CN116499519B - 城市黄泥水信息化感知的监测预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了城市黄泥水信息化感知的监测预警装置及方法，包括雨量采集部件、视频拍摄部件、泥沙含量监测部件、水位监测部件以及主控制器；视频拍摄部件通过拍摄的流水颜色深度，泥沙含量监测部件精准测算的管道过流断面泥沙含量以及雨量采集部件采集的气象降雨数据综合判断长序列时间段对监测区域产生黄泥水的整体趋势，本发明通过色泽、泥沙含量、过水断面流量，雨量，实现无人看守情况下对黄泥水的实时监测、精准预警，为城市黄泥水的溯源分析、动态监测提供科学依据，解决现有设备方法测量精度不高、适用性不强难以满足业务需求等难点与痛点，为城市生产建设项目水土流失的防护治理提供有效对策。

Description

城市黄泥水信息化感知的监测预警装置及方法

技术领域

本发明属于城市水土保持技术领域，涉及城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，本发明还涉及城市黄泥水信息化感知的监测预警方法。

背景技术

近年来城市“黄泥水”成为社会广泛关注的环境问题之一，也引起了一些新的科学问题产生，相关科研人员对此开展了长期的研究。对“泥沙”监测方法主要包括：同位素放射法、声学法、振动式法与光学法，但这些方法在技术成熟度、使用安全、建设成本与应用领域方面存在一定的差异，难以满足泥水精准测量要求；比较精准监测方法是通过物理方法包括取样、烘干、称重等计算获取，但是由于泥沙组成复杂、具有沉降黏附特性、监测现场环境条件错综复杂等，使得取样不具有典型性，泥沙含量监测结果代表性不强，与此同时对“黄泥水”色泽“阈值”界定即黄泥水标准定义上还未形成成熟的技术，也没有专门针对城市黄泥水精准自动监测预警装置，很难对城市黄泥水开展实时监测预警。

发明内容

本发明的目的是提供城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，解决了现有设备测量精度不高、适用性不强难以满足业务需求的问题。

本发明的目的还在于提供城市黄泥水信息化感知的监测预警方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，包括L型欧标铝型材，在L型欧标铝型材的竖直段上设置有纵向的滑轨，滑轨上设置有滑块，滑块上固定连接有视频拍摄部件；

L型欧标铝型材的水平段中部通过超声波液位计固定件固定连接有超声波液位计b；在水平段远离竖直段的一端通过角码固定连接有一短欧标铝型材，短欧标铝型材上固定连接有Z字形有刷减速电机a，Z字形有刷减速电机a的输出轴端呈水平设置，在输出轴上连接有泥沙含量监测部件；L型欧标铝型材的水平段上还连接有雨量采集部件；雨量采集部件、视频拍摄部件、泥沙含量监测部件以及超声波液位计b分别与主控制器相连；主控制器与监测预警平台电性连接。

本发明的特点还在于，

视频拍摄部件包括与滑块连接的舵机，舵机的转轴上安装有摄像头，舵机与步进电机相连；步进电机通过步进电机连接板固定在滑轨上方，步进电机上连接有皮带轮，舵机通过皮带与皮带轮连接，舵机和步进电机分别与主控制器电性连接。

雨量采集部件包括雨量桶，雨量桶通过雨量桶固定件与L型欧标铝型材的水平段相连，雨量桶安装在L型欧标铝型材拐角处；雨量桶上表面安装超声波液位计a、底部安装有电磁阀；超声波液位计a和电磁阀与主控制器电性连接。

泥沙含量监测部件包括套接固定在Z字形有刷减速电机a输出轴上的电机固定板，电机固定板上设置有Z字形有刷减速电机b，Z字形有刷减速电机b的输出轴朝下并通过联轴器连接有弧形三通，弧形三通上连接有光轴，光轴的下端部设置有浊度传感器；联轴器能够带动光轴实现90°旋转。

