CN220472741U - 一种下穿通道积水监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种下穿通道积水监测装置，属于应急预警监测技术领域，其包括水位测量模块、摄像模块、控制模块、和供电模块，水位测量模块设置于下穿通道的积水监测点以测量水位，摄像模块相对水位测量模块设置并与控制模块通讯连接，控制模块包括第一通讯模块，第一通讯模块被配置成与终端设备通信连接，能将摄像模块监控到的积水监测点的画面上传至控制模块及终端设备，利于远程查看现场，并且能够依托布设在控制模块上的数据和算法自动进行水位数据标定，实现智能、实时的水位监测预警，供电模块与控制模块及摄像模块连接，每个监测装置独立供电，供电稳定可靠，并且利于对单个监测装置进行启闭及检修等操作。

Description

一种下穿通道积水监测装置

技术领域

本申请涉及应急预警监测技术领域，具体涉及一种下穿通道积水监测装置。

背景技术

城市土地覆盖包括城市不透水面、绿地空间和水域等。城市不透水面指地表水不能直接下渗到土壤中的人工地表覆盖，包括建筑、道路、广场等类型。目前，随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市不透水面的面积越来越大，城市道路路面硬化的速度也在增加，影响了雨水的下渗，导致城市局部地区排水不畅。特别是，高速下穿公路、隧道等下穿通道处由于地势相对较低，更易积水。以高速下穿公路为例，在大雨、暴雨等极端天气下，由于高速汇水面积较大，又缺乏一定的分流措施，同时高速下穿公路地势较低，周边雨水及高速公路排水汇集于此，造成积水过深，影响人员及车辆通行。

目前针对下穿通道的积水的监测方式一般为采用物理手段，在积水监测点设置水位标尺，通过标尺刻度反应当前积水深度。此监测方法太过被动，管理人员不能及时掌握积水情况，不能及时对交通情况进行疏导，容易造成下穿公路附近交通瘫痪，给沿线人民群众的出行带来了巨大的不便，同时大面积的积水也对车辆及行人的安全产生了一定的隐患。

为此，需要设计一种下穿通道积水监测装置。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种下穿通道积水监测装置，实现实时地、智能地测量积水水位，远程地监控下穿通道的积水现场。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种下穿通道积水监测装置，其包括水位测量模块、摄像模块、控制模块、和供电模块，所述水位测量模块设置于下穿通道的积水监测点，所述摄像模块相对所述水位测量模块设置并与所述控制模块通讯连接，所述供电模块与所述控制模块及所述摄像模块连接，所述控制模块包括第一通讯模块，所述第一通讯模块被配置成与终端设备通信连接。

作为一种优选，所述控制模块包括工控机，所述工控机设置有所述第一通讯模块。

作为一种优选，所述控制模块还包括一远程开关，所述远程开关包括第二通讯模块，所述第二通讯模块被配置成与终端设备通信连接，所述远程开关适于控制所述积水监测装置的启动与关闭。

作为一种优选，所述控制模块与所述供电模块均设置于一机箱内，所述机箱设置于下穿通道的墩柱或边墙，并且所述机箱的安装高度高于所述水位测量模块的高度。

作为一种优选，所述摄像模块包括支架和摄像头，所述支架设置于下穿通道的墩柱或边墙，所述摄像头设置于所述支架上。

作为一种优选，所述摄像模块与所述控制模块、所述供电模块设置于下穿通道的同一墩柱或同一边墙上。

作为一种优选，所述摄像模块具有夜视辅助模块。

作为一种优选，所述夜视辅助模块包括红外补光灯。

作为一种优选，所示水位测量模块为水位标尺，所述水位标尺设置于积水监测点的墩柱或边墙上。

作为一种优选，所述水位标尺设为多个，所述多个水位标尺间隔设置于所述摄像模块的视野获取范围内。

本申请的工作原理为：将水位标尺固定于下穿通道内，通过摄像头变焦镜头的调试将标尺及下穿通道场景置于摄像头的视野获取范围内，依托布设在工控机上的技术数据及相应的先进算法，在监测初期提前对下穿通道的场景进行水位数据标定，夜视辅助模块可保证夜晚监测的可行性，从而实现全天候的水位监测，后期水位监测时，不必再借助水位测量模块获知水位，通过摄像头拍摄的画面，结合工控机上相应的算法和数学模型，选取当前帧图像，与当前水位监测点之前的几帧图像进行目标区域差分，提取水位变化区域，得到水位线在图像中的高度，再根据之前标定得到的数学模型计算得到实际水位高度。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：(1)在台风、暴雨等强降雨天气，可实时观测水位数据及水位上涨趋势，做到全天候、超视域的实时监测，除了初期需要根据水位测量模块测量积水水位进行模型训练，后期能通过控制模块对拍摄到的画面进行数据处理，对水位进行自动标定，并且由于第一通讯模块的设置，与终端设备实现互联，能够做到水位数据及现场画面上传终端，便于进行远程管理，做到超视域、多维度、智能化的水位监测。(2)可在汛情发生前及时进行应急处置，对异常水位的监测，建立预警机制，提醒管理部门及时部署应急方案，排查隐患，保障附近人民群众的出行安全，并且，搭配智能监测和分析手段，能够发现公路排水系统健康程度，及时对公路排水系统进行防护。(3)供电模块与控制模块及摄像模块连接，每个积水监测装置独立供电，供电稳定可靠，并且利于对单个监测装置进行启闭及检修等操作。(4)进一步的，摄像模块具有夜视功能，能够实现夜晚或其他低照明度条件下的水位监测。

