能手机终端的app进行风险提示。

优选的，所述的交通拥堵分析模块与路段积水风险分析模块相结合对智能手机终端的app进行风险提示时，依据堵车预计疏通的时间以及趋势风险分析图通过智能手机终端的app进行行车疏导；

当预计疏通时间后，趋势风险分析图显示绿色提示区的路段提示一定时间段后可通行；对于预计疏通时间后，但趋势风险分析图显示红色警示区的路段依然提示禁止通行，并预报可通行的时间。

本发明一种城市道路积水风险点智能识别预警系统具有如下有益效果：

1)本系统中的监测单元可针对路段内容易积水的部位进行数据测量，并在积水过程中实时监测，为城市交通的智能化管理提供了实时精确的数据基础；依据监测单元的数据基础，控制单元可针对积水风险进行实时水位计算、水位趋势计算、路段积水风险分析，并可将风险分析信息以图形或文字的方式发送给就近的智能手机终端的app，从而可起到良好的交通疏导作用，避免了路段积水导致的交通拥堵和经济损失。

2)本系统通过专用的app客户端对城市内的车辆进行统一预警管理，预警信息针对不同类型的车辆进行发送，并且具有趋势风险分析，从而使本系统更加灵活，针对性更强。此外，app客户端还具有实时水位查询功能，无论就近范围内还是范围外的驾驶人员都可自主查询路网内各处水位信息，进而提前规划行车路线。

附图说明

图1、本发明的正面剖视图；

图2、本发明A-A向剖视图；

图3、本发明实时风险分析图或趋势风险分析图的示意图；

1：积水路段，2：支撑杆，3：第二驱动电机，4：横梁，5：直线滑轨，6：顶板，7：侧板，8：第一驱动电机，9：激光测距传感器，10：底板，11：齿条，12：条形槽，13：倾角传感器，14：第一类坑洼，15：第二类坑洼，16：下水道，17：视觉传感器，18：柱形齿轮；19：绿色提示区，20：红色警戒区，21：黄色提示区。

具体实施方式

以下所述，是以阶梯递进的方式对本发明的实施方式详细说明，该说明仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“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、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在一个实施例中，本发明一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，如图1-3所示，包括积水路段1水位监测单元、控制单元(图中未画出)及智能手机终端(图中未画出)，所述的监测单元包括安装于积水路段两侧的支撑杆2，转动连接于两个支撑杆顶端之间的横梁4、通过第一驱动机构沿横梁4来回移动的监测机构、设于支撑杆2的外侧端并用以驱动横梁4转动的第二驱动机构；所述的监测单元通过有线或无线的方式与控制单元连接，所述的控制单元通过预设程序计算出积水路段的坑洼地带的水位信息以及水位趋势信息，并针对就近车辆进行水位信息提示、预警提示，所述的控制单元通过向智能手机终端上安装的app软件发送信息的形式实现上述提示功能，在积水路段就近的智能手机终端提供强制性提示，就近范围之外的智能手机终端依据机主的需要通过app软件自愿查阅提示信息。

本实施例中，就近的范围为一个设定范围，比如可以设定以积水路段为中心，半径为5000米范围内、且与积水路段相连接的路为就近范围，通过卫星定位系统，向该范围内的智能手机终端上的专用app软件发送强制性信息，即信息以有声的方式提示，并自动弹出。就近范围之外的智能手机终端的机主如果有出行需要，可以通过app软件自愿查阅提示信息。

