CN219608159U - 一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，包括积水测量杆体积水数据测量部分、分布电子控制部分、中央电子控制部分、警报信号灯部分；积水测量杆体的底部和中部分别设有底部隔离层和中部隔离层，积水测量杆体底部侧壁开有内置纱网的小孔；积水数据测量传感器部分位于下腔体内，包括红外线传感器、流速传感器、激光测距传感器、浮球、竖直导向管；数据测量电子控制部分位于上腔体内，包括微电脑控制器﹑电源。本实用新型成本相对低廉，结构简易，可实时监测积水深度，对地下车库行人和车辆具有良好的警示作用。

Description

一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警 系统

技术领域

本实用新型属于城市内涝监测技术领域，具体涉及一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统。

背景技术

城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。地下车库内涝是城市内涝最常见的形式。除客观原因是降雨强度大，范围集中造成外；大部分原因是建筑建设年代早，防汛设计标准、管道的通行能力、抵抗强降雨的能力都较低。城市内涝造成大量损失的同时对人车的通行安全也存在威胁。及时报告内涝情况，既能减小人车出行的危险系数，减少城市居民和车主的财产损失，又能给有关城市建设部门提供可靠的实时数据。

国外从20世纪60年代起开始构建满足于城市排水、防洪、环境治理等方面要求的雨洪模型，其中应用比较广泛的有SWMM模型、Wallingford模型、MIKE URBAN模型和InfoWorks模型，上述模型既可以用于暴雨系统、污水系统或者雨污合流系统的规划设计，又可以进行实时运行管理模拟。国内研究如黄丹萍等采用内涝积水模型及内涝风险等级划分资料,研发出精细化到街区的市内涝监测预警和风险评估系统，侯天宇等通过智能物联网技术实时获取积水监测实况数据,建立了天津市城市自动化积水监测预警系统，位路阳进行了郑州基于WebGIS的暴雨洪水预警系统的研究，并取得一定研究成果。

从目前研究现状来看，我国各地建立的城市内涝监测预警系统在数据采集和数据利用等方面还存在不足，成本较高，且系统预警发布难以与市民双向沟通。因此急需一种能低成本实现精确测量地下车库积水监测点水位并在现场对市民车主进行预警的同时能够远程通知车主的积水深度监测报警系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术不足提供一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，它基于悬浮现象，监测积水深度，并具有警报功能，成本低廉，结构简易，可实时检测积水深度，对行人和车辆进行提示。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，包括积水测量杆体14、积水数据测量部分、分布电子控制部分、中央电子控制部分、警报信号灯部分；

所述积水测量杆体14的底部设置有用于与外部隔离的底部隔离层9，所述积水测量杆体14的中部设置中部隔离层4用于将积水测量杆体14内部分成上腔体3和下腔体12，所述积水测量杆体14顶部设置有上部隔离层1，所述积水测量杆体14底部侧壁上开设有若干个内置纱网的小孔7；

所述积水数据测量部分设置于下腔体12内，包括激光测距传感器5、固定在底部隔离层9上的竖直导向装置、浮球13；竖直导向装置周边镂空，进入下腔体12内的积水能够进入竖直导向装置内部，漂浮在积水液面上浮球在竖直导向装置内上下浮动；激光测距传感器5位于浮球上方，能够实时测量浮球到激光测距传感器的距离；

所述分布电子控制部分位于上腔体3内，包括电源一2﹑基于嵌入式微电脑控制器15，微电脑控制器15通过穿过中部隔离层4上的预留小孔的防水信号线11与激光测距传感器5电连接，微电脑控制器15通过穿过积水测量杆体14上的预留小孔的防水信号线11与防水天线19电连接；

所述中央电子控制部分，包括中央控制微电脑23，能够与微电脑控制器15进行无线通信；

所述警报信号灯部分由与中央控制微电脑23进行有线或无线通信、在中央控制微电脑23控制下工作的的行人灯光警报器16、车辆灯光警报器17组成，且均设置在地下车库出入口或者建筑物出入口；

所述电源一2分别向微电脑控制器15、激光测距传感器5供电。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述积水数据测量部分还包括设置于下腔体12内壁上的、与微电脑控制器15电连接的红外线传感器10，红外线传感器10靠近底部隔离层9，电源一2向红外线传感器10供电。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述红外线传感器10连接在距底部隔离层10cm处的积水测量杆体14内壁上。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述积水数据测量部分还包括设置于积水测量杆体14底部侧壁上的、与微电脑控制器15电连接的、用于测量积水流入积水测量杆体14内部速度的流速传感器8，电源一2向流速传感器8供电。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，上部隔离层1可拆卸设置在所述积水测量杆体14顶部。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述积水测量杆体14、上部隔离层1、中部隔离层4、底部隔离层9均采用带防水膜的不锈钢。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述警报信号灯部分，由行人灯光警报器16、车辆灯光警报器17、水位实时显示器18、内部微电脑、电源二29及天线30组成。