附图说明

图1为下穿通道积水监测装置的应用示意图；

图2为图1的剖面结构示意图；

图3为下穿通道积水监测装置的局部结构示意图；

图4为下穿通道积水监测装置的另一局部结构示意图；

图中：01、上层道路；02、下穿通道；10、水位测量模块；20、摄像模块；21、摄像头；22、支架；23、红外补光灯；30、控制模块；31、工控机；32、远程开关；40、供电模块；50、机箱；51、箱体；511、容腔；52、盖体。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下穿通道02指例如高速下穿公路、隧道等，设置在上层道路01下方的路段，下穿通道02与上层道路01之间设置有墩柱或边墙作为支撑，下穿通道02由于地势相对较低，更易发生积水。

为此，本申请提供一种下穿通道积水监测装置，如图1至图4所示，其包括水位测量模块10、摄像模块20、控制模块30、和供电模块40，水位测量模块10设置于下穿通道02的积水监测点，摄像模块20相对水位测量模块10设置并与控制模块30通讯连接，供电模块40与控制模块30及摄像模块20连接，控制模块30包括第一通讯模块，第一通讯模块被配置成与终端设备通信连接。本申请在台风、暴雨等强降雨天气，可实时观测水位数据及水位上涨趋势，做到全天候、超视域的实时监测，除了初期需要根据水位测量模块10测量积水水位进行数字模型训练，后期能通过控制模块30对拍摄到的画面进行数据处理，对水位进行自动标定，并且由于第一通讯模块的设置，与终端设备实现互联，能够做到水位数据及现场画面上传终端，便于进行远程管理，做到超视域、多维度、智能化的水位监测，可在汛情发生前及时发现水位异常，进行应急处置。进一步的，下穿通道02积水水位的变化是评价城市排水系统能力的重要指标，长时间的积水水位与天气关系的积累数据，可极大提供报告报表的丰富程度和科学性。此外，供电模块40与控制模块30及摄像模块20连接，每个积水监测装置独立供电，供电稳定可靠，并且利于对单个监测装置进行启闭及检修等操作。

在一些实施例中，控制模块30包括工控机31，工控机31设置有第一通讯模块。工控机31全称工业控制计算机，是专门为工业控制设计的计算机，用于对生产过程中使用的机器设备、生产流程、数据参数等进行监测与控制。

在一些实施例中，控制模块30还包括一远程开关32，远程开关32包括第二通讯模块，第二通讯模块被配置成与终端设备通信连接，远程开关32适于控制积水监测装置的启动与关闭。控制模块30分别设置第一通讯模块、第二通讯模块两个通讯模块，分别实现传输监控数据、传输设备启动与关闭信号两种功能。通过终端设备能够远程启动或关闭积水监测装置，在不易发生积水的情况下，例如连续晴天时，关闭该下穿通道积水监测装置，起到节能作用，在易发积水时，如暴雨、台风等恶劣天气下按需启动积水监测装置，从而能够快速、及时掌握下穿通道02积水情况。

进一步的，远程开关32适于控制积水监测装置的启动与关闭具体实施为：远程开关32与工控机31连接，当远程开关32接收到开机或关机信号时，将该信号发送给工控机31，工控机31响应该信号执行对应操作。

在一些实施例中，控制模块30包括存储模块，存储模块可以是单独的一个硬件，也可以是工控机31上自带的模块，以存储摄像模块20获取的图像信息及标定的水位信息。当然，在其他实施例中，也可以是云储存，或通过终端设备存储等方式实现数据存储功能。数据可追溯，可在后期通过对保存的图像资料进行分析，重复提取前期没有关注到的水位变化数据，即只要保存好图像资料可随时分析前期公路积水的状态，绘制积水变化趋势图，分析总结应急处置经验。

