技术领域
[0001] 本
发明属于资源与环境技术领域，具体涉及一种基于物联网的城市易涝点监测警示系统及方法。
背景技术
[0002] 近年来，由于城镇化
进程加快，道路硬化率提高，大大降低了城市对暴雨内涝的抵抗
力，我国大中小城市均有内涝灾害发生。城市内涝监测及预警能力与城市防涝减灾要求脱节。
[0003] 传统内涝监测
水尺需专职人员现场进行读数并登记上报，监测结果时效性差，不具备灾害预警功能，在降雨时会因
视野受限而难以精确读数。城市易涝点监测存在设备技术落后、功能单一、监测结果受众度小等问题。
[0004] 现有的部分水尺功能单一、造价高，不适宜在城市道路大面积布设。针对城市道路易涝点的智能监测设备与车辆、行人警示系统，可极大提高城市内涝监测效率及防治内涝的能力。
发明内容
[0005] 为了解决了
现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于物联网的城市易涝点监测警示系统，能实时对城市的内涝情况进行监测，并能将数据传送至
云端，而且还能形成多样的警示作用，便于市政规划和决策者使用，同时还有利于市民实时方便地掌握内涝情况。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于物联网的城市易涝点监测警示系统，包括水尺、
数据采集传输模
块以及电源，水尺为中空的柱体，水尺底部设置有投入式水位计，数据采集传输模块设置在上部，数据采集传输模块包括
控制器和无线数据传输模块；投入式水位计连接控制器的输入端，控制器的输出端连接无线数据传输模块，电源的输出端与数据采集传输模块和投入式水位计的电输入端连接；
[0007] 水尺的外表面涂覆有反光色块，所述反光色块从下往上包括蓝色反光色块、黄色反光色块、橙色反光色块和红色反光色块。
[0008] 蓝色反光色块、黄色反光色块、橙色反光色块和红色反光色块的长度依次增长。
[0009] 水尺包括上段和下段，上段和下段连接；投入式水位计设置在下段，数据采集传输模块设置在上段。
[0010] 上段的长度小于下段的长度，上段和下段之间设置有隔板，隔板上开设通孔，通孔处设置有密封垫或
密封胶体；上段和下段连接处密封。
[0011] 水尺的顶部设置有显示器
和声光报警器，显示器和声光报警器均连接控制器的输出端。
[0012] 控制器采用
单片机，无线数据传输模块采用ZigBee模块；投入式水位计采用QD-136系列液位变送器。
[0013] 水尺采用三棱柱、四棱柱或六棱柱。
[0014] 电源采用市政供电或采用
太阳能电池板组件和
蓄电池，蓄电池的充电口连接
太阳能电池板组件的输出端；蓄电池的充电口输入端还连接市政供电。
[0015] 一种基于物联网的城市易涝点监测警示系统的监测警示方法，实时监测城市易涝点的水位，并将实时水位数据传送至云端
服务器和市政预警中心；
[0016] 根据积水深度将
风险由低到高设定蓝、黄、橙和红四级预警级别，并采用对应的
颜色标识进行显示；
[0017] 将实时水位数据与警戒值进行比较，当实时水位到达或超过警戒值时，则发出禁止通行的警示信息。
[0018] 将实时水位数据输出至显示器，水位到达或超过警戒值时，在市政预警中心发出所有超过警戒值的地点及水位；同时通过监测点设置的声光报警器发出警示。
[0019] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0020] 传统水尺需要专人读数，且降雨时积水水面会有
波动，影响精确读数，而普通市民并不需要精确读数；使用反光色块，积水水面会在某一高度变化，市民通过读取变化水面所在的色块就可以知道道路积水是否满足通行
许可；本发明所述水尺能现场实时监测易涝点积水深度及预警信息，积水深度信息使用投入式液位仪测量并能通过控制器与无线数据传输模块发送至监测网络中，水尺便于安装，功能全面，性价比高，有助于实现市政部
门合作构建易涝点监测网；
[0021] 数据传输模块能将实时的监测数据上传至云端，用户端能随时查询和读取，有助于实现与包括微信小程序、百度地图、高德地图、谷歌地图、各大媒体平台如城市交通广播以及各地官方微博衔接，实现各大平台内涝预警，便于市民实时了解到水尺监测到的内涝积水信息，规划自己的出行，规避风险路段；地面积水监测数据能与卫星数据融合，构建城市内涝
