CN117433604A - 一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，包括支架、安装在所述支架上的水位测量装置、流量测量装置、控制模块、通信模块、移动终端、报警模块及为上述设备供电的供电系统，支架固定安装在道路雨水篦子处，水位测量装置用于测量路面的水面高度，流量测量装置用于测量雨水篦子的出水量，控制模块根据水位测量装置及流量测量装置所测得的水位和出水量信息反馈而做出逻辑判断结果，进而控制水位测量装置的频率及报警模块的工作，通过通信模块将判断结果传送给移动终端。本发明还提供了一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警方法，准确耦合了城市内涝的险情特点，提出了精准高效的双因子预警判断逻辑，提高了城市内涝的预警准确性。

Description

一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统及方法

技术领域

本发明涉及远程控制技术领域，尤其涉及一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统及方法。

背景技术

目前，随着城市化进程不断加快，城市供排水管网等市政基础设施建设日益完善。但城市老城区由于历史遗留原因，排水管网体系短板明显，随着近年来极端降雨天气频发，城市内涝发生的频率也逐年增加，各大城市陆续出现“看海”现象。一些城市也陆续发生了因城市内涝产生的人身伤亡事故，城市内涝问题严重危及广大市民的生命财产安全。在这些内涝隐患点中，尤其以城市道路下穿道安全隐患最为严重。

因此，如何准确发现内涝问题，下穿道内涝险情如何准确预警，如保实现内涝险情的早发现早处理，如何减低应急人员值守压力，高效应对汛情，对确保城市安全度汛有重要意义。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统及方法，其解决了现有技术中存在的如何准确发现内涝问题，下穿道内涝险情如何准确预警，如保实现内涝险情的早发现早处理，如何减低应急人员值守压力，高效应对汛情的问题。

根据本发明的一个技术方案，一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，包括支架、安装在所述支架上的水位测量装置、流量测量装置、控制模块、通信模块、移动终端、报警模块及为上述设备供电的供电系统，所述支架固定安装在道路雨水篦子处，所述水位测量装置用于测量路面的水面高度，所述流量测量装置用于测量雨水篦子的出水量，所述控制模块根据水位测量装置及流量测量装置所测得的水位和出水量信息反馈而做出逻辑判断结果，进而控制水位测量装置的频率及控制报警模块工作，并通过通信模块将逻辑判断结果传送给移动终端。

更进一步的，所述逻辑判断结果包括“告警”、“观察”、“故障”、“正常”四种结果。

更进一步的，所述供电系统包括太阳能光伏板及蓄电池组，太阳能光伏板设置在支架的顶端，所述蓄电池组安装在支架上。

更进一步的，所述水位测量装置采用电子水尺或雷达式液位计。

更进一步的，所述移动终端通过APP或短信接收逻辑判断结果。

更进一步的，所述通信模块采用无线通信。

更进一步的，所述控制模块设置有水位启动阈值，水位测量装置测得的水位超过水位启动阈值则由控制模块启动流量测量装置及控制加大水位测量装置的测量频率。

根据本发明的另一个技术方案，一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警方法，使用如上所述的预警系统，对水位及出水量进行测量及数据处理，当检测到水位超过启动阈值后，由控制模块对水位和出水量这两个测量值进行逻辑运算，具体逻辑运算规则如下：

(1)当水位上升，排口流量不变，输出“告警”信号；

(2)当水位不变，排口流量增加，输出“观察”信号；

(3)当水位上升，排口流量增加，输出“告警”信号；

(4)当水位下降，排口流量不变，输出“安全”信号；

(5)当水位下降，排口流量减小，输出“安全”信号；

(6)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“故障”信号；

(7)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“安全”信号；

(8)当水位低于启动阈值，排口流量大于防误动阈值，输出“故障”信号。

更进一步的，控制模块以时间T秒作为一个逻辑运算周期，连续三个运算周期，逻辑判断结果一致，才输出逻辑判断结果，其中流量Qm为测量所得瞬时流量，水位/>Hn为测量装置测得的单次水位值。

更进一步的，逻辑判断结果通过无线通信模块传输至移动终端APP，供防汛值班人员查看，并及时采取必要的处理措施。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本系统准确耦合了城市内涝的险情特点，提出了精准高效的双因子预警判断逻辑，大大提高了城市内涝的预警准确性，当发生水涝险情时，通过基于实际内涝险情验证的水位、流量信息进行完善的双因子逻辑判断，逻辑运算精密高效，准确启动内涝预警，提高了预警的准确性，确保内涝发生点的尽早发现，便于及时采取对应措施；

2、水位超过启动阈值后，系统才启动水位、水量的检测以及逻辑运算，可以有效降低设备能耗；

3、本系统布置灵活、方便架设，可实现城市下穿道内涝点的低成本预警管控，有利于构建灵活高效的城市内涝预警体系。

4、本系统预警判断逻辑，可根据内涝点险情实际，进行组态编辑，进一步提升了系统的可扩展性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例预警系统结构示意图；