主控制器包括：

步进电机驱动模块：用于驱动步进电机旋转相应的角度，以控制摄像头的高度；

舵机驱动模块：用于将旋转角度转换为对应的方波脉宽，实现舵机旋转角度的控制；

摄像头驱动模块：用于驱动摄像头按需采集图像数据；

无线通信模块：采用5G通信模块与北斗通信模块双模块，在5G网络信号不佳时切换为北斗卫星通信方式，以确保与服务器能稳定通信；

有刷电机驱动模块：用于驱动有刷电机，实现有刷电机的正反转，并反馈有刷电机的驱动电流和位置；

485驱动模块：用于实现超声波液位计a采集信号转换与远距离传输，获取雨量桶内液位高度；

浊度传感器驱动模块：用于实现浊度传感器的通信电平转换及通信协议解析，获取水流的浊度值；

电磁阀驱动模块：用于控制电磁阀的开闭，释放雨量桶内收集的雨水；

避障模块：通过实时监测有刷电机的驱动电流，判断是否发生淤堵，并执行相应的避障操作；

图像识别模块：通过特定图像识别算法，识别采集的图像中RGB值，根据存储的GSB国标色卡RGB值，进行标定匹配，得到当前水体的色度值。

控制模块：作为整个装置的控制中心，实现各个模块的正常运行以及数据管理。

本发明采用的第二种技术方案是，城市黄泥水信息化感知的监测预警方法，具体如下：

步骤1：将监测预警装置安装在排水管道出口边壁或地表面整平位置，使其能够稳定安放在固定的监测位置；

步骤2：当浊度传感器采集信号值出现比累积平均值差距较大的异常值情况下，其上方与光轴直接连接的Z字形有刷减速电机b转动90°，另一个Z字形有刷减速电机a转动一定角度，使传感器上障碍物或杂物脱落，再恢复到初始测量位置，实现装置测量-自检-测量自动化过程，完成浊度指标值测定；

浊度传感器采集的过流断面所在对应位置区域泥沙微粒数即光学信号值，采集的数据存储于主控制器中，主控制器通过信号转换模块并通过如下方式计算泥沙含量：

其中，N₁、N₂、N₃是三个浊度传感器所在有效范围内测得单位溶液的微粒数，其中N₂是位于中间浊度传感器的所测数值；

K：常数，根据浊度传感器的选型精度而定；

I_o：入射光强度；I_s-1、I_s-2、I_s-3：三个采集点散射光强度；即浊度传感器发射与接受信号值；

A：过流断面的瞬时面积，满流状态下为管道横截面面积；

步骤3：摄像头通过舵机转动调整拍摄角度位置，监控区域水体变化情况，同时既定时间里完成图像识别与判定，获取不同时段水体色泽值SZ_(i)；

SZ＝{0，1，2} (2)

其中，0代表微黄，1代表中黄，2代表深黄；

步骤4：根据区域特点安装标准大小的雨量桶，通过其表面安装的超声波液位计a计算桶里面的水位高度H₁，换算单位时间段降雨雨强R值，当雨量桶中雨量集满时，底部安装的电磁阀打开，将水量瞬时放掉后立马关闭；