所述电源二29分别向行人灯光警报器16、车辆灯光警报器17、水位实时显示器18供电。所述电源二29采用可充电电源，为市电供电，室外条件下可采用太阳能供电。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述行人灯光警报器16采用红、黄、绿三色灯，车辆灯光警报器17采用红、黄、绿三色灯，所述水位实时显示器18采用橘红色段码显示。

所述锂电池24分别向中央控制微电脑23、信号天线26供电。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述浮球13材质采用防锈蚀钛合金，且为空心球。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，竖直导向装置为竖直导向管6，所述浮球13的直径略小于所述竖直导向管6的直径。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述电源一2采用可充电电源，为市电或者太阳能风能供电。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述中央电子控制部分，由中央控制微电脑23，信号天线26，中央控制微电脑外壳28和锂离子电池24组成。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述中央控制微电脑23，可以至多接收16台积水测量传感器杆体14上传数据，同时控制8台警报信号灯。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述锂离子电池24采用可充电电池，为市电供电。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述积水测量杆体14的腔体为圆柱形。

上述的分布式低功耗积水深度监测报警系统，所述防水天线19采用FPC线状天线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，设置在城市写字楼、商场、酒店、住宅小区等建筑物地下车库内。当有大雨、暴雨时，地下车库的积水通过仪器底部内置纱网的小孔流入积水测量杆体内；积水高度上升的同时，仪器内的浮球也随积水漂浮上升；当上升到积水测量杆体内的一定高度,红外线传感器由于小球遮挡传递信号给积水测量杆体内的微电脑控制器，微电脑控制器控制激光测距传感器开始工作；激光测距传感器每隔一段时间(如五分钟)测量一次浮球距离，并将数据上传测量杆体内微电脑控制器，微电脑控制器根据浮球距离可以得到水深数据，测量杆体内微电脑控制器通过防水天线，上传给中央控制微电脑，中央控制微电脑根据水深数据以有线或无线通信方式控制基于行人安全的行人灯光警报器、基于车辆安全的车辆灯光警报器工作同时水位实时显示器显示地下车库平均水位，对行人和车辆具有良好的警示作用。

如果不设置红外线传感器也可以，此时，激光测距传感器始终工作；例如在不下雨时也激光测距传感器工作，功耗稍等大一些。

当然，如果设置了流速传感器，流速传感器将测量得到的水流速度上传给测量杆体内微电脑控制器；测量杆体内微电脑控制器通过防水天线将水流速度上传给中央控制微电脑；中央微电脑控制器根据水深和流速计算阈值，可以提前判断后续一定时间内可能达到的水深，提前控制基于行人安全的行人灯光警报器、基于车辆安全的车辆灯光警报器以及水位实时显示器工作；进一步提高安全性。

可在地下车库内设置多个积水测量杆体，通过在中央控制微电脑中预先录入各积水测量杆体位置信息，实现更加精准预报。

所测量的水位及流量信息，中央微电脑控制器可以通过互联网实时传输至数据平台，远程通知车主提前取车，为交通疏导以及城市智慧治理提供帮助。

当大雨、暴雨停止，一段时间后，积水回落，小球下降，超过红外线传感器时，红外线传感器再次传递信号给测量杆体内微电脑控制器；测量杆体内微电脑控制器控制激光测距传感器、流速传感器停止工作。本实用新型结构简易，使用方便，实时性强，成本较低，具有一定的使用价值和经济价值。

所述浮球材质采用防锈蚀钛合金，且要为空心球，防止密度过高导致下沉。

微电脑控制器、中央控制微电脑、行人灯光警报器、车辆灯光警报器、流速传感器、激光测距传感器、红外线传感器、防水天线等属于现有技术，微电脑控制器根据流速传感器、激光测距传感器、红外线传感器反馈的信号进行工作，与中央控制微电脑进行通信，中央控制微电脑控制行人灯光警报器、车辆灯光警报器进行工作及数据上传等属于现有技术。

