CN212082520U - 道路积水智能监测设备及道路积水监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种道路积水智能监测设备，包括壳体、控制板、内置天线、液位感应板和供电电池，所述控制板、内置天线、液位感应板和供电电池均设置在壳体的内部，所述控制板上设有单片机和无线传输模块，所述液位感应板、供电电池和无线传输模块分别与单片机相连。本实用新型采用液位感应板可以实现无外露触点的隔离式测量方式，能够应对恶劣环境，并且能够保证测量结果的可靠性和准确性，尤其适用于道路积水等城市内涝监测预警领域。

Description

道路积水智能监测设备及道路积水监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种积水监测设备，尤其是一种道路积水智能监测设备及道路积水监控系统，属于城市内涝监测预警领域。

背景技术

随着城市化的快速发展，城市道路积水内涝的问题日益突出。因此，各大城市开始重点关注城市低洼地带的积水水深，尤其是主干道积水情况，投入了大量的人力物力财力对城市道路积水进行监测，但是由于现实环境复杂恶劣，还没有让人十分满意的测量设备。

目前城市道路内涝监测使用到的传感器包括超声水位传感器、绝压式压力水位传感器、电子水尺等，根据不同安装环境使用不同的传感器。不同传感器有各自缺点：电子水尺体积太大，安装不方便，影响城市美观，外露的触点时间久了可能产生误导通造成测量误差；绝压式压力水位传感器在积水较浅时误差太大，安装复杂，影响城市美观；超声水位传感器和雷达水位计受过往车辆和行人影响，测量结果容易受干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的问题，提供了一种道路积水智能监测设备，该设备采用液位感应板可以实现无外露触点的隔离式测量方式，能够应对恶劣环境，并且能够保证测量结果的可靠性和准确性，尤其适用于道路积水等城市内涝监测预警领域。

本实用新型的另一目的在于提供一种道路积水监控系统。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种道路积水智能监测设备，包括壳体、控制板、内置天线、液位感应板和供电电池，所述控制板、内置天线、液位感应板和供电电池均设置在壳体的内部，所述控制板上设有单片机和无线传输模块，所述液位感应板、供电电池和无线传输模块分别与单片机相连。

进一步的，所述液位感应板上设有n个感应区、n路感应电容转换电路，n个感应区从下到上依次等距布置，感应区与感应电容转换电路一一对应，且每个感应区均布置一路感应电容转换电路，所述感应电容转换电路与单片机连接；其中，n≥2。

进一步的，所述液位感应板上的每个感应区为导电面，根据产生的感应电容值大小能够区分有无液体覆盖。

进一步的，所述液位感应板上的感应区数量由液位量程确定。

进一步的，所述壳体在靠近顶部的位置上设有安装固定孔。

进一步的，所述壳体的顶部预留有天线孔，所述天线孔用于接入外置天线。

进一步的，所述壳体的后部设有背板，所述背板与壳体的后部之间可拆卸连接，所述背板上设有充电孔。

进一步的，所述控制板上还设有蓝牙模块，所述蓝牙模块与单片机相连，并由磁开关控制。

进一步的，所述液位感应板贴在壳体的前部内表面，所述控制板和供电电池位于液位感应板的后方。

本实用新型的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种道路积水监控系统，包括监控终端以及上述的道路积水智能监测设备，所述道路积水智能监测设备与监控终端无线连接。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型将控制板、内置天线、液位感应板和供电电池设置在壳体的内部，使得整体结构十分小巧，采用液位感应板可以实现无外露触点的隔离式测量方式，能够应对恶劣环境，并且能够保证测量结果的可靠性和准确性，尤其适用于道路积水等城市内涝监测预警领域。

2、本实用新型可以根据感应区的输出状态实现液位测量，在液位测量时，能够判别处理得到当前液位线所在的感应区，在从下到上的搜索过程中，可以防止误导通，保证了测量的准确性，并且感应区不外露，能够实现隔离式测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的道路积水智能监测设备其中一个角度的爆炸图。

图2为本实用新型实施例的道路积水智能监测设备另一个角度的爆炸图。

图3为本实用新型实施例的道路积水智能监测设备其中一个角度的立体结构图。

图4为本实用新型实施例的道路积水智能监测设备另一个角度的立体结构图。

图5为本实用新型实施例的道路积水智能监测设备的正视结构图。

图6为图5的A-A剖视结构图。

图7为图5的B-B剖视结构图。

图8为本实用新型实施例的道路积水智能监测设备的俯视结构图。

图9为本实用新型实施例的背板的立体结构图。

图10为本实用新型实施例的控制板与液位感应板、供电电池、监控终端连接的结构框图。

图11为本实用新型实施例的液位感应板的原理图。

图12为本实用新型实施例的液位感应板的正面分布图。

其中，1-壳体，101-螺纹孔，102-安装固定孔，103-天线孔，2-控制板，201-单片机，202-无线传输模块，3-内置天线，4-液位感应板，401-感应区，402-感应电容转换电路，5-供电电池，6-背板，601-通孔，602-充电孔，7-液位线，8-监控终端。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