其中，H₁为降雨量，T为对应的降雨历时。

步骤5：超声波液位计b主要监测过流断面的水位高度，通过水位大小查表获取断面流量值Q；

综合预警方法：

P与p₍₁₎、p₍₂₎、p₍₃₎、p₍₄₎三种指标建立数学模型关系：

P＝α*p₍₁₎+β*p₍₂₎+γ*p₍₃₎+w*p₍₄₎

α+β+γ+w＝1

其中：p₍₁₎为色泽指标值，即SZ归一化值；α为其对应权重系数；

p₍₂₎为泥沙含量指标值，即CS归一化值；β为其权重系数；

p₍₃₎为过水断面流量指标值，即Q归一化值；γ为其权重系数；

p₍₄₎为雨强值，即R归一化值；w为其权重系数；

当0<P≤0.5，预警等级为轻度，指示灯显示蓝色，蜂鸣器不报警，

当0.5<P≤0.8，预警等级为中度，指示灯显示黄色，蜂鸣器报警，报警声短；

当0.8<P≤1.0，预警等级为重度，指示灯显示红色，蜂鸣器报警，报警声长；

蜂鸣器设置在主控制器电路板上；指示灯设置在监测预警平台的显示屏端。

本发明的有益效果是：

本发明城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，通过不同长度的欧标铝型材组成了本预警装置的支撑框架，主体结构为L型，三个浊度传感器通过弧形三通安装在光轴的不同位置；整个装置分为四大部分，为过流断面泥沙含量监测部件、水位监测部件(即超声波液位计b)、雨量采集部件以及视频拍摄部件构建一种全新联动采集装置即本黄泥水信息化感知的监测预警装置，4大监测指标，即色泽、泥沙含量、过水断面流量、雨量大小，实现无人看守情况下对黄泥水的实时监测、精准预警，为城市黄泥水的溯源分析、动态监测提供科学依据，解决现有设备方法测量精度不高、适用性不强难以满足业务需求等难点与痛点，为城市生产建设项目水土流失的防护治理提供有效对策。

同时，本装置四大组成部件，可以分开使用，拆卸方便，互不影响，各项采集部件获取的数据都能支撑相关行业业务工作。过水断面泥沙含量—水安全水环境、过水断面流量—水资源管理、区域雨强—水文气象、湖面色泽—河湖管理，综合一体可为城市水生态治理以及黄泥水监测预警溯源提供重要的数据支撑。

附图说明

图1是本发明城市黄泥水信息化感知的监测预警装置的整体结构示意图。

图2是本发明城市黄泥水信息化感知的监测预警装置的俯视图。

图3是本发明城市黄泥水信息化感知的监测预警装置的使用状态结构图。

图4是本发明城市黄泥水信息化感知的监测预警装置的侧视图。

图5是本发明城市黄泥水信息化感知的监测预警装置摆动90°状态图。

图6是本发明城市黄泥水信息化感知的监测预警装置的电气原理图。

图中：1、步进电机；2、滑轨；3、L型欧标铝型材；4、雨量桶；5、长水准泡；6、角码；7、Z字形有刷减速电机a；8、联轴器；9、弧形三通；10、光轴；11、浊度传感器；12、电磁阀；13、雨量桶固定件；14、舵机；15摄像头固定件；16、摄像头；17、滑块；18、步进电机连接板；19、皮带轮；20、主控制器；21、同步轮固定张紧件；22、同步轮；23、超声波液位计a；24、超声波液位计b；25超声波液位计固定部件；26.Z字形有刷减速电机b。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步详细说明。

本发明的城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，如图1-5所示，城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，包括L型欧标铝型材3，在L型欧标铝型材的竖直段上设置有纵向的滑轨2，滑轨2上设置有滑块17，滑块17上固定连接有视频拍摄部件；L型欧标铝型材3的水平段中部还设置有长水准泡5；

L型欧标铝型材的水平段中部通过超声波液位计固定件25固定连接有超声波液位计b24；在水平段远离竖直段的一端通过角码6固定连接有一短欧标铝型材，短欧标铝型材上固定连接有Z字形有刷减速电机a7，Z字形有刷减速电机a7的输出轴端呈水平设置，在输出轴上连接有泥沙含量监测部件；L型欧标铝型材3的水平段上还连接有雨量采集部件；雨量采集部件、视频拍摄部件、泥沙含量监测部件以及超声波液位计b24分别与主控制器20相连。

视频拍摄部件包括与滑块17连接的舵机14，舵机14的转轴上安装有摄像头16，舵机14与步进电机1相连；步进电机1通过步进电机连接板18固定在滑轨2上方，步进电机1上连接有皮带轮19，舵机14通过皮带与皮带轮19连接，舵机14和步进电机1分别与主控制器20电性连接；主控制器20与监测预警平台的显示屏端电性连接。