图2为本发明实施例控制模块运行判断图。

上述附图中：水位测量装置1、流量测量装置2、通信模块3、控制模块4、供电系统5、支架6、雨水篦子7。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提出了一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，如图1所示，包括支架6、安装在所述支架6上的水位测量装置1、流量测量装置2、控制模块4、通信模块3、移动终端、报警模块及为上述设备供电的供电系统5，所述支架6固定安装在道路雨水篦子7处，所述水位测量装置1用于测量路面的水面高度，所述流量测量装置2用于测量雨水篦子7的出水量，所述控制模块4根据水位测量装置1及流量测量装置2所测得的水位和出水量信息反馈而做出逻辑判断结果，进而控制水位测量装置1的频率及控制报警模块工作，并通过通信模块3将逻辑判断结果传送给移动终端。

通过安装在城市道路下穿道雨水篦子7附近的一体化测量装置，对水位及出水量进行测量及数据处理，当检测到水位后，启动控制模块4(PLC)对出水量与水位这两个测量量进行逻辑运算，分析雨水篦子7流量与下穿道内水位变化的关系，根据逻辑判断结果通过通信模块3发出预警信息。

抢险人员通过移动APP接受预警信息，及时采取必要措施处置险情。

通过基于实际内涝险情验证的水位、流量信息进行完善的双因子逻辑判断，逻辑运算精密高效，准确启动内涝预警，提高了预警的准确性，确保内涝发生点的尽早发现，便于及时采取对应措施。

逻辑运算输出的“告警”、“观察”、“故障”、“正常”等结果通过通信模块3进行传输，以发送值班人员的移动终端。供防汛值班人员查看，并及时采取必要的及时处理措施。

作为一种实现方式，所述水位测量装置1为电子水尺或雷达式液位计。

所述流量测量装置2，也可安装于雨水篦子7下的雨水管道内。

所述控制模块4为安装于支架6设备箱中PLC。

所述通信模块3为安装于支架6设备箱中的无线通信装置。

水位测量过程为：

所述水位测量装置1按照预设采集率测量道路上的水位，当测得水位超过系统启动阈值后，加大水位测量频率，并传输至控制模块4进行逻辑计算，最终取逻辑运算周期内的水位平均值作为判断依据。

流量测量过程为：

在预警系统启动后，流量计按照预设采集频率测量雨水流量，并传输至控制模块4进行逻辑运算。

移送终端可通过移动APP或短信等形式接受预警信息。

所述控制模块4设置有水位启动阈值，水位测量装置1测得的水位超过水位启动阈值则由控制模块4启动流量测量装置2及控制加大水位测量装置1的测量频率。

在水位超过启动阈值后，系统才启动水位、水量的检测以及逻辑运算，可以有效降低设备能耗。

所述供电系统5包括太阳能光伏板及蓄电池组，太阳能光伏板设置在支架6的顶端，所述蓄电池组安装在支架6上，可便捷设置在城市下穿道等易涝点，部署灵活。

本系统准确耦合了城市内涝的险情特点，提出了精准高效的双因子预警判断逻辑，大大提高了城市内涝的预警准确性，当发生水涝险情时，通过基于实际内涝险情验证的水位、流量信息进行完善的双因子逻辑判断，逻辑运算精密高效，准确启动内涝预警，提高了预警的准确性，确保内涝发生点的尽早发现，便于及时采取对应措施。

本系统布置灵活、方便架设，可实现城市下穿道内涝点的低成本预警管控，有利于构建灵活高效的城市内涝预警体系。

本系统预警判断逻辑，可根据内涝点险情实际，进行组态编辑，进一步提升了系统的可扩展性。

根据本发明的另一个技术方案，如图2所示，一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警方法，使用如上所述的预警系统，对水位及出水量进行测量及数据处理，当检测到水位超过启动阈值后，由控制模块4对水位和出水量这两个测量值进行逻辑运算，具体逻辑运算规则如下：