大数据平台，构建城市内涝智能监测系统，提升内涝灾害警示
精度；有助于建设智能化城市内涝灾害监测与预警系统，提升市政部门涝灾治理能力和效果。
[0022] 进一步的，电源采用市政供电或采用
太阳能电池板组件和蓄电池，蓄电池的充电口连接太阳能电池板组件的输出端；蓄电池的充电口输入端还连接市政供电，可以就近接入市政供电箱中，而且可以将太阳能电池板组件安装在本装置附近或上方，实现利用
可再生能源供给，大大减少维护成本。
[0023] 进一步的，水尺的顶部设置有显示器和声光报警器，显示器和声光报警器均连接控制器的输出端，在积水深度超过警戒值时，水尺上的声光警示灯工作，提醒过往行人及车辆绕行。
[0024] 进一步的，ZigBee模块传输距离远，技术成熟，能提高实施的可行性。
[0025] 采用本发明所述监测预警方法实时对易涝点进行监测，根据积水深度将风险由低到高设定蓝、黄、橙和红四级预警级别，并采用对应的颜色标识进行显示；能明确提醒过往车辆或行人判断是否可以安全通行，提高出行安全性，有利于降低城市内涝造成的损失和危害；并将监测结果传送至云端服务器和市政预警中心，有助于城市管理者优化城市应急管理、城市建设及改进，而且相应建设管理部门可以根据从云端服务器实时调取易涝点数据，对易涝点进行针对性改造升级。
[0026] 进一步的，警示信息在易涝点和市政预警中心能同步发出，有助于提高信息传递的及时性。
附图说明
[0027] 图1为水尺外表面示意图。
[0028] 图2为数据采集传输模块示意图。
[0029] 图3为本发明水尺与用户端显示数据对比。
[0030] 图4为监测警示系统工作原理。
具体实施方式
[0031] 下面结合
实施例和附图对本发明进行详细阐述。
[0032] 一种基于物联网的城市易涝点监测警示系统，包括水尺、数据采集传输模块以及电源，水尺为中空的柱体，水尺底部设置有投入式水位计，数据采集传输模块设置在上部，数据采集传输模块包括控制器和无线数据传输模块；投入式水位计连接控制器的输入端，控制器的输出端连接无线数据传输模块，电源的输出端与数据采集传输模块和投入式水位计的电输入端连接；水尺的外表面涂覆有反光色块，所述反光色块从下往上包括蓝色反光色块、黄色反光色块、橙色反光色块和红色反光色块。
[0033] 蓝色反光色块、黄色反光色块、橙色反光色块和红色反光色块的长度依次增长。
[0034] 水尺包括上段和下段，上段和下段连接；投入式水位计设置在下段，数据采集传输模块设置在上段。
[0035] 上段的长度小于下段的长度，上段和下段之间设置有隔板，隔板上开设通孔，通孔处设置有密封垫或密封胶体；上段和下段连接处密封。
[0036] 水尺的顶部设置有显示器和声光报警器，显示器和声光报警器均连接控制器的输出端。
[0037] 参考图1和图2，本发明提供的水尺外表面设置有不同的色块，所述色块沿竖直方向排列，所述色块反映不同警戒水位，水尺的中空柱体采用PVC板材制成，水尺的高度不小于1m，水尺采用三棱柱、四棱柱或六棱柱，水尺包括上段和下段，上段和下段连接，上段的高度小于下段的高度，连接处设有隔水
挡板，挡板中间开有通孔，所述通孔用于穿过液位仪的数据传输线，水尺上部完全密封，保证内部
电子元件正常工作。
[0038] 可选的，水尺可拆分为上部40cm和下部60cm两段，优选的，本发明采用水尺
外壳各边长13cm的正三棱柱。
[0039] 一种基于物联网的城市易涝点监测警示系统的监测警示方法，实时监测城市易涝点的水位，并将实时水位数据传送至云端服务器和市政预警中心；
[0040] 根据积水深度将风险由低到高设定蓝、黄、橙和红四级预警级别，并采用对应的颜色标识进行显示；
[0041] 将实时水位数据与警戒值进行比较，当实时水位到达或超过警戒值时，则发出禁止通行的警示信息。
[0042] 将实时水位数据输出至显示器，水位到达或超过警戒值时，在市政预警中心发出所有超过警戒值的地点及水位；同时通过监测点设置的声光报警器发出警示。
[0043] 投入式水位计安装于水尺的下段，用中间开孔的PVC板固定，缝隙用热熔胶密封，数据传输线通过水尺中部挡板的通孔进入水尺上段，同样在缝隙处用热熔胶密封，投入式水位计采用QD-136系列液位变送器，该产品采用不锈