在一些实施例中，控制模块30与供电模块40均设置于一机箱50内，控制模块30与供电模块40集中设置，便于下穿通道积水监测装置的安装布设，以及后续的检修，并且，机箱50能起到承载支撑、以及防水防尘的作用，能够对控制模块30、供电模块40起到支撑和保护作用，机箱50设置于下穿通道02的墩柱或边墙，并且机箱50的安装高度高于水位测量模块10的高度，以避免机箱50内进水影响电路模块工作甚至引发安全隐患。

进一步的，机箱50包括箱体51与盖体52，箱体51设有一容腔511，盖体52与箱体51活动连接并适于遮挡容腔511，控制模块30与供电模块40放置在箱体51的容腔511内，合上盖体52时容腔511相对封闭，将控制模块30与供电模块40遮挡保护在内，打开盖体52时，箱体51内的控制模块30、供电模块40及其他元器件暴露在外界，能够进行维护检修。

更进一步的，盖体52与箱体51的活动连接方式包括但不限于转动连接、滑动连接、插接。

在一些实施例中，摄像模块20包括支架22和摄像头21，支架22设置于下穿通道02的墩柱或边墙，摄像头21设置于支架22上。支架22的设置利于调整摄像头21的视野。能够理解的是，本申请中，摄像模块20的视野范围内观测到的区域均可获取积水水位，通过对水位测量模块10的布设位置调整，可以对下穿公路的任意位置进行检测，将传统的点式监测升级为全场监测，积水监测数据量实现了极大的丰富和完善。

在一些实施例中，摄像模块20与控制模块30、供电模块40设置于下穿通道02的同一墩柱或同一边墙上。以减少电线的布设距离，利于节省耗材，提高下穿通道积水监测装置的安装效率。

在一些实施例中，摄像模块20具有夜视辅助模块，摄像模块20具有夜视功能，能够实现夜晚或其他低照明度条件下的水位监测。

进一步的，夜视辅助模块包括红外补光灯23。红外补光灯23发出红外线照射物体，红外线漫反射，被摄像头21接收，形成视频图像，在夜间无照明的情况下，摄像头21能继续监控，实现24小时监控。

能够理解的是，红外补光灯23与摄像头21可以是分开设置的，例如，将红外补光灯23置于机箱50上，将摄像头21设置在支架22上，红外补光灯23与摄像头21也可以是一体设置的，换句话说，摄像头21为红外摄像头21。

在一些实施例中，所示水位测量模块10为水位标尺，水位标尺设置于积水监测点的墩柱或边墙上，水位标尺一般设置在地面处。

在一些实施例中，水位标尺设为多个，多个水位标尺间隔设置于摄像模块20的视野获取范围内，以实现多点检测，即，将传统的点式监测升级为全场监测。

能够理解的是，本申请的下穿通道积水监测装置结构简单，便于安装，其具体的架设位置可根据现场条件决定，监测距离在几米至几十米范围内可以通过各个模块的硬件设备进行灵活调整，并且适应能力强，除了应用于道路积水等市政工程中的水位监测，还可用于江河、湖泊、水站、水电站等水利工程中的水位监测。并且，根据实测，该积水监测装置的水位检测精度可达毫米级别，摄像模块20与积水监测点的距离较小时，测量精度较高，百米距离精度仍可达到厘米级别。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种下穿通道积水监测装置，其特征在于：包括水位测量模块、摄像模块、控制模块、和供电模块，所述水位测量模块设置于下穿通道的积水监测点，所述摄像模块相对所述水位测量模块设置并与所述控制模块通讯连接，所述供电模块与所述控制模块及所述摄像模块连接，所述控制模块包括第一通讯模块，所述第一通讯模块被配置成与终端设备通信连接。

2.如权利要求1所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述控制模块包括工控机，所述工控机设置有所述第一通讯模块。

3.如权利要求2所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述控制模块还包括一远程开关，所述远程开关包括第二通讯模块，所述第二通讯模块被配置成与终端设备通信连接，所述远程开关适于控制所述积水监测装置的启动与关闭。

4.如权利要求3所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述控制模块与所述供电模块均设置于一机箱内，所述机箱设置于下穿通道的墩柱或边墙，并且所述机箱的安装高度高于所述水位测量模块的高度。

5.如权利要求1所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述摄像模块包括支架和摄像头，所述支架设置于下穿通道的墩柱或边墙，所述摄像头设置于所述支架上。

6.如权利要求5所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述摄像模块与所述控制模块、所述供电模块设置于下穿通道的同一墩柱或同一边墙上。

7.如权利要求5或6所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述摄像模块具有夜视辅助模块。

8.如权利要求7所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述夜视辅助模块包括红外补光灯。

9.如权利要求1所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所示水位测量模块为水位标尺，所述水位标尺设置于积水监测点的墩柱或边墙上。

10.如权利要求9所述的下穿通道积水监测装置，其特征在于：所述水位标尺设为多个，所述多个水位标尺间隔设置于所述摄像模块的视野获取范围内。