雨量采集部件包括雨量桶4，雨量桶4通过雨量桶固定件13与L型欧标铝型材3的水平段相连，雨量桶4安装在L型欧标铝型材拐角处；雨量桶4上表面安装超声波液位计a23、底部安装有电磁阀12；超声波液位计a23和电磁阀12与主控制器20电性连接。

泥沙含量监测部件包括套接固定在Z字形有刷减速电机a7输出轴上的电机固定板，电机固定板上设置有Z字形有刷减速电机b26，Z字形有刷减速电机b26的输出轴朝下并通过联轴器8连接有弧形三通9，弧形三通9上连接有光轴10，光轴10的下端部设置有浊度传感器11；联轴器8能够带动光轴10实现90°旋转。

如图6所示，主控制器包括：

步进电机驱动模块：用于驱动步进电机旋转相应的角度，以控制摄像头的高度；

舵机驱动模块：用于将旋转角度转换为对应的方波脉宽，实现舵机旋转角度的控制；

摄像头驱动模块：用于驱动摄像头按需采集图像数据；

无线通信模块：采用5G通信模块与北斗通信模块双模块，在5G网络信号不佳时切换为北斗卫星通信方式，以确保与服务器能稳定通信；

有刷电机驱动模块：用于驱动有刷电机，实现有刷电机的正反转，并反馈有刷电机的驱动电流和位置；

485驱动模块：用于实现超声波液位计a采集信号转换与远距离传输，获取雨量桶内液位高度；

浊度传感器驱动模块：用于实现浊度传感器的通信电平转换及通信协议解析，获取水流的浊度值；

电磁阀驱动模块：用于控制电磁阀的开闭，释放雨量桶内收集的雨水；

避障模块：通过实时监测有刷电机的驱动电流，判断是否发生淤堵，并执行相应的避障操作；

图像识别模块：通过特定图像识别算法，识别采集的图像中RGB值，根据存储的GSB国标色卡RGB值，进行标定匹配，得到当前水体的色度值。

控制模块：作为整个装置的控制中心，实现各个模块的正常运行以及数据管理。

本发明在具体实施方式中所述的欧标铝型材、联轴器、光轴、滑轨、雨量桶材质为不锈钢，其尺寸大小本专业的技术人员在设计、生产时可按照该排水管道位置以及大小来自行定做。

本发明的预警装置结构简单且易于安装。工作时，将本预警装置安放在排水管道出口管壁或整平处表面位置，然后调平、固定即可进行测量。本装置时效性以及测量精度能够支撑当前研究业务工作。

该监测预警装置的结构新颖独特，采用多影响因子集成思路以及智能化的传输设备(蓝牙)完成了黄泥水信息化感知的监测预警；整个过程实现了自动化，只要把本装置安装到排水出口合适位置，接通电源就可以实现黄泥水的监测预警；该装置结构简单，低功耗，便于携带，安装成本低，也能够实现数据的无线传输，可以广泛的应用于不同类型排水管道黄泥水监测工作中，其对目前城市黄泥水“横流”防治、水安全保护以及水环境治理发展提供了技术与数据基础。

本发明的城市黄泥水信息化感知的监测预警方法，具体如下：

步骤1：将监测预警装置安装在排水管道出口边壁或地表面整平位置，使其能够稳定安放在固定的监测位置；

步骤2：当浊度传感器采集信号值相比前一刻出现较大异常值情况下，其上方与光轴直接连接的Z字形有刷减速电机b转动90°，Z字形有刷减速电机a转动一定角度，使得整个泥沙监测部件抬起一定角度(如图5所示)，使浊度传感器上障碍物(杂草等)脱落，再恢复到初始测量位置，实现装置“测量-自检-测量”自动化过程，完成浊度指标值测定。