在进一步的实施例中，如图1、2所示，所述的横梁4的上表面沿长度方向设有直线滑轨5，在横梁4上还开设有贯通前后端面的条形槽12，所述的条形槽12的槽底设有齿条11，所述的监测机构包括与直线滑轨5滑动连接的顶板6、固定连接于顶板6下表面两端且位于横梁前后侧的侧板7、固定连接于2个侧板7底端且位于横梁下方的底板10、安装于底板10下表面的激光测距传感器9和视觉传感器17、第一驱动电机8，2个侧板7之间转动连接有柱形齿轮18，所述的柱形齿轮18穿过条形槽并与齿条11啮合连接，柱形齿轮18的中心轴一端贯穿对应的侧板外表面，并与第一驱动电机8的输出轴端部固定连接，所述的第一驱动电机8与侧板7外表面固定连接，在第一驱动电机8的驱动下，顶板6能够沿着横梁来回移动、并停留在设定位置，所述的顶板6上表面还安装有倾角传感器13，所述的第二驱动机构包括固定安装于支撑杆外侧端顶部的第二驱动电机3，所述的横梁4的一端可转动的贯穿支撑杆，并与第二驱动电机3的输出轴固定连接；所述的倾角传感器13、视觉传感器17、激光测距传感器9分别通过导线与控制单元信号连接，所述的控制单元通过导线与第一驱动电机8及第二驱动电机3电性连接。

本实施例中，第一驱动电机驱动传感器沿着横梁来回移动，通过移动变换监测点，第二驱动电机则带动传感器转动，从而对横梁前后侧的坑洼处进行监测，倾角传感器提供转动角度信息，控制单元对第一驱动电机和第二驱动电机进行控制，为了保证精度，第一驱动电机和第二驱动电机均优选使用伺服电机。

在进一步的实施例中，如图1、2、3所示，所述的控制单元包括实时水位计算模块、水位趋势计算模块、路段积水风险分析模块、提示信息发送模块，所述的实时水位计算模块通过预设程序依据激光测距传感器发送的信息进行路段内各个坑洼处积水深度的计算；所述的水位趋势计算模块依据天气预报的降雨强度信息、路段内各个坑洼处积水深度信息、排水强度信息对路段内的坑洼处的水位趋势进行计算；所述的路段积水风险分析模块依据实时的路段内各个坑洼处积水深度信息以及路段内各个坑洼处水位趋势信息进行风险分析，风险分析的结果包括实时风险分析图以及趋势风险分析图，2个图均可参考图3所示；所述的提示信息发送模块包括：将包含预警信息和水位提示信息的实时风险分析图、趋势风险分析图以及依据实时风险分析图和趋势风险分析图概括的文字提示信息发送给智能手机终端上的app。

在进一步的实施例中，如图1、2、3所示，所述的实时风险分析图以及趋势风险分析图上均通过绘图的方式明确显示在积水路段1上的各个坑洼处的实时积水深度信息及一定时间后的预期积水深度信息，并根据积水深度信息结合各类车型的底盘高度提供有针对性的风险预警，所述的有针对性的风险预警指的是：对于底盘高度不适合通过的坑洼处划定为红色警戒区20，并注明严禁此类车辆通过；对于底盘高度适合通过的坑洼处、且此坑洼处的宽度适合通行，则将此坑洼处划定为绿色提示区19，允许此类车辆通过；对于底盘高度暂时适合通过且坑洼处的宽度适合通行，但根据趋势计算将达到严禁通过标准的坑洼处划定为黄色提示区21。

本实施例中，车主通过直观阅图即可快速了解积水路段的路况通行情况，可提前避让或选择通行，从而形成了积水路段的行车指引。

在进一步的实施例中，如图1、2、3所示，将积水路段的坑洼划分为底部设有下水道16或溢流口的第一类坑洼14以及底部没有下水道16或溢流口的第二类坑洼15，依据模拟软件或现场试验提前获知下水道或溢流口在坑洼内不同水位高度的情况下的排水速度，所述的排水强度指的是单位时间内的排水量，并以此排水量信息作为排水强度信息。

本实施例中，降水强度可根据天气预报获知，排水强度可通过模拟软件获知，而坑洼的尺寸形状可通过视觉传感器和激光测距传感器获知，因此，根据控制单元内的预设程序能够计算出坑洼内预期的积水深度，从而能够针对每个坑洼进行趋势风险分析。

在进一步的实施例中，如图1、2、3所示，所述的视觉传感器17将容易积水路段的坑洼的视觉信息传递给控制单元，所述的控制单元还包括数据预处理模块，所述的数据预处理模块依据视觉信息及激光测距传感器的信息计算坑洼的深度、容量，并将容易构成红色警戒区的坑洼列为紧急维修项目，并传送给相关部门的控制中心进行维修预警；凡是在积水时没有得到维修的坑洼，均纳入预警系统进行处理。

