一种城市内涝风险预警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种城市内涝风险预警装置，属于水位检测控制技术领域。本实用新型专利技术包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号，所述水位数据信号包括水位模拟量信号，所述水位传感器，包括外壳，在传感器内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地。本实用新型专利技术结构简单，可以方便地应用于城市内涝监测预警。

A Pre-warning Device for Urban Waterlogging Risk

The utility model discloses a warning device for urban waterlogging risk, which belongs to the technical field of water level detection and control. The utility model comprises a controller and a water level sensor. The controller receives water level data signals from the water level sensor. The water level data signals include water level analogue signals. The water level sensor, including a shell, is provided with a measuring groove inside the sensor. The measuring groove is connected with the external environment to be measured through a diversion hole, and a first measuring rod and a second measuring rod are arranged in the measuring groove. The first measuring rod is a metal grounding rod, the second measuring rod is a resistor rod, and the upper end is the output point of water level analogue, connected with the positive pole of the power supply through the current limiting resistance, and the lower end is grounded. The utility model has simple structure and can be conveniently applied to Urban Waterlogging Monitoring and early warning.

【技术实现步骤摘要】
一种城市内涝风险预警装置
本技术属于水位检测控制
，具体涉及一种城市内涝风险预警装置。
技术介绍
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。造成内涝的客观原因是降雨强度大，范围集中。降雨特别急的地方可能形成积水，降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。由于城市降雨过程具有随机性，当降雨超过城市雨水管网排放设计标准时，将形成内涝。为排除内涝，现有的技术措施主要通过应急抢险的方法对城市地面涝水实行强排，具有时间滞后性，而城市内涝往往造成交通受阻，建筑物底层进水造成经济损失，严重时将危害人身财产安全。中国专利文献CN108198422A公开了一种基于视频影像的道路积水提取系统和方法。根据该文献，其技术方案从获取的监控视频影像数据中提取道路积水区域，从而对城市重点区域小范围进行定点内涝的监测以及长期的风险评估及灾后灾情评估。该方案能够为城市内涝重点区域提供即时预警与监测，但是由于其需要借助监控视频影像数据才能进行分析，使用环境受限，成本亦相对较高。
技术实现思路
本技术目的是提供一种城市内涝风险预警装置，该装置结构简单，可以方便地应用于城市内涝监测预警。具体地说，本技术是采用以下技术方案实现的，包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号，所述水位数据信号包括水位模拟量信号，所述水位传感器，包括外壳，在传感器内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地。进一步而言，所述水位数据信号还包括水位开关量信号，所述水位传感器的第二测量杆杆身不同高度处作为水位开关量输出点，各水位开关量输出点分别通过上拉电阻与电源正极相连。进一步而言，所述水位传感器的第一测量杆上设有水位刻度，外壳上相应设置观测区。进一步而言，所述水位传感器的第二测量杆由支撑体以及绕制在支撑体上的电阻丝构成。进一步而言，所述支撑体的表面涂聚硅氧烷超疏水剂形成疏水界面。进一步而言，所述水位传感器的外壳下方设置有固定孔。进一步而言，所述城市内涝风险预警装置还具有GPS定位模块，所述控制器接收GPS定位模块输出的GPS信号。进一步而言，所述城市内涝风险预警装置还具有数据显示及声光警示模块，所述数据显示及声光警示模块展示当前内涝水位信息并进行相应警示。进一步而言，所述城市内涝风险预警装置通过无线通讯和/或有线通讯与远程监控中心和/或现场设备通讯。进一步而言，所述城市内涝风险预警装置还向就地水泵输出泵变频信号。