CN212724283U - 城市内涝监测预报预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种城市内涝监测预报预警系统，包括视频网关设备、内涝监测设备、内涝预警设备和云端服务器，视频网关设备分别与内涝监测设备、内涝预警设备、云端服务器相连，且视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备之间的网络连接为无线自组网；视频网关设备，用于接收内涝监测设备发送的积水水深数据以及云端服务器发送的实测降雨数据，经过处理以判断当前内涝监测点是否存在内涝风险，并将内涝风险判断结果反馈给云端服务器，在存在内涝风险时，对当前内涝监测点进行现场抓拍，并向内涝预警设备发送预警指令，预警设备显示预警信息。本实用新型提高了内涝预报预警的实时性，减轻了云端服务器计算的压力，降低了对通信带宽的要求。

Description

城市内涝监测预报预警系统

技术领域

本实用新型涉及一种城市内涝监测预报预警系统，属于内涝监测预报预警领域。

背景技术

城市内涝的发生往往由暴雨导致，具有成灾速度快，危害性大等特点，在诸如隧道等低洼地带，甚至可能几分钟之内积水就从0上涨到接近1米深。因此，一方面内涝的监测预报预警对时效性要求非常高，另一方面内涝预报模型的计算也需要占用一定的资源和时间，尤其是面向数以百计的内涝点同时进行模拟预报计算时，服务器承受的计算压力将非常重，大量数据来回传输对网络带宽的要求也更高。

实用新型内容

本实用新型目的是为了解决上述现有技术的问题，提供了一种城市内涝监测预报预警系统，该系统的视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备自成网络体系，三者是自动联动的，不需要人工进行干预，可保证在恶劣气象条件下的系统可靠性，并且通过视频网关设备判断是否存在内涝风险，提高了内涝预警预报的实时性，减轻了云端服务器计算的压力，降低了对通信带宽的要求。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种城市内涝监测预报预警系统，所述系统包括视频网关设备、内涝监测设备、内涝预警设备和云端服务器，所述视频网关设备分别与内涝监测设备、内涝预警设备、云端服务器相连，且视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备之间的网络连接为无线自组网；

所述视频网关设备，用于接收内涝监测设备发送的积水水深数据以及云端服务器发送的实测降雨数据，经过处理以判断当前内涝监测点是否存在内涝风险，在存在内涝风险时，对当前内涝监测点进行现场抓拍，并向内涝预警设备发送预警指令，同时将内涝风险判断结果反馈给云端服务器。

进一步的，所述视频网关设备包括处理器、摄像头、数据通信模块和自组网通信模块，所述摄像头与处理器相连，所述处理器通过数据通信模块与云端服务器相连，并通过自组网通信模块与内涝监测设备、内涝预警设备相连。

进一步的，所述视频网关设备还包括内置电池，所述内置电池与处理器相连，内置电池支持外接太阳能充电。

进一步的，所述视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备之间的网络连接为LoRa自组网，视频网关设备作为主机，内涝监测设备和内涝预警设备作为从机。

进一步的，所述视频网关设备保持在线状态，能够随时接收内涝监测设备发来的数据。

进一步的，所述内涝监测设备包括壳体、控制板、内置天线、液位感应板和供电电池，控制板、液位感应板和供电电池均设置在壳体的内部，控制板上设有单片机和自组网通信模块，液位感应板、供电电池和自组网通信模块分别与单片机相连。

进一步的，所述内涝监测设备定时采集积水深度，当积水深度大于0时，启动LoRa传输，并通过自组网通信模块、内置天线将监测到的积水水深数据发送给视频网关设备。

进一步的，所述内涝预警设备包括LED显示屏、数据传输模块和电源管理模块，所述数据传输模块与LED显示屏相连，所述电源管理模块用于为LED显示屏供电。

进一步的，所述电源管理模块包括内置电池，所述内置电池支持外接太阳能充电。

进一步的，所述内涝预警设备保持在线状态，能够随时接收视频网关设备发来的预警指令，当无预警指令时，LED显示屏处于关闭状态，当接收到预警指令后，LED 显示屏打开并显示报警内容。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型通过视频网关设备接收内涝监测设备发送的积水水深数据以及接收云端服务器发送的实测降雨数据，经过处理以判断当前内涝监测点是否存在内涝风险，并将内涝风险判断结果反馈给云端服务器，在当前内涝监测点存在内涝风险时，立即对当前内涝监测点进行现场抓拍，并联动预警设备发出报警信息，警示周边行人及车辆，同时云端服务器更新内涝监测预报平台的内涝风险信息，并将内涝风险信息推送到信息发布平台，通过视频网关设备完成内涝风险的判断，提高了内涝预报预警的实时性，减轻了云端服务器计算的压力，降低了对通信带宽的要求。