本实施例中，由于各种因素导致道路会出现坑洼，及时进行维修也是避免积水的重要手段，本发明通过上述设置可促进有关部门及时进行维修。同时，由于积水情况的不确定性，比如下雨，本发明还对没有经过维修的坑洼处进行预警管理。

在进一步的实施例中，如图1、2、3所示，所述的激光测距传感器在非积水时段内，检测路段内各个坑洼的深度，并将深度信息传递给控制单元，所述的控制单元依据坑洼的深度信息及积水时的水位信息计算坑洼内的积水深度。

在进一步的实施例中，如图1、2、3所示，所述的第二驱动机构通过转动的形式使视觉传感器17和激光测距传感器9检测路段内坑洼的积水或非积水信息，所述的第一驱动机构通过驱动视觉传感器和激光测距传感器沿横梁来回移动的形式变换检测点，当积水时，所述的视觉传感器将路段的车辆通行画面传递给控制单元，控制单元还设有交通拥堵分析模块，所述的交通拥堵分析模块与路段积水风险分析模块相结合对智能手机终端的app进行风险提示。

在进一步的实施例中，如图1、2、3所示，所述的交通拥堵分析模块与路段积水风险分析模块相结合对智能手机终端的app进行风险提示时，依据堵车预计疏通的时间以及趋势风险分析图通过智能手机终端的app进行行车疏导，当预计疏通时间后，趋势风险分析图显示绿色提示区的路段提示一定时间段后可通行；对于预计疏通时间后，但趋势风险分析图显示红色警示区的路段依然提示禁止通行，并预报可通行的时间。

本实施例中，堵车预计疏通的时间可根据交通部门处理堵车的相关数据为参考建立数据库，并可在本系统的实施进程中不断完善。

本发明中未述及的内容以现有技术方式解决，比如对于传感器无法全面采集数据的特殊形状坑洼，可选择人工测量以弥补数据。

Claims (9)

1.一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：包括积水路段水位监测单元、控制单元及智能手机终端；

所述的监测单元包括安装于积水路段两侧的支撑杆，转动连接于两个支撑杆顶端之间的横梁、通过第一驱动机构沿横梁来回移动的监测机构、设于支撑杆的外侧端并用以驱动横梁转动的第二驱动机构；

所述的监测单元通过有线或无线的方式与控制单元连接；

所述的控制单元通过预设程序计算出积水路段的坑洼地带的水位信息以及水位趋势信息，并针对就近车辆进行水位信息提示、预警提示；

所述的控制单元通过向智能手机终端上安装的app软件发送信息的形式实现上述提示功能，在积水路段就近的智能手机终端提供强制性提示，就近范围之外的智能手机终端依据机主的需要通过app软件自愿查阅提示信息。

2.如权利要求1所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：所述的横梁的上表面沿长度方向设有直线滑轨，在横梁上还开设有贯通前后端面的条形槽，所述的条形槽的槽底设有齿条；

所述的监测机构包括与直线滑轨滑动连接的顶板、固定连接于顶板下表面两端且位于横梁前后侧的侧板、固定连接于2个侧板底端且位于横梁下方的底板、安装于底板下表面的激光测距传感器和视觉传感器、第一驱动电机，2个侧板之间转动连接有柱形齿轮；

所述的柱形齿轮穿过条形槽并与齿条啮合连接，柱形齿轮的中心轴一端贯穿对应的侧板外表面，并与第一驱动电机的输出轴端部固定连接，所述的第一驱动电机与侧板外表面固定连接，在第一驱动电机的驱动下，顶板能够沿着横梁来回移动、并停留在设定位置；