浊度传感器采集的过流断面所在对应位置区域泥沙微粒数即光学信号值，采集的数据存储于主控制器中，主控制器通过信号转换模块并通过如下方式计算泥沙含量：

其中，N₁、N₂、N₃是三个浊度传感器所在有效范围内测得单位溶液的微粒数，其中N₂是位于中间浊度传感器的所测数值；

K：常数，根据浊度传感器的选型精度而定；

I_o：入射光强度；I_s-1、I_s-2、I_s-3：三个采集点散射光强度；即浊度传感器发射与接受信号值；

A：过流断面的瞬时面积(满流状态下为管道横截面面积)。

步骤3：摄像头16通过舵机14转动调整拍摄角度位置，监控区域水体变化情况，同时既定时间里完成图像识别与判定，获取不同时段水体色泽值SZ_(i)；

SZ＝{0，1，2} (2)

其中，0代表微黄，1代表中黄，2代表深黄；

步骤4：雨量桶4即雨量收集器，根据区域特点安装标准大小的雨量桶，通过其表面安装的超声波液位计a23计算桶里面的水位高度H₁，换算单位时间段降雨雨强R值，当雨量收集器中雨量集满时，底部安装的电磁阀12打开，将水量瞬时放掉后(根据超声波液位数据)，立马关闭。

其中，H为降雨量，T为对应的降雨历时。

步骤5：超声波液位计24主要监测过流断面的水位高度，通过水位大小查表获取断面流量值Q，主要是行政部门多年的监测值。

综合预警方法：

P与p(1)、p(2)、p(3)、p(4)三种指标建立数学模型关系：

P＝α*p₍₁₎+β*p₍₂₎+γ*p₍₃₎+w*p₍₄₎

α+β+γ+w＝1

其中：p₍₁₎为色泽指标值，即SZ归一化值；α为其对应权重系数；

p₍₂₎为泥沙含量指标值，即CS归一化值；β为其权重系数；

p₍₃₎为过水断面流量指标值，即Q归一化值；γ为其权重系数；

p₍₄₎为雨强值，即R归一化值；w为其权重系数。

预警参考值：

P值	预警等级	指示灯	蜂鸣器
				大于0且小于等于0.5	轻度	蓝色	不报警
大于0.5且小于等于0.8	中度	黄色	报警(短)
				大于0.8且小于等于1	重度	红色	报警(长)

蜂鸣器设置在主控制器电路板上；指示灯设置在监测预警平台的显示屏端。

具体使用时，本设备操作简单易学，可适用于非专业人员操作，便于推广。

下面结合实施例对本发明技术方案进行详细介绍，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

采集监测预警装置中雨量桶的雨量信息，即通过其表面安装的超声波液位计a计算桶里面的水位高度H₁＝30cm；

视频拍摄部件获取不同时段水体色泽值SZ_(i)＝1；

浊度传感器采集的过流断面所在对应位置区域泥沙微粒数即光学信号值，采集的数据存储于主控制器中，主控制器通过信号转换模块并通过如下方式计算泥沙含量：

超声波液位计b主要监测过流断面的水位高度，通过水位大小查表获取断面流量值：Q＝2.12m³/s

最终根据本发明方案中的计算模型计算的到P＝0.65，最后与设定阈值比较为中度“黄泥水”，主控制器中端面指示灯变黄色且蜂鸣器发出报警声，同时通过蓝牙发送给相关管理人员预警数据。

关于本发明各模块的设计说明：

(1)“黄泥水”形成的原因为外驱动力降雨量的大小，直接决定产流量大小，也是影响水土流失的重要因数之一，本发明装置雨水采集模块即为了精准采集测点范围内降雨大小，结合气象降雨数据来实现装置的长序列时间段对监测区域产生“黄泥水”量的整体趋势作出预判，为预警方法提供科学依据。

(2)泥沙含量能够定量反映水土流失量的大小，作为直接定量的指标内在指标，精准测算出管道过流断面泥沙含量，是对黄泥水准确定义的关键所在，本装置采用多点位采集泥沙含量，使测定数据更具可靠性与准确性。