2、本实用新型的视频网关设备具有自组网通信模块，通过自组网通信模块与内涝监测设备、内涝预警设备相连，即视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备自成网络体系，且视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备是自动联动的，不需要人工进行干预，公网依赖度小，可保证在恶劣气象条件下的系统可靠性，同时降低了设备通讯成本。

3、本实用新型的视频网关设备具有摄像头，在内涝监测点存在内涝风险时，对内涝监测点进行现场抓拍，由于内涝风险发生时具备现场图像画面，对内涝情况反映更直观，有助于水务管理部门快速评估决策。

4、本实用新型的内涝监测设备将控制板、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。

5、本实用新型系统部署灵活，每个设备均可单独替换，组合方式灵活，可适用于涵隧、立交桥底、主干道等各种易出现内涝的场景。

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城市内涝监测预报预警系统的架构图。

图2为本实用新型实施例的视频网关设备的结构框图。

图3为本实用新型实施例的内涝监测设备的结构框图。

图4为本实用新型实施例的内涝监测设备其中一个角度的立体结构图。

图5为本实用新型实施例的内涝监测设备另一个角度的立体结构图。

图6为本实用新型实施例的内涝监测设备中一个角度的分解结构图。

图7为本实用新型实施例的内涝监测设备中另一个角度的分解结构图。

图8为本实用新型实施例的内涝监测设备中液位感应板的原理图。

图9为本实用新型实施例的内涝监测设备中液位感应板的正面分布图。

其中，101-视频网关设备，1011-处理器，1012-摄像头，1013-数据通信模块，1014-自组网通信模块，102-内涝监测设备，1021-壳体，10211-螺纹孔，10212-安装固定孔，10213-天线孔，1022-控制板，10221-单片机，10222-无线传输模块，1023-内置天线， 1024-液位感应板，10241-感应区，10242-感应电容转换电路，1025-供电电池，1026- 背板，10261-通孔，10262-充电孔，1027-液位线，103-内涝预警设备，104-云端服务器， 105-移动终端。

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所示，本实施例提供了一种城市内涝监测预报预警系统，该系统包括视频网关设备101、内涝监测设备102、内涝预警设备103和云端服务器104，视频网关设备101分别与内涝监测设备102、内涝预警设备103、云端服务器104相连，且视频网关设备101、内涝监测设备102和内涝预警设备103之间的网络连接为无线自组网，即三者采用局域通信，视频网关设备101作为主机，即网络核心，还可对外通信，内涝监测设备102和内涝预警设备103作为从机。

视频网关设备101是系统的核心设备，一是负责与内涝监测设备102和内涝预警设备103进行局域通信，二是对外与云端服务器104进行通信，三是进行内涝预报计算，四是对积水现场进行图像抓拍或视频监控；视频网关设备101为常在线模式，即视频网关设备101保持在线状态，能够随时接收内涝监测设备102发来的数据，当视频网关设备101在接收到内涝监测设备102发送的积水水深数据时，立即向云端服务器104发送实测降雨数据请求，接收到实测降雨数据后，视频网关设备101根据实测降雨数据和监测的积水水深数据，通过内部边缘计算得到当前内涝监测点的预报最大积水深度，并根据预报最大积水深度判断是否存在内涝风险，将内涝风险判断结果反馈给云端服务器104，当存在内涝风险时，视频网关设备102立即对内涝点进行现场抓拍，同时将预警指令发送给内涝预警设备103。