所述的顶板上表面还安装有倾角传感器，所述的第二驱动机构包括固定安装于支撑杆外侧端顶部的第二驱动电机；

所述的横梁的一端可转动的贯穿支撑杆，并与第二驱动电机的输出轴固定连接；所述的倾角传感器、视觉传感器、激光测距传感器分别通过导线与控制单元信号连接，所述的控制单元通过导线与第一驱动电机及第二驱动电机电性连接。

3.如权利要求2所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：所述的控制单元包括实时水位计算模块、水位趋势计算模块、路段积水风险分析模块、提示信息发送模块；

所述的实时水位计算模块通过预设程序依据激光测距传感器发送的信息进行路段内各个坑洼处积水深度的计算；

所述的水位趋势计算模块依据天气预报的降雨强度信息、路段内各个坑洼处积水深度信息、排水强度信息对路段内的坑洼处的水位趋势进行计算；

所述的路段积水风险分析模块依据实时的路段内各个坑洼处积水深度信息以及路段内各个坑洼处水位趋势信息进行风险分析，风险分析的结果包括实时风险分析图以及趋势风险分析图；

所述的提示信息发送模块包括：将包含预警信息和水位提示信息的实时风险分析图、趋势风险分析图以及依据实时风险分析图和趋势风险分析图概括的文字提示信息发送给智能手机终端上的app。

4.如权利要求3所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：所述的实时风险分析图以及趋势风险分析图上均通过绘图的方式明确显示在积水路段上的各个坑洼处的实时积水深度信息及一定时间后的预期积水深度信息，并根据积水深度信息结合各类车型的底盘高度提供有针对性的风险预警；

所述的有针对性的风险预警指的是：对于底盘高度不适合通过的坑洼处划定为红色警戒区，并注明严禁此类车辆通过；对于底盘高度适合通过的坑洼处、且此坑洼处的宽度适合通行，则将此坑洼处划定为绿色提示区，允许此类车辆通过；

对于底盘高度暂时适合通过且坑洼处的宽度适合通行，但根据趋势计算将达到严禁通过标准的坑洼处划定为黄色提示区。

5.如权利要求4所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：将积水路段的坑洼划分为底部设有下水道或溢流口的第一类坑洼以及底部没有下水道或溢流口的第二类坑洼，依据模拟软件或现场试验提前获知下水道或溢流口在坑洼内不同水位高度的情况下的排水速度，所述的排水强度指的是单位时间内的排水量，并以此排水量信息作为排水强度信息。

6.如权利要求5所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：所述的视觉传感器将容易积水路段的坑洼的视觉信息传递给控制单元，所述的控制单元还包括数据预处理模块；

所述的数据预处理模块依据视觉信息及激光测距传感器的信息计算坑洼的深度、容量，并将容易构成红色警戒区的坑洼列为紧急维修项目，并传送给相关部门的控制中心进行维修预警；凡是在积水时没有得到维修的坑洼，均纳入预警系统进行处理。

7.如权利要求6所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：所述的激光测距传感器在非积水时段内，检测路段内各个坑洼的深度，并将深度信息传递给控制单元，所述的控制单元依据坑洼的深度信息及积水时的水位信息计算坑洼内的积水深度。

8.如权利要求7所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：所述的第二驱动机构通过转动的形式使视觉传感器和激光测距传感器检测路段内坑洼的积水或非积水信息；

所述的第一驱动机构通过驱动视觉传感器和激光测距传感器沿横梁来回移动的形式变换检测点，当积水时，所述的视觉传感器将路段的车辆通行画面传递给控制单元，控制单元还设有交通拥堵分析模块，所述的交通拥堵分析模块与路段积水风险分析模块相结合对智能手机终端的app进行风险提示。

9.如权利要求8所述的一种城市道路积水风险点智能识别预警系统，其特征为：所述的交通拥堵分析模块与路段积水风险分析模块相结合对智能手机终端的app进行风险提示时，依据堵车预计疏通的时间以及趋势风险分析图通过智能手机终端的app进行行车疏导；

当预计疏通时间后，趋势风险分析图显示绿色提示区的路段提示一定时间段后可通行；对于预计疏通时间后，但趋势风险分析图显示红色警示区的路段依然提示禁止通行，并预报可通行的时间。

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