本技术的有益效果如下：本技术结构简单，成本造价较低，可以方便地实现城市内涝监测预警，在配备就地控制功能的情况下还可以实现控制一体化操作，既可以实现内涝就地应急控制，也可以远程对内涝发生地进行控制调度和监测预警，能有效提升城市应对暴雨形成的内涝灾害能力，降低内涝带来的风险和损失。附图说明图1是本技术实施例水位传感器的结构示意图。图2是本技术实施例水位传感器测量杆的安装示意图。图3是本技术实施例水位传感器测量电气原理图。图4是本技术实施例城市内涝风险预警装置的结构原理图。以上图中，1是传感器外壳，2是左测量杆，3是传感器固定螺孔，4是导流孔，5是测量槽，6是右测量杆。具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本技术作进一步详细描述。实施例1：本技术的一个实施例，为一种城市内涝风险预警装置，其结构原理如图4所示。参见图4，该城市内涝风险预警装置具有一个嵌入式控制器MCU，该嵌入式控制器MCU构成一个控制器，采用低功耗32位ARM处理器，其接收来自水位传感器的水位开关量信号及水位模拟量信号以及GPS定位模块输出的GPS信号，对装置所在地点的城市内涝风险程度进行评估，并发送到数据显示及声光警示模块进行显示。数据显示及声光警示模块采用宽屏LCD的方式展示当前内涝水位信息，根据规则对当前局部内涝风险进行判断，当内涝情况判断为红色时发出声音警示，同时闪烁LED灯进行告警。内涝风险严重程度判断规则如表1所示。表1内涝风险程度判断规则为实现就地水位控制，MCU可以向就地控制水泵输出泵变频信号从而对水位进行控制。泵变频信号输出的频率大小跟当前内涝风险程度正相关，当内涝风险程度越高时，频率越高，反之，则输出频率较低。MCU还可以通过数据无线通讯的方式(如无线GPRS通讯等)将水位数据、位置数据、泵变频信号及内涝风险评级数据发送到远程监控中心，也可以通过数据无线通讯方式接收远程监控中心的控制指令，实现远程对内涝地点的控制和调度。此外，MCU还可以通过有线数据通讯方式(如RS232通讯等)与外界通讯，如现场短距离调试和现场对设备控制等。水位传感器结构如图1所示，外部为传感器外壳1。传感器外壳1采用ABS塑料材料制成。传感器外壳1下方有两个传感器固定螺孔3，分左右设置，通过该传感器固定螺孔可以将传感器牢固的固定。传感器内部设置有U型的测量槽5，在测量槽5的下方设有导流孔4，测量槽5通过导流孔4与外部待测环境连通。传感器采用两个测量杆实现水位检测，分别为左测量杆2和右测量杆3。如图2所示，左测量杆2插在测量槽5的左侧，采用直径5mm的铜杆制作，从该测量杆引出接线与地端连接。左测量杆2能够保持测量装置的结构重心平衡稳定作用，另外在有些测量场合可以在左测量杆2上直接标识刻度，直接人眼观察，此时外壳上需设置相应的观测区。右测量杆6插在测量槽5的右侧，采用直径5mm绝缘塑料杆作为支撑体，表面涂聚硅氧烷超疏水剂形成疏水界面，该疏水界面可以防止多次测量以后水残留在电阻丝中影响测量精度，然后采用截面面积1mm2镍铬合金电阻丝绕制在杆上。传感器的电气原理图如图3所示。从右测量杆6的上端引出接线，作为水位模拟量输出点S1，S1通过限流电阻R1与电源正极相连。此外，在右测量杆6杆身的不同高度处分别引出接线，作为水位开关量输出点S2、S3、S4，水位开关量输出点S2、S3、S4分别通过上拉电阻R3、R4、R5与电源正极相连。右测量杆6的下方则通过接线与地端连接。本实施例中，电源为+5V，R1的阻值51欧，R2为右测量杆6的电阻丝阻值，也为51欧，R3、R4、R5的阻值为10k。传感器的水位模拟量测量原理如下：当被测水体从导流孔4进入测量槽5中，S1点输出电压值V可以通过下式计算:V＝5*(R2’+R2”//R)/(R1+R2’+R2”//R)上式中，R1为限流电阻值，R2’为右测量杆6电阻丝在水面以上部分的电阻值，R2”为右测量杆6电阻丝在水面以下部分的电阻值，R为水的电阻值，R2”//R表示R2”与R的并联阻值。由于水的电阻值R很小，且相比R2”小很多，故S1点输出电压值计算公式可以进一步简化为：V＝5*(R2’)/(R1+R2’)因此，通过测量V值就可以求出右测量杆6电阻丝在水面以上部分的电阻R2’，再根据R2’占整个R2比例可以求出水深度，具体公式如下：h＝H*(R2’/R2)上式中，h是水深度，H是右测量杆6的高度。传感器的水位开关量测量原理如下：当水位淹没S2、S3、S4开关量输出点之前，这些点输出高电平，当淹没之后，这些点输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市内涝风险预警装置，包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号，其特征在于：所述水位数据信号包括水位模拟量信号，所述水位传感器，包括外壳，在传感器内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地。

【技术特征摘要】
1.一种城市内涝风险预警装置，包括控制器及水位传感器，所述控制器接收来自水位传感器输出的水位数据信号，其特征在于：所述水位数据信号包括水位模拟量信号，所述水位传感器，包括外壳，在传感器内部设有测量槽，测量槽通过导流孔与外部待测环境连通，测量槽内设置第一测量杆和第二测量杆，其中第一测量杆为金属接地杆，第二测量杆为电阻杆，其上端为水位模拟量输出点、通过限流电阻与电源正极相连，下端接地。2.根据权利要求1所述的城市内涝风险预警装置，其特征在于：所述水位数据信号还包括水位开关量信号，所述水位传感器的第二测量杆杆身不同高度处作为水位开关量输出点，各水位开关量输出点分别通过上拉电阻与电源正极相连。3.根据权利要求2所述的城市内涝风险预警装置，其特征在于：所述水位传感器的第一测量杆上设有水位刻度，外壳上相应设置观测区。4.根据权利要求2所述的城市内涝风险预警装置，其特征在于：所述水位传感器的第二测量杆由支撑体以及绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓涛，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32