一种城市道路积水监测装置和方法
专利汇可以提供一种城市道路积水监测装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了城市道路领域的一种城市道路积 水 监测装置和方法，包括雷视一体机，雷视一体机通过电源 接口 与外部电源模 块 连接，电源模块提供24V直流电源，雷视一体机内部设有毫米波雷达模块、视频模块、控 制模 块， 控制模块 通过CAN总线驱动，实现与毫米波雷达模块的通信，并将积水深度数据和积水状态信息同步 叠加 在视频模块上，视频模块通过图像接口与控制模块连接，输出道路积水点实时视频，雷视一体机通过以太网接口和网络传输模块通信，实现与远程监控中心后台信息交互，实时显示积水现场视频和积水深度数据；其他检测方式，检测 传感器 与监控视频分别对立，系统复杂且容错低，非 接触 式监测道路积水深度，克服了其他传感器安装 位置 受限的缺点。，下面是一种城市道路积水监测装置和方法专利的具体信息内容。
1.一种城市道路积水监测装置，其特征在于：包括雷视一体机和用于安装雷视一体机的支撑杆，所述支撑杆安装于道路路侧，所述雷视一体机通过电源接口与外部电源模块连接，电源模块提供24V直流电源，所述雷视一体机内部设有毫米波雷达模块、视频模块、控制模块，控制模块通过CAN总线驱动，实现与毫米波雷达模块的通信，根据积水深度计算模型，完成数据分析，获得道路积水点的积水深度数据和积水状态信息，并将积水深度数据和积水状态信息同步叠加在视频模块上，视频模块通过图像接口与控制模块连接，输出道路积水点实时视频，所述雷视一体机通过以太网接口和网络传输模块通信，实现与远程监控中心后台信息交互，所述监控中心后台将预警信息通过可变情报板、短信、微信公众号、移动客户端媒介发布。
2.根据权利要求1所述的一种城市道路积水监测装置，其特征在于：所述支撑杆的高为
6米，所述雷视一体机安装于支撑杆上的悬臂上，所述悬臂长1米，所述支撑杆的顶端安装有太阳能板，所述支撑杆上悬挂有控制箱，所述控制箱内设有供电和网络传输设备。
3.根据权利要求1所述的一种城市道路积水监测装置，其特征在于：所述雷视一体机采用77GHz毫米波雷达作为检测核心，内置200万像素高清摄像头，摄像头可扩展至500万、800万和1300万像素。
4.根据权利要求1所述的一种城市道路积水监测装置，其特征在于：所述毫米波雷达模块利用调频连续波和多普勒技术原理，通过调频发射机向目标发送线性变换的调频连续波，电磁波到达目标后返回，目标回波和发射机加到接收机混频器里，得到中频信号。
5.根据权利要求1所述的一种城市道路积水监测装置，其特征在于：所述网络传输模块为4G无线或光纤。
6.根据权利要求1所述的一种城市道路积水监测装置，其特征在于：所述雷视一体机安装的位置在距离监测点3～40米范围内。
7.一种城市道路积水监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：选取道路积水监测点：
选取下凹式立交桥、下穿隧道等城市道路低洼路段和历史道路积水点作为监测点；
S2：安装雷视一体机：
在距监测点3～40米范围内，选择路侧适宜处安装高度6米的支撑杆，并将雷视一体机安装于支撑杆悬臂上，使得雷视一体机雷达发射角度正对道路积水监测点方向，雷视一体机采用市电或是太阳能板供电，采用4G无线传输模块或是光纤进行网络数据传输；
S3：构建道路积水深度计算模型，计算道路积水深度值h；
S4：传输和发布道路积水信息：
将采集到的积水深度数据和现场视频通过4G无线传输模块或光纤实时传输到远程监测中心，积水深度信息发布至积水点来车方向安装的可变情报板上；可变情报板预设为三种状态，分为：“前方道路没有积水，道路畅通”、“前方道路积水深度X米，请车辆减速行驶”“前方道路积水深度X米，禁止通行”；同时，根据道路积水报警信息，市政工作人员实时通过短信、微信公众号、移动客户端等媒介，向市民发布道路积水警报。
8.根据权利要求7所述的一种城市道路积水监测方法，其特征在于：所述道路积水深度计算步骤如下：
S3.1：标定地面初始位置：
毫米波雷达不断向积水监测点地面发射电磁波信号，并接收反射回来的电磁波信号，处理和计算的过程如下：
根据77GHz毫米波雷达的工作原理，雷达发射线性调频连续波，发射信号碰到目标物体后被反射回来，产生回波信号，发射信号和回波信号的进行相干混频，当目标物体是相对静止时，回波信号与发射信号的延迟时间为τ：
式(1)中：R–雷达与目标物体的距离；C–光速；
根据等比关系，可以得到发射信号与回波信号的频率差即为混频输出的中频信号频率f：
式(2)中：T–调频连续波周期；ΔF–调频带宽。
由式(1)和式(2)，得到：
雷视一体机标定地面初始位置，雷达天线发射仿圆锥形波束形态照射到地面的平均距离为 其计算公式为：
S3.2：判断道路积水深度计算值h：
路面积水的高度h为：
式(5)中：θ–雷视一体机1安装的俯仰角。
由式(4)和式(5)，得到路面积水的高度h：
S3.3：排除干扰目标：
当有运动物体进入监测区域时(例如车辆行驶至监测区域)，毫米波雷达可以检测到运动目标，并同步输出平均距离值为 和速度值v，计算可得运动物体高度h′，毫米波雷达检测到运动目标的发射信号和回波信号，上升沿和下降沿的中频信号的频率分别为：
fb+＝f0-fd， (7)
fb-＝f0+fd， (8)
由式(3)和多普勒频移公式可得：
当运动目标进入监测区域后长时间处于静止状态，此时，毫米波雷达输出平均距离值波形将产生突变，计算模型设定1s后h′值由突然增加5cm或5cm以上，即检测到干扰目标；
当监测到运动目标时，速度值v＞0，过滤对应输出的产生的平均距离 当检测到毫米波雷达输出平均距离值波形突然发生变化时，判定有运动目标停止在监测区域，过滤对应输出的产生的平均距离
S3.4：输出积水深度数据和实时视频叠加：
排除干扰目标后，如果前一时刻发射的电磁波与后一时刻发射回的电磁波信号的中频信号频率f不存在变化，则说明原始位置一直没有变化，路面积水的高度h为0，表示地面没有积水；如果前一时刻发射的电磁波与后一时刻发射回的电磁波信号的中频信号频率有变化，则表示地面有积水，积水的高度即为h，当道路积水状态超过一定的阈值，积水深度超过
15cm，发出报警，并将状态标红，视频模块15同时输出道路积水点实时视频，积水数据及状态信息同步叠加在视频上。
一种城市道路积水监测装置和方法
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背景技术
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具体实施方式
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