如图1和图2所示，视频网关设备101包括处理器1011、摄像头1012、数据通信模块1013和自组网通信模块1014，摄像头1012与处理器1011相连，处理器1011通过数据通信模块1013与云端服务器相连，并通过自组网通信模块1014与内涝监测设备102、内涝预警设备103相连，通过处理器1011计算得到内涝监测点的预报最大积水深度，通过摄像头1012可以进行现场抓拍，抓拍方式可以是开启图像抓拍，或者是开启视频监控；其中，处理器1011为ARM处理器，自组网通信模块1014为LoRa自组网通信模块。

进一步地，视频网关设备101还可包括内置电池，该内置电池与处理器相连，其支持外接太阳能充电。

内涝监测设备102采用一体化结构设计，内涝监测设备102每分钟采集一次，当采集到积水水深大于0时，立即通过自组网通信模块1014发送给视频网关设备，当积水水深为0时只采集不报送，以节约电量。

如图1～图7所示，内涝监测设备102包括壳体1021、控制板1022、内置天线1023、液位感应板1024和供电电池1025，控制板1022、液位感应板1024和供电电池1025 均设置在壳体1021的内部，控制板1022上设有单片机10221和无线传输模块10222，液位感应板1024、供电电池1025和无线传输模块10222分别与单片机10221相连；其中，液位感应板1024贴在壳体1021的前部内表面，控制板1022和供电电池1025位于液位感应板1024的后方，且控制板1022和供电电池1025上下设置，本领域技术人员容易理解，控制板1022和供电电池1025还可以前后设置堆叠在一起。

为了实现内涝监测设备102的隐蔽性安装，壳体1021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1021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1021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1021的后部设有背板1026，背板1026与壳体1021的后部之间可拆卸连接，具体地，背板1026上设有四个通孔10261，而壳体1021上设有与四个通孔10261对应的四个螺纹孔10211，螺钉穿过通孔10261后与螺纹孔10211配合，使背板1026与壳体1021的后部连接，通过拆下背板1026，可以对壳体1021内部的器件(控制板1022、液位感应板1024和供电电池1025)进行维护；优选地，背板1026上还设有两个充电孔10262，充电孔10262上方用螺钉旋紧盖住，螺钉穿过充电孔10262后与控制板1022上的螺纹孔配合，在设备没电时，通过拆下充电孔10262处的螺钉，可以接入外部电源为供电电池1025充电，无须拆下背板1026。

进一步地，壳体1021在靠近顶部的位置上设有安装固定孔10212；优选地，壳体1021的顶部与前部之间形成一倾斜部，该安装固定孔10212设置在倾斜部上，螺钉穿过安装固定孔10212后与一不锈钢固定板连接，可以将内涝监测设备102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1021 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1025用于为内涝监测设备102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8～图9所示，液位感应板1024可视为感应式电子水尺，该液位感应板1024 上设有十个感应区10241和十路感应电容转换电路10242，其中感应区10241设置在液位感应板1024的正面，感应电容转换电路10242设置在液位感应板1024的背面，十个感应区10241从下到上依次等距布置，感应区10241作为触点不外露，而感应区10241 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10241与感应电容转换电路10242一一对应，即每个感应区10241均布置一路感应电容转换电路，每个感应区10241通过导线与对应的感应电容转换电路10242连接，感应电容转换电路10242 与单片机10221连接。

进一步地，无线传输模块10222可以通过内置天线1023与视频网关设备101无线连接，从而实现单片机10221与视频网关设备101之间的通信，可以将监测得到的积水水深通过无线网络传输给视频网关设备101，考虑到水下传输的穿透性能力，一般选用LoRa无线网络，在积水水深达1m时仍能可靠传输；当积水深度大于0时，启动 LoRa传输，并通过无线传输模块10222、内置天线将监测到的积水水深数据发送给视频网关设备，否则不启动LoRa传输，不发送数据，以节约电量。

进一步地，控制板1022上还设有蓝牙模块10223，蓝牙模块10223与单片机10221相连，并由磁开关控制，蓝牙模块10223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10223，超时蓝牙模块10223自动关闭，蓝牙模块10223开启后，用户的移动终端105可以通过蓝牙模块10223与单片机10221连接，以获取内涝监测设备102的信息、读取监测得到的积水水深；其中，移动终端105可以是手机、平板电脑等。