附图说明

图1为积水测量杆体整体结构示意图。

图2为警报信号灯示意图。

图3为中央电子控制部分结构示意图

图4为系统拓扑结构示意图

图中，1、上部隔离层；2、电源一；3、上腔体；4、中部隔离层；5、激光测距传感器；6、竖直导向管；7、内置纱网的小孔；8、流速传感器；9、底部隔离层；10、红外线传感器；11、防水信号线；12、下腔体；13、浮球；14、积水测量杆体；15、微电脑控制器；16、行人灯光警报器；17、车辆灯光警报器；18、水位实时显示器；19、防水天线；23、中央控制微电脑；24、锂离子电池；25、电源线；26、信号天线；27、Type-c数据接口；28、中央控制微电脑外壳；29、电源二；30、天线。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型的具体实施方式做出进一步说明：

如图1所示，一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，包括积水测量杆体14、积水数据测量部分、电子控制部分和警报信号灯部分。通过本实施例可测量城市内涝积水深度和流速，综合考虑二者，对行人车辆分别进行警示。

如图1所示，所述积水测量杆体14的底部设置有用于与外部隔离的底部隔离层9，所述杆体14的中部设置中部隔离层4用于将积水测量杆体14分成上腔体3和下腔体12，所述积水测量杆体14顶部设置有可开合的顶部隔离层1，所述积水测量杆体14底部侧壁开设有若干个内置纱网的小孔7；所述积水数据测量部分设置于下腔体12内，其包括激光测距传感器5、竖直导向管6、浮球13、红外线传感器10、流速传感器8。竖直导向管6周边镂空，不能妨碍积水进入竖直导向管6内。积水测量杆体14侧壁装有防水信号天线。

所述电子控制部分位于上腔体3内，包括电源一2﹑微电脑控制器15，微电脑控制器15通过所述防水信号线11穿过中部隔离层4上预留的小孔并与红外线传感器5连接；

所述警报信号灯部分由行人灯光警报器16、车辆灯光警报器17和水位实时显示器18组成，且均设置在所述积水测量杆体14外壁上；

所述微电脑控制器15与红外线传感器5、行人灯光警报器16、车辆灯光警报器17、水位实时显示器18、防水天线19、激光测距传感器5、流速传感器8连接，所述电源一2分别与微电脑控制器15、红外线传感器10、行人灯光警报器16、车辆灯光警报器17、流速传感器8连接为上述器件供电。

本实施例中，所述行人灯光警报器16、车辆灯光警报器17外形为圆形，其图案如图2所示，灯光颜色按照国家标准采用三色，分别为绿色﹑黄色﹑红色。

本实施例中，所述水位实时显示器18、采用三位段码，其图案如图2所示，灯光颜色采用橘黄色。

本实施例中，所述红外线传感器10设置在距底部隔离层9约10cm处的积水测量杆体14内壁上。

本实施例中，所述浮球13直径要小于竖直导向管6直径，作用是防止竖直导向管6直径过小使浮球13卡住无法移动，浮球13材质采用深黑色钛合金，具有质量轻﹑强度高﹑抗氧化﹑耐腐蚀的特点；所述浮球13在仪器工作前单独置于水平移动管6中，雨水流入后浮球13处于漂浮状态。

本实施例中，内置纱网的小孔7等距均匀分布在积水测量杆体14的0-10cm处；其作用是使水流流入，阻挡泥沙，避免影响测算，减少泥沙对仪器带来的物理损害，同时对纱网细度有一定要求，防止泥沙堵塞纱网小孔，纱网小孔需定期清理。

本实施例中，积水测量杆体14顶部的顶部隔离层1可打开，便于维护清理和更新设施。

本实施例中，所述积水测量杆体14、顶部隔离层1、中部隔离层4、底部隔离层9均采用带防水膜的不锈钢，增加抗氧化性延长使用年限。

本实施例中，所述电源一2采用可充电电源。

本实施例中，所述积水测量杆体14需作接地处理。

本实施例中，所述防水天线19、信号天线26和天线30采用FPC线状低功耗天线。

本实施例中，所述红外线传感器10需要做防水处理。

本实施例中，流速传感器8要定期测量敏感度防止数据偏差过大。

本实施例中，积水数据测量部分中的激光测距传感器5量程为1.5m，分辨率为1mm。

本实施例中，积水数据测量部分与电子控制部分之间通过中部隔离层4进行密封隔绝，中部隔离层4上小孔仅供红外线传感器10与微电脑控制器15连接，防水信号线11与小孔间缝隙要做防水处理，防止超过1.5m的积水漫入中心电子控制部分对用电设施进行破坏。