如图1～图10所示，本实施例提供了一种道路积水智能监测设备，该设备包括壳体1、控制板2、内置天线3、液位感应板4和供电电池5，控制板2、液位感应板4和供电电池5均设置在壳体1的内部，控制板2上设有单片机(Microcontroller Unit，简称MCU)201和无线传输模块202，液位感应板4、供电电池5和无线传输模块202分别与单片机201相连；其中，液位感应板4贴在壳体1的前部内表面，控制板2和供电电池5位于液位感应板4的后方，且控制板2和供电电池5上下设置，本领域技术人员容易理解，控制板2和供电电池5还可以前后设置堆叠在一起。

为了实现道路积水智能监测设备的隐蔽性安装，壳体1的颜色可根据现场环境定制，如可定制为水泥色；优选地，壳体1采用防腐蚀材料制成，防腐蚀材料可以选用四氟乙烯或其他防腐蚀材料，防腐蚀材料可以耐酸碱，可在污水测量中应用；进一步地，壳体1的前部和后部均呈矩形结构，且前部的尺寸小于后部的尺寸，使得左右侧面形成直角梯形结构，这种设计减弱了水流的冲击，也避免积水留存；更进一步地，壳体1的后部设有背板6，背板6与壳体1的后部之间可拆卸连接，具体地，背板6上设有四个通孔601，而壳体1上设有与四个通孔601对应的四个螺纹孔101，螺钉穿过通孔601后与螺纹孔101配合，使背板6与壳体1的后部连接，通过拆下背板6，可以对壳体1内部的器件(控制板2、液位感应板4和供电电池5)进行维护；优选地，背板6上还设有两个充电孔602，充电孔602上方用螺钉旋紧盖住，螺钉穿过充电孔602后与控制板2上的螺纹孔配合，在设备没电时，通过拆下充电孔602处的螺钉，可以接入外部电源为供电电池5充电，无须拆下背板6。

进一步地，壳体1在靠近顶部的位置上设有安装固定孔102；优选地，壳体1的顶部与前部之间形成一倾斜部，该安装固定孔102设置在倾斜部上，螺钉穿过安装固定孔102后与一不锈钢固定板连接，可以将道路积水智能监测设备安装固定在需要监测道路积水的位置上，不锈钢固定板是一个配件，在设备安装后，不锈钢固定板与壳体同宽高，不影响设备外观，而且方便拆卸更换设备；更进一步地，壳体1上还可以贴有二维码，用户通过扫码可以进入微信公众号、小程序，或者下载应用程序。

进一步地，供电电池5用于为道路积水智能监测设备供电，可以采用锂电池，由于集成了锂电池，无需外接电源。

如图11～图12所示，液位感应板4可视为感应式电子水尺，该液位感应板4上设有十个感应区401和十路感应电容转换电路402，其中感应区401设置在感应面板2的正面，感应电容转换电路402设置在感应面板2的背面，十个感应区401从下到上依次等距布置，感应区401作为触点不外露，而感应区401在测量时不直接接触待测液体，能够实现隔离式测量，感应区401与感应电容转换电路402一一对应，即每个感应区401均布置一路感应电容转换电路，每个感应区401通过导线与对应的感应电容转换电路402连接，感应电容转换电路402与单片机201连接。

为了方便计算液位高度，本实施例在最下方的感应区401与壳体1底部外侧之间、每两个相邻感应区401的中心之间均相隔1cm，每个感应区自身高度为1cm，即本实施例的液位感应板4的液位量程为10cm。

进一步地，液位感应板4上的每个感应区401为导电面，根据产生的感应电容值大小能够区分有无液体覆盖，每路感应电容转换电路根据测出的电容值与参考阈值做比较，当有水覆盖时输出低电平(数字0)，否则输出高电平(数字1)。

采用单片机201可以对感应区401的输出状态进行统计，对每个感应区401，采用从下往上的搜索策略，对输出为0的感应区表示有液体，输出为1的表示无液体，并根据感应区401的输出状态，自动做出判别处理，得到当前液位线7的位置；其中，判别处理具体如下：