(3)雨水管网排水出口即过流断面的流量大小是反映管道过流能力，以及历时累积值，有助于推算与预估其对入河口或管道安全性能影像，暴雨条件下的，水土流失+黄泥水历时积累量，能够直接危害河道水生态安全，破坏水中生物生境，断面流量是支撑黄泥水监测预警模型的关键影响指标。

(4)视频拍摄部件，是用来对黄泥水颜色进行定量化采集模块，不同区域、不同地域特点形成黄泥水种类不同，颜色深度大小决定是否产生黄泥水，结合对河道长序列监控，能够直接客观为黄泥水标定标准提供数据和可视化支撑。

本发明集四大采集部件，突破常规，从监测对象自身外在驱动力(降雨条件)，到内在的直接影响因数(泥沙含量、过水断面流量、色泽)以及潜在的影响区域变化条件(河道自我修复能力)，能够全面为黄泥水界定提供定量指标，建立出不同条件预警模型与范围，使黄泥水监测技术有标准可依，有一种方法可以参考。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点，本行业的专业技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，其特征在于，包括L型欧标铝型材(3)，在所述L型欧标铝型材的竖直段上设置有纵向的滑轨(2)，所述滑轨(2)上设置有滑块(17)，所述滑块(17)上固定连接有视频拍摄部件；

所述L型欧标铝型材的水平段中部通过超声波液位计固定件(25)固定连接有超声波液位计b(24)；在水平段远离竖直段的一端通过角码(6)固定连接有一短欧标铝型材，所述短欧标铝型材上固定连接有Z字形有刷减速电机a(7)，所述Z字形有刷减速电机a(7)的输出轴端呈水平设置，在所述输出轴上连接有泥沙含量监测部件；所述L型欧标铝型材(3)的水平段上还连接有雨量采集部件；所述雨量采集部件、视频拍摄部件、泥沙含量监测部件以及超声波液位计b(24)分别与主控制器(20)与主控制器(20)相连；

所述视频拍摄部件包括与滑块(17)连接的舵机(14)，所述舵机(14)的转轴上安装有摄像头(16)，所述舵机(14)与步进电机(1)相连；所述步进电机(1)通过步进电机连接板(18)固定在滑轨(2)上方，所述步进电机(1)上连接有皮带轮(19)，所述舵机(14)通过皮带与皮带轮(19)连接，所述舵机(14)和步进电机(1)分别与主控制器(20)电性连接；

所述泥沙含量监测部件包括套接固定在Z字形有刷减速电机a(7)输出轴上的电机固定板，所述电机固定板上设置有Z字形有刷减速电机b(26)，所述Z字形有刷减速电机b(26)的输出轴朝下并通过联轴器(8)连接有弧形三通(9)，所述弧形三通(9)上分别连接有光轴(10)，所述光轴(10)的下端部设置有浊度传感器(11)；所述联轴器(8)能够带动光轴(10)实现90°旋转。

2.根据权利要求1所述的城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，其特征在于，所述雨量采集部件包括雨量桶(4)，所述雨量桶(4)通过雨量桶固定件(13)与L型欧标铝型材(3)的水平段相连，所述雨量桶(4)安装在L型欧标铝型材拐角处；所述雨量桶(4)上表面安装超声波液位计a(23)、底部安装有电磁阀(12)；所述超声波液位计a(23)和电磁阀(12)与主控制器(20)电性连接。