如图3所示，本实施例的基于物联网传感系统分布式行人和车辆出行安全的分布式低功耗积水深度监测报警系统在暴雨中进行工作，中央电子控制部分主要由内部中央控制微电脑23，锂离子电池24，以及外部的Type-c接口27，信号天线26以及电源线25，在中央控制微电脑外壳28四角设置M10螺栓孔位，可以方便固定在墙体或者屋顶。中央控制微电脑23通过4棵M6螺丝固定在中央控制微电脑外壳28内部。

本实施例中，中央控制微电脑外壳28采用防水铝合金外壳，铝合金外壳采用一体成型工艺，接缝处做密封胶防水处理，支持IPX8防护标准。

本实施例中，Type-c接口兼具数据传输和供电功能。

本实施例中，电源线采用Type-c接口。如图4所示，中央控制微电脑与各积水测量杆体14中微电脑控制器15，通过Zigbee协议实现无线通信，网络结果为星型网络结构。以中央控制微电脑23核心，各积水测量杆体14直接与中央控制微电脑23相连。中央控制微电脑23最多可以支持16台积水测量杆体14。

本实施例的基于物联网传感系统分布式行人和车辆出行安全的分布式低功耗积水深度监测报警系统放置在城市建筑物地下车库中。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：包括积水测量杆体(14)、积水数据测量部分、分布电子控制部分、中央电子控制部分和警报信号灯部分；

所述积水测量杆体(14)的底部设置有用于与外部隔离的底部隔离层(9)，所述积水测量杆体(14)的中部设置中部隔离层(4)用于将积水测量杆体(14)内部分成上腔体(3)和下腔体(12)，所述积水测量杆体(14)顶部设置有上部隔离层(1)，所述积水测量杆体(14)底部侧壁上开设有若干个内置纱网的小孔(7)；

所述积水数据测量部分设置于下腔体(12)内，包括激光测距传感器(5)、固定在底部隔离层(9)上的竖直导向装置、浮球(13)；竖直导向装置周边镂空，进入下腔体(12)内的积水能够进入竖直导向装置内部，漂浮在积水液面上浮球在竖直导向装置内上下浮动；激光测距传感器(5)位于浮球上方，能够实时测量浮球到激光测距传感器的距离；

所述分布电子控制部分位于上腔体(3)内，包括电源一(2)﹑基于嵌入式系统微电脑控制器(15)，微电脑控制器(15)通过穿过中部隔离层(4)上的预留小孔的防水信号线(11)与激光测距传感器(5)电连接，微电脑控制器(15)通过穿过积水测量杆体(14)上的预留小孔的防水信号线(11)与防水天线(19)电连接；

所述中央电子控制部分，包括中央控制微电脑(23)，能够与微电脑控制器(15)进行无线通信；

所述警报信号灯部分由与中央控制微电脑(23)进行有线或无线通信、在中央控制微电脑(23)控制下工作的行人灯光警报器(16)和车辆灯光警报器(17)组成，且均设置在地下车库出入口或者建筑物出入口；

所述电源一(2)分别向微电脑控制器(15)、激光测距传感器(5)供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：

所述积水数据测量部分还包括设置于下腔体(12)内壁上的、与微电脑控制器(15)电连接的红外线传感器(10)，红外线传感器(10)靠近底部隔离层(9)，电源一(2)向红外线传感器(10)供电。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：所述红外线传感器(10)连接在距底部隔离层(9)10cm处的积水测量杆体(14)内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：

所述积水数据测量部分还包括设置于积水测量杆体(14)底部侧壁上的、与微电脑控制器(15)电连接的、用于测量积水流入积水测量杆体(14)内部速度的流速传感器(8)，电源一(2)向流速传感器(8)供电。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：上部隔离层(1)可拆卸设置在所述积水测量杆体(14)顶部。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：所述警报信号灯部分，由行人灯光警报器(16)、车辆灯光警报器(17)、水位实时显示器(18)、内部微电脑、电源二(29)及天线(30)组成。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：所述行人灯光警报器(16)、车辆灯光警报器(17)均采用三色灯，且水位实时显示器(18)采用橘黄色段码实时显示水位信息。

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：所述浮球(13)材质采用防锈蚀钛合金，且为空心球。

9.根据权利要求1所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：竖直导向装置为竖直导向管(6)，所述浮球(13)的直径略小于所述竖直导向管(6)的直径。

10.根据权利要求1所述的一种基于物联网传感系统分布式低功耗积水深度监测报警系统，其特征在于：所述中央电子控制部分，由中央控制微电脑(23)，信号天线(26)，中央控制微电脑外壳(28)和锂离子电池(24)组成。