一种基于UHFRFID无源标签的城市隧道积水监测系统及监测方法技术方案

一种基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统及监测方法，包括后台主站、积水监测装置，台主站、积水监测装置之间通过5G公用通信网络通信连接；积水监测装置包括无源水深监测标尺、读写器、控制器、警示栏杆、摄像头；无源水深监测标尺上阵列设置有若干UHF RFID无源标签，其粘贴在城市隧道中段侧壁；读写器固定设置在城市隧道中段顶部靠近无源水深监测标尺处；城市隧道积水监测系统工作时，读写器与UHF RFID无源标签之间通过RF空间电磁场耦合进行通信，当城市隧道内有积水时，积水淹没无源水深监测标尺上设置位置较低的UHF RFID无源标签，此时读写器与被积水淹没的UHF RFID无源标签之间无法进行正常通信，据此即可判断隧道内发生积水并计算出积水深度并发出告警。隧道内发生积水并计算出积水深度并发出告警。隧道内发生积水并计算出积水深度并发出告警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统及监测方法


[0001]本专利技术涉及城市交通预警
，具体涉及一种基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统及监测方法。

技术介绍

[0002]随着国内经济的快速发展，国内汽车拥有量迅速提高，因此城市交通拥堵现象也越来越突出；为缓解城市交通拥堵现象，城市内交通立交桥及城市隧道也越来越多；但在夏季多雨季节，城市隧道往往发生积水问题，当积水高度超过一定深度、且机动车驾驶人员不清楚隧道内积水深度的情况下，冒险驾车涉水通过隧道时，极易发生车辆熄火和人员溺水伤亡，给人民生命财产带来巨大损失，因此对城市隧道积水监测是城市交通治理必须解决的一个迫切问题。