(1)从下往上对每个感应区401进行序号标记，例如k₁，k₂，k₃，……，k₁₀。

(2)从下往上搜索，读取感应区401输出的状态。

(3)若存在相邻两个感应区401的输出状态从0变为1，且该感应区401之后的所有感应区401的输出状态均为1，判断当前液位线在这两个感应区401之间，将这两个感应区401中位于下方的感应区401作为当前液位线所在的感应区401，例如k₁至k₃输出为0，k₄往后都为1，则表示当前液位线处于k₃至k₄之间，将k₃作为当前液位线所在的感应区。

(4)若中间存在一个或多个感应区401的输出状态为1，且该感应区401的下方所有感应区401和上方连续多个感应区401的输出状态均为0，则表示该感应区401可能损坏，判断当前液位线在该感应区401上方，并跳过该感应区401继续搜索。

(5)若中间存在一个或多个感应区401的输出状态为0，且该感应区401的下方连续多个感应区401和上方连续多个感应区401的输出状态均为1，则表示该感应区401对应的壳体1表面有溅水、杂质或杂物依附，判断当前液位线在该感应区401下方。

进一步地，无线传输模块202可以通过内置天线3与监控终端8无线连接，使道路积水智能监测设备与监控终端8一起构成道路积水智能监测系统，从而实现单片机201与监控终端8之间的通信，可以将监测得到的积水深度值通过无线网络传输给监控终端8，为了保证单片机201与监控终端8之间在发生严重内涝时的通信，壳体1的顶部预留有天线孔103，该天线孔103用于接入外置天线，使得可根据实际需要启用外置天线，此时无线传输模块202可以通过外置天线与监控终端8无线连接，外置天线固定在高处，以保证积水较深时仍能正常传输数据，对于积水不严重的场合，可不用接入外置天线；其中，无线传输模块202可支持LoRa、NB-IOT、GPRS、4G等多种通信方式，监控终端8可以是计算机、服务器、手机、平板电脑等终端设备，通过监控终端8可以实现远程监控。

进一步地，控制板2上还设有蓝牙模块203，蓝牙模块203与单片机201相连，并由磁开关控制，蓝牙模块203平时处于关闭状态，当用磁铁靠近时，才会触发开启蓝牙模块203，超时蓝牙模块203自动关闭，蓝牙模块203开启后，用户的移动终端9可以通过蓝牙模块203与单片机201连接，以获取道路积水智能监测设备的信息、读取监测得到的积水深度值；其中，移动终端9可以是手机、平板电脑等。

综上所述，本实用新型将控制板、内置天线、液位感应板和供电电池设置在壳体的内部，使得整体结构十分小巧，采用液位感应板可以实现无外露触点的隔离式测量方式，能够应对恶劣环境，并且能够保证测量结果的可靠性和准确性，尤其适用于道路积水等城市内涝监测预警领域。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种道路积水智能监测设备，其特征在于，包括壳体、控制板、内置天线、液位感应板和供电电池，所述控制板、内置天线、液位感应板和供电电池均设置在壳体的内部，所述控制板上设有单片机、蓝牙模块和无线传输模块，所述液位感应板、供电电池、蓝牙模块和无线传输模块分别与单片机相连，所述蓝牙模块由磁开关控制。

2.根据权利要求1所述的道路积水智能监测设备，其特征在于，所述液位感应板上设有n个感应区、n路感应电容转换电路，n个感应区从下到上依次等距布置，感应区与感应电容转换电路一一对应，且每个感应区均布置一路感应电容转换电路，所述感应电容转换电路与单片机连接；其中，n≥2。

3.根据权利要求2所述的道路积水智能监测设备，其特征在于，所述液位感应板上的每个感应区为导电面，根据产生的感应电容值大小能够区分有无液体覆盖。

4.根据权利要求2所述的道路积水智能监测设备，其特征在于，所述液位感应板上的感应区数量由液位量程确定。

5.根据权利要求1-4任一项所述的道路积水智能监测设备，其特征在于，所述壳体在靠近顶部的位置上设有安装固定孔。

6.根据权利要求1-4任一项所述的道路积水智能监测设备，其特征在于，所述壳体的顶部预留有天线孔，所述天线孔用于接入外置天线。

7.根据权利要求1-4任一项所述的道路积水智能监测设备，其特征在于，所述壳体的后部设有背板，所述背板与壳体的后部之间可拆卸连接，所述背板上设有充电孔。

8.根据权利要求1-4任一项所述的道路积水智能监测设备，其特征在于，所述液位感应板贴在壳体的前部内表面，所述控制板和供电电池位于液位感应板的后方。

9.一种道路积水监控系统，其特征在于，包括监控终端以及权利要求1-8任一项所述的道路积水智能监测设备，所述道路积水智能监测设备与监控终端无线连接。

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