内涝预警设备103采用一体化结构设计，内部集成了LED显示屏、数据传输模块、电源管理模块等，数据传输模块与LED显示屏相连，电源管理模块用于为LED显示屏供电，内涝预警设备103平时处于休眠状态以节约电量，在接收到视频网关设备101 发送的预警指令时，内涝预警设备103切换到工作模式，立即根据预警指令，通过LED 显示屏显示相应的报警信息；其中，电源管理模块包括内置电池，该内置电池支持外接太阳能充电。

进一步地，内涝预警设备103保持在线状态，能够随时接收视频网关设备发来的预警指令，当无预警指令时，LED显示屏处于关闭状态，当接收到预警指令后，LED 显示屏打开并显示报警内容。

云端服务器104安装有内涝监测预报平台，该内涝监测预报平台即为内涝监测预报软件，云端服务器104可以接收视频网关设备101发送的获取实测降雨数据请求，将实测降雨数据发送给视频网关设备101，接收视频网关设备101反馈的内涝风险判断结果，更新内涝监测预报平台的内涝风险信息，并将内涝风险信息推送到信息发布平台，该信息发布平台可以是浏览器页面、微信公众号、短信、微信小程序、APP、微博等。

综上所述，本实用新型通过视频网关设备接收内涝监测设备发送的积水水深数据以及接收云端服务器发送的实测降雨数据，经过处理以判断当前内涝监测点是否存在内涝风险，并将内涝风险判断结果反馈给云端服务器，在当前内涝监测点存在内涝风险时，立即对当前内涝监测点进行现场抓拍，并联动预警设备发出报警信息，警示周边行人及车辆，同时云端服务器更新内涝监测预报平台的内涝风险信息，并将内涝风险信息推送到信息发布平台，通过视频网关设备完成内涝风险的判断，提高了内涝预报预警的实时性，减轻了云端服务器计算的压力，降低了对通信带宽的要求。

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 (10)

1.一种城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述系统包括视频网关设备、内涝监测设备、内涝预警设备和云端服务器，所述视频网关设备分别与内涝监测设备、内涝预警设备、云端服务器相连，且视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备之间的网络连接为无线自组网；

所述视频网关设备，用于接收内涝监测设备发送的积水水深数据以及云端服务器发送的实测降雨数据，经过处理以判断当前内涝监测点是否存在内涝风险，在存在内涝风险时，对当前内涝监测点进行现场抓拍，并向内涝预警设备发送预警指令，同时将内涝风险判断结果反馈给云端服务器。

2.根据权利要求1所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述视频网关设备包括处理器、摄像头、数据通信模块和自组网通信模块，所述摄像头与处理器相连，所述处理器通过数据通信模块与云端服务器相连，并通过自组网通信模块与内涝监测设备、内涝预警设备相连。

3.根据权利要求2所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述视频网关设备还包括内置电池，所述内置电池与处理器相连，内置电池支持外接太阳能充电。

4.根据权利要求1所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述视频网关设备、内涝监测设备和内涝预警设备之间的网络连接为LoRa自组网，视频网关设备作为主机，内涝监测设备和内涝预警设备作为从机。

5.根据权利要求1所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述视频网关设备保持在线状态，能够随时接收内涝监测设备发来的数据。

6.根据权利要求1所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述内涝监测设备包括壳体、控制板、内置天线、液位感应板和供电电池，控制板、液位感应板和供电电池均设置在壳体的内部，控制板上设有单片机和自组网通信模块，液位感应板、供电电池和自组网通信模块分别与单片机相连。

7.根据权利要求1所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述内涝监测设备定时采集积水深度，当积水深度大于0时，启动LoRa传输，并通过自组网通信模块、内置天线将监测到的积水水深数据发送给视频网关设备。

8.根据权利要求1-7任一项所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述内涝预警设备包括LED显示屏、数据传输模块和电源管理模块，所述数据传输模块与LED显示屏相连，所述电源管理模块用于为LED显示屏供电。

9.根据权利要求8所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述电源管理模块包括内置电池，所述内置电池支持外接太阳能充电。

10.根据权利要求8所述的城市内涝监测预报预警系统，其特征在于，所述内涝预警设备保持在线状态，能够随时接收视频网关设备发来的预警指令，当无预警指令时，LED显示屏处于关闭状态，当接收到预警指令后，LED显示屏打开并显示报警内容。

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