钢隔离膜片的OEM感压
传感器作为
信号测量元件，具有优异的性能，它抗干扰、低温漂、
稳定性高，具有很高的测量精度，是理想的液位测量仪表。
[0044] 本发明采用市政电源、市售蓄电池及太阳能电池板组成的多能源互补供电系统。
[0045] 本装置采用太阳能与
电能联合供能的方式为系统中的水尺提供电能，装置配置有太阳能电池板用于将太阳能转换为电能对系统进行供电，太阳能电池板连接太阳能蓄电池的充电口，将多余的电能储存在太阳能蓄电池中；同时，整套装置留有连接市政供电的
接口，用以外接220V交流电，每一种供电装置的输出端都设置有控制
开关。
[0046] 参考图1、图2和图4，本发明所述监测系统开机工作时投入式水位计将测得的信息转化为水深信息通过
通信接口传送至控制器，再经过控制器进入无线数据传输模块，同时经过控制器输出至LED显示屏上显示相应数字；当水深达到警戒值时，本发明所述警戒值为60cm，控制器向声光报警器发出报警信号，报警器报警。
[0047] 数据传输模块采用ZigBee模块，投入式水位计测得的积水深度信息通过无线数据传输模块ZigBee模块上传到
中继器，由中继器上传至监测网和云端
数据库，监测网接入市政预警中心，用户从云端数据库以及监测网来获取数据。
[0048] 用反光色块代替传统水尺的刻度，应用于没有LED显示屏的水尺，较传统水尺更加便民易懂，市民可根据积水深度所对应的警示颜色确定能否通行，适合于普通市民。反光色块根据当地市政颁布的内涝等级进行划分，水位由低到高依次对应蓝、黄、橙和红四个色块，对应的风险等级依次为微、低、中和高，以西安市为例，如表1所示，四个等级对应的可通行的车辆依次为
自行车、小轿车、SUV以及高风险等级所有车辆行人均禁止通行。
[0049] 在积水深度高于60cm时，声光警示灯工作，警示市民积水过深，禁止通行。
[0050] 表1西安市政内涝等级
[0051]
[0052]
[0053] 城市内涝灾害警示系统包括现场警示和用户端警示两大部分，现场警示主要通过水尺外壁的反光色块、声光报警器以及LED显示屏的实时水位信息来警示过往行人。
[0054] 1)现场警示：市民可根据水尺的色块直接判定积水深度，(色块设立标准根据城市内涝等级规范划分)在积水深度超过60cm时，声光报警器会工作提醒往来行人车辆禁止通行；另外，对于带有LED显示屏的水尺，可根据新型水尺附带的LED显示屏直接读取相应积水深度。
[0055] 2)用户端警示：用户端能实时查询积水深度信息，并使用蓝/黄/橙/红四种不同颜色依次代表对应上表的不同内涝等级，并且在用户端显示不同色块相对应的可通过车辆，更方便用户理解使用。
[0056] 本发明采用太阳能电池、内置蓄电池及市政交流电多种供电方式，满足不同条件的供电需求，保证水尺正常工作。
[0057] 设备数据精度高，通过多次实测数据比较，LED显示器与用户端查询水位数据相差不超过2mm，如表2和图3所示。表2水尺与APP显示数据对比(单位：mm)
[0058]
[0059] 本发明基于物联网的城市易涝点智能监测警示系统，具有以下特点：
[0060] 传统水尺需要专人读数，且降雨时积水水面会有波动，影响精确读数，而市民并不需要精确读数；使用反光色块时，积水水面会在某一高度变化，市民通过读取变化水面所在的色块就可以知道道路积水是否满足通行许可。
[0061] 现场与用户终端实时显示易涝点积水深度及预警信息，积水深度信息通过投入式液位仪测量并在水尺顶端的LED显示器显示，在积水深度超过60cm时，水尺上的声光警示灯工作，提醒过往行人及车辆绕行。
[0062] 水尺便于安装，功能全面，性价比高，有助于实现市政部门合作构建易涝点监测网；上传至云端的数据能被移动终端随时查询和读取，有助于实现与包括微信小程序、百度地图、高德地图、谷歌地图、各大媒体平台如城市交通广播以及各地官方微博衔接，实现各大平台内涝预警，便于市民实时了解到水尺监测到的内涝积水信息，规划自己的出行，规避风险路段；地面积水监测数据能与卫星数据融合，构建城市内涝大数据平台，构建城市内涝智能监测系统，提升内涝灾害警示精度。智能化城市内涝灾害监测与预警系统，提升市政部门涝灾治理能力和效果。