(1)当水位上升，排口流量不变，输出“告警”信号；

(2)当水位不变，排口流量增加，输出“观察”信号；

(3)当水位上升，排口流量增加，输出“告警”信号；

(4)当水位下降，排口流量不变，输出“安全”信号；

(5)当水位下降，排口流量减小，输出“安全”信号；

(6)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“故障”信号；

(7)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“安全”信号；

(8)当水位低于启动阈值，排口流量大于防误动阈值，输出“故障”信号。

逻辑判断规则为：

在不同的预警状态下，需要防汛工作人员积极应对：

(1)当水位上升，排口流量不变，输出“告警”信号，此预警状态下，需要防汛工作人员及时采取对应的排汛措施。

(2)当水位不变，排口流量增加，输出“观察”信号，此预警状态下，需要防汛工作人员积极检测和观察此路段的排水情况，作好应对措施准备。

(3)当水位上升，排口流量增加，输出“告警”信号，此预警状态下，为排汛初期，需要防汛工作人员结合天气情况及时采取对应的排汛措施。

(4)当水位下降，排口流量不变，输出“安全”信号，此预警状态下，道路排水可以自行完成，需要防汛工作人员积极观察，以应对突发情况。

(5)当水位下降，排口流量减小，输出“安全”信号，此预警状态下，道路排水可以自行完成，需要防汛工作人员结合天气情况积极观察，以应对突发情况。

(6)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“故障”信号，此预警状态下，防汛工作人员应及时检查预警系统各装置，排出故障，以应对城市道路下个汛期内涝情况的发生。

(7)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“安全”信号，此预警状态下，道路排水可以自行完成，需要防汛工作人员结合天气情况积极观察，以应对突发情况。

(8)当水位低于启动阈值，排口流量大于防误动阈值，输出“故障”信号，此预警状态下，防汛工作人员应及时检查预警系统各装置，排出故障，以应对城市道路下个汛期内涝情况的发生。

上述逻辑判断基于城市下穿道内涝点险情特点，通过下穿道水位与附近主要排水口流量的逻辑关系构建较为紧密的预警判断机制，实现高效准备的内涝险情预警。

更进一步的，控制模块4以时间T秒作为一个逻辑运算周期，连续三个运算周期，逻辑判断结果一致，才输出逻辑判断结果，其中流量Qm为测量所得瞬时流量，水位/>Hn为测量装置测得的单次水位值。

更进一步的，逻辑判断结果通过无线通信模块传输至移动终端APP，供防汛值班人员查看，并及时采取必要的处理措施。

现提出一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警方法及系统，通过对市政道路下穿道内水位及主要排口流量进行采集，并进行双因子逻辑运算，实现对下穿道内涝险情的及时准确预警，大大减低了应急人员值守压力，实现内涝险情的早发现早处理，对确保城市安全度汛有重要意义。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。

因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

此外，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，其特征在于，包括支架、安装在所述支架上的水位测量装置、流量测量装置、控制模块、通信模块、移动终端、报警模块及为上述设备供电的供电系统，所述支架固定安装在道路雨水篦子处，所述水位测量装置用于测量路面的水面高度，所述流量测量装置用于测量雨水篦子的出水量，所述控制模块根据水位测量装置及流量测量装置所测得的水位和出水量信息反馈而做出逻辑判断结果，进而控制水位测量装置的频率及控制报警模块工作，并通过通信模块将逻辑判断结果传送给移动终端。

2.如权利要求1所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，其特征在于，所述逻辑判断结果包括“告警”、“观察”、“故障”、“正常”四种结果。

3.如权利要求1所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，其特征在于，所述供电系统包括太阳能光伏板及蓄电池组，太阳能光伏板设置在支架的顶端，所述蓄电池组安装在支架上。

4.如权利要求1所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，其特征在于，所述水位测量装置采用电子水尺或雷达式液位计。

5.如权利要求1所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，其特征在于，所述移动终端通过APP或短信接收逻辑判断结果。

6.如权利要求1所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，其特征在于，所述通信模块采用无线通信。

7.如权利要求1所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警系统，其特征在于，所述控制模块设置有水位启动阈值，水位测量装置测得的水位超过水位启动阈值则由控制模块启动流量测量装置及控制加大水位测量装置的测量频率。

8.一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警方法，其特征在于，使用如权利要求1～7所述的预警系统，对水位及出水量进行测量及数据处理，当检测到水位超过启动阈值后，由控制模块对水位和出水量这两个测量值进行逻辑运算，具体逻辑运算规则如下：

(1)当水位上升，排口流量不变，输出“告警”信号；

(2)当水位不变，排口流量增加，输出“观察”信号；

(3)当水位上升，排口流量增加，输出“告警”信号；

(4)当水位下降，排口流量不变，输出“安全”信号；

(5)当水位下降，排口流量减小，输出“安全”信号；

(6)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“故障”信号；

(7)当水位下降，排口流量增加，且小于防误动阈值，输出“安全”信号；

(8)当水位低于启动阈值，排口流量大于防误动阈值，输出“故障”信号。

9.如权利要求8所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警方法，其特征在于，控制模块以时间T秒作为一个逻辑运算周期，连续三个运算周期，逻辑判断结果一致，才输出逻辑判断结果，其中流量Qm为测量所得瞬时流量，水位/>Hn为测量装置测得的单次水位值。

10.如权利要求9所述的一种基于双因子判断逻辑的城市内涝预警方法，其特征在于，逻辑判断结果通过无线通信模块传输至移动终端APP，供防汛值班人员查看，并及时采取必要的处理措施。