技术实现思路

[0003]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统及监测方法，包括后台主站、积水监测装置，台主站、积水监测装置之间通过5G公用通信网络通信连接；积水监测装置包括无源水深监测标尺、读写器、控制器、警示栏杆、摄像头；无源水深监测标尺上阵列设置有若干UHF RFID无源标签，粘贴在城市隧道中段侧壁；读写器固定设置在城市隧道中段顶部、靠近无源水深监测标尺处；控制器固定设置在城市隧道一侧端口外壁；警示栏杆固定设置在城市隧道两侧端口外壁；城市隧道积水监测系统工作时，读写器与UHF RFID无源标签之间通过RF空间电磁场耦合进行通信，当城市隧道内有积水时，积水淹没无源水深监测标尺上部分设置位置较低的UHF RFID无源标签，此时读写器与被积水淹没的UHF RFID无源标签之间无法进行正常通信，据此即可判断隧道内发生积水，并根据被积水淹没的UHF RFID无源标签位置计算出积水深度；当隧道内积水深度达到或超过设定阈值时，控制器控制警示栏杆关闭隧道交通，并向主站发出告警信息。
[0004]为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，包括后台主站、积水监测装置，台主站、积水监测装置之间通过5G公用通信网络通信连接；积水监测装置包括无源水深监测标尺、读写器、控制器、警示栏杆；无源水深监测标尺粘贴在城市隧道中段侧壁，无源水深监测标尺下端与路面平齐，无源水深监测标尺内阵列设置有若干UHF RFID无源标签；读写器固定设置在城市隧道中段顶部、靠近无源水深监测标尺处；控制器固定设置在城市隧道一侧端口外壁；警示栏杆固定设置在城市隧道两侧端口外壁；无源水深监测标尺与读写器通过无线信号通信连接；控制器与读写器、警示栏杆电性连接；城市隧道积水监测系统工作时，读写器与UHF RFID无源标签之间通过RF空间电磁场耦合进行通信，当城市隧道内有积水时，积水淹没无源水深监测标尺上部分设置位置较低的UHF RFID无源标签，此时读写器与被积水淹没的UHF RFID无源标签之间无法进行正常通信，据此即可判断隧道内发生积水，并根据被积水淹没的UHF RFID
无源标签位置计算出积水深度；当隧道内积水深度达到或超过设定阈值时，控制器控制警示栏杆关闭隧道交通，并向主站发出告警信息，主站监控人员通过摄像头拍摄画面查看隧道内情况，如发现有隧道内有熄火车辆和被困人员，则紧急通知隧道附近交通管理人员和消防救援人员，疏导隧道段交通，对隧道内被困人员施加救援，避免发生人员溺水伤亡事故。
[0005]进一步的，无源水深监测标尺包括基材、UHF RFID无源标签、保护材；UHF RFID无源标签纵向阵列固定设置在基材上；保护材覆盖在UHF RFID无源标签表面，与基材固定密封连接；UHF RFID无源标签工作于超高频的860MHz
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930MHz频段，采用反向散射调制方式，正常情况下其最大通信距离可达14米；UHF RFID无源标签工作时，通过天线接收读写器发射的电磁波的信号和能量，驱动UHF RFID无源标签解析、判断读写器发出的广播指令，应答时通过改变UHF RFID无源标签天线的阻抗实现反向散射，将应答信号返回到读写器；无源水深监测标尺在现场安装施工时，直接通过黏胶粘贴在城市隧道中段积水最深处的侧壁上，无需再进行通信线路和电源线路的连接，因此施工及维护都非常方便；另外，无源水深监测标尺上即使有个别UHF RFID无源标签发生损坏，其仍然可以正常使用，因此相较其它水深测量装置具有极高的工作可靠性。
[0006]进一步的，UHF RFID无源标签天线尺寸为8.0*95.0毫米；UHF RFID无源标签设置在基材上时，沿基材长度方向阵列设置，相邻两个UHF RFID无源标签相距2毫米，因此UHF RFID无源标签采用8毫米宽的天线，可实现无源水深监测标尺测量10.0毫米的分辨率，此精度已经完全能够满足城市隧道积水深度监测需求。
[0007]进一步的，基材外表面印刷有水深标识，水深标识方便后台后台主站监测人员通过摄像头直接观察城市隧道内的积水深度。
[0008]进一步的，积水监测装置还设置有摄像头，摄像头与控制器电性连接；当主站发出告警信息时，主站监控人员通过摄像头拍摄画面直接查看隧道内情况，如发现有隧道内有熄火车辆和被困人员，则紧急通知隧道附近交通管理人员和消防救灾人员，疏导隧道段交通，对隧道内被困人员施加救援，避免发生人员溺水伤亡事故。
[0009]进一步的，控制器设有5G通信模块，控制器通过5G通信模块与后台主站通信连接；5G通信具有通信带宽高、时延低、技术成熟可靠、免维护的优点，可通过摄像头动态实时查看隧道内情况；城市隧道积水监测系统在正常工作中，控制器未发出告警信息时，关闭后台主站与积水监测装置之间的通信，以节省5G通信流量，降低城市隧道积水监测系统的运行成本。
[0010]进一步的，无源水深监测标尺上阵列设置的UHF RFID无源标签，以从下至上的排列序号作为ID号，在无源水深监测标尺出厂前预先设置在UHF RFID无源标签内部的EEPROM；在使用中，也可根据具体使用情况通过读写器对无源水深监测标尺上的UHF RFID无源标签的ID号做对应修改。
[0011]进一步的，警示栏杆上设置有声光告警装置，警示栏杆为电动栏杆，当城市隧道积水达到或超过设定阈值时，控制器控制放下警示栏杆，同时发出声光告警，阻止车辆驶入城市隧道内。
[0012]一种基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统的监测方法，其利用读写器与UHF RFID无源标签之间通过RF空间电磁场耦合进行通信的正常与否，实现对城市隧道是
否发生积水的监测；读写器以设定小周期t发出广播指令，每个周期发出的广播指令包含一个UHF RFID无源标签的ID号；所有UHF RFID无源标签接收到读写器发出的广播指令后，解析广播指令中包含的ID号并与自身ID号比对，若与自身的ID号相同时，UHF RFID无源标签将自身ID号返回给读写器予以应答；若与自身的ID号不同时，则不予应答时，此时UHF RFID无源标签的天线和标签芯片间始终处于阻抗共轭匹配状态，天线接收读写器发射的电磁信号能量，并存储于芯片内；当读写器接收到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，其特征是：包括后台主站（1）、积水监测装置（2），台主站（1）、积水监测装置（2）之间通过5G公用无线通信网络通信连接；积水监测装置（2）包括无源水深监测标尺（2.1）、读写器（2.2）、控制器（2.3）、警示栏杆（2.4）；无源水深监测标尺（2.1）粘贴在城市隧道（3）中段侧壁，无源水深监测标尺（2.1）下端与路面平齐；读写器（2.2）固定设置在城市隧道（3）中段顶部、靠近无源水深监测标尺（2.1）处；控制器（2.3）固定设置在城市隧道（3）一侧端口外壁；警示栏杆（2.4）固定设置在城市隧道（3）两侧端口外壁；无源水深监测标尺（2.1）与读写器（2.2）通过无线信号通信连接；控制器（2.3）与读写器（2.2）、警示栏杆（2.4）电性连接。2.根据权利要求1所述基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，其特征是：无源水深监测标尺（2.1）包括基材（2.1.1）、UHF RFID无源标签（2.1.2）、保护材（2.1.3）；UHF RFID无源标签（2.1.2）纵向阵列固定设置在基材（2.1.1）上；保护材（2.1.3）覆盖在UHF RFID无源标签（2.1.2）表面，与基材（2.1.1）固定密封连接。3.根据权利要求2所述基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，其特征是：UHF RFID无源标签（2.1.2）天线尺寸为8.0*95.0毫米，无源水深监测标尺（2.1）测量分辨率为10.0毫米。4.根据权利要求2所述基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，其特征是：基材（2.1.1）外表面印刷有水深标识（2.1.4）。5.根据权利要求1所述基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，其特征是：积水监测装置（2）还设置有摄像头（2.5），摄像头（2.5）与控制器（2.3）电性连接。6.根据权利要求1所述基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，其特征是：控制器（2.3）设有5G通信模块，控制器（2.3）通过5G通信模块与后台主站（1）通信连接。7.根据权利要求2所述基于UHF RFID无源标签的城市隧道积水监测系统，其特征是：无源水深监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雄志，俞心怡，张佳音，程昱凯，裴宇博，张娜，俞向军，张凯，刘耿江，
申请(专利权)人：张雄志，
类型：发明
国别省市：