3.根据权利要求1所述的城市黄泥水信息化感知的监测预警装置，其特征在于，所述主控制器包括：

步进电机驱动模块：用于驱动步进电机旋转相应的角度，以控制摄像头的高度；

舵机驱动模块：用于将旋转角度转换为对应的方波脉宽，实现舵机旋转角度的控制；

摄像头驱动模块：用于驱动摄像头按需采集图像数据；

无线通信模块：采用5G通信模块与北斗通信模块双模块，在5G网络信号不佳时切换为北斗卫星通信方式，以确保与服务器能稳定通信；

有刷电机驱动模块：用于驱动有刷电机，实现有刷电机的正反转，并反馈有刷电机的驱动电流和位置；

485驱动模块：用于实现超声波液位计a采集信号转换与远距离传输，获取雨量桶内液位高度；

浊度传感器驱动模块：用于实现浊度传感器的通信电平转换及通信协议解析，获取水流的浊度值；

电磁阀驱动模块：用于控制电磁阀的开闭，释放雨量桶内收集的雨水；

避障模块：通过实时监测有刷电机的驱动电流，判断是否发生淤堵，并执行相应的避障操作；

图像识别模块：通过图像识别算法，识别采集的图像中RGB值，根据存储的GSB国标色卡RGB值，进行标定匹配，得到当前水体的色度值；

控制模块：作为整个装置的控制中心，实现各个模块的正常运行以及数据管理。

4.城市黄泥水信息化感知的监测方法，采用如权利要求1-3中任一项所述的监测预警装置，其特征在于，具体操作步骤如下：

步骤1：将监测预警装置安装在排水管道出口边壁或地表面整平位置，使其能够稳定安放在固定的监测位置；

步骤2：当浊度传感器采集信号值出现比累积平均值差距较大的异常值情况下，其上方与光轴直接连接的Z字形有刷减速电机b(26)转动90°，另一个Z字形有刷减速电机a(7)转动一定角度，使传感器上障碍物或杂物脱落，再恢复到初始测量位置，实现装置测量-自检-测量自动化过程，完成浊度指标值测定；

浊度传感器采集的过流断面所在对应位置区域泥沙微粒数即光学信号值，采集的数据存储于主控制器中，主控制器通过信号转换模块并通过如下方式计算泥沙含量：

其中，N₁、N₂、N₃是三个浊度传感器所在有效范围内测得单位溶液的微粒数，其中N₂是位于中间浊度传感器的所测数值；

K：常数，根据浊度传感器的选型精度而定；

I_o：入射光强度；I_s-1、I_s-2、I_s-3：三个采集点散射光强度；即浊度传感器发射与接受信号值；

A：过流断面的瞬时面积，满流状态下为管道横截面面积；

步骤3：摄像头通过舵机转动调整拍摄角度位置，监控区域水体变化情况，同时既定时间里完成图像识别与判定，获取不同时段水体色泽值SZ_(i)；

SZ＝{0，1，2} (2)

其中，0代表微黄，1代表中黄，2代表深黄；

步骤4：根据区域特点安装标准大小的雨量桶，通过其表面安装的超声波液位计a计算桶里面的水位高度H₁，换算单位时间段降雨雨强R值，当雨量桶中雨量集满时，底部安装的电磁阀打开，将水量瞬时放掉后立马关闭；

其中，H₁为降雨量，T为对应的降雨历时；

步骤5：超声波液位计b主要监测过流断面的水位高度，通过水位大小查表获取断面流量值Q；

综合预警方法：

P与p₍₁₎、p₍₂₎、p₍₃₎、p₍₄₎三种指标建立数学模型关系：

P＝α*p₍₁₎+β*p₍₂₎+γ*p₍₃₎+w*p₍₄₎

α+β+γ+w＝1

其中：p₍₁₎为色泽指标值，即SZ归一化值；α为其对应权重系数；

p₍₂₎为泥沙含量指标值，即CS归一化值；β为其权重系数；

p₍₃₎为过水断面流量指标值，即Q归一化值；γ为其权重系数；

p₍₄₎为雨强值，即R归一化值；w为其权重系数；

当0<P≤0.5，预警等级为轻度，指示灯显示蓝色，蜂鸣器不报警，

当0.5<P≤0.8，预警等级为中度，指示灯显示黄色，蜂鸣器报警，报警声短；

当0.8<P≤1.0，预警等级为重度，指示灯显示红色，蜂鸣器报警，报警声长；

所述蜂鸣器设置在主控制器电路板上；指示灯设置在监测预警平台的显示屏端。