专利名称：道路积水智能处置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及道路积水警示与处置技术。
背量技术位于洼地、涵洞等处的道路在特定条件下(例如暴雨、台风等)可能会产生积水，当积水深度较浅时，车辆、行人尚可通行；当积水深度较深时，则车辆、行人都难以通行；而当积水深度太深时，车辆、行人都不能通行，如果此时车辆、行人不幸滞留在该路段，则甚至可能造成灾难性事故。所以，为了保障道路的通行安全，对于容易形成积水的路段，应设置路面水位探测装置，配备相应的水位警示装置、排水装置和路障装置，实时地探测水位，并根据实际水位情况予以警示并适时启动排水装置，在水位深度达到危及人身安全的深度时，自动地启动路障设置系统，防止车辆、行人进入该危险路段，确保不发生安全事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种道路积水智能处置系统，应用于道路上，例如应用于公路上，实时监测道路积水情况，并根据实际水位采取适当措施来保障道路通行安全或禁止通行。为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是:一种道路积水智能处置系统，包括道路积水深度传感器、控制器、报警装置、水泵以及由电动机拖动的路障装置，所述传感器与控制器电联结，传感器包括第一干簧管和第二干簧管，第一干簧管导通且第二干簧管不导通时对应低水位状态，第一干簧管和第二干簧管均导通时对应中水位状态，第一干簧管不导通且第二干簧管导通对应高水位状态；所述控制器分别与报警装置、水泵和路障装置中的电动机电联结；所述控制器包括信号接收电路、信号处理电路和执行电路；所述信号接收电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器的线包通电且第二继电器的线包不通电时对应低水位状态，第一继电器的线包和第二继电器的线包均通电时对应中水位状态，第一继电器的线包不通电且第二继电器的线包通电时对应高水位状态；所述信号处理电路包括第三继电器、第四继电器和第五继电器，第三继电器的线包通电且第四继电器和第五继电器的线包不通电时对应低水位状态，第四继电器的线包通电且第三继电器和第五继电器的线包不通电时对应中水位状态，第五继电器线包通电且第四继电器和第三继电器的线包不通电时对应高水位状态；执行电路包括低水位状态执行电路、中水位状态执行电路和高水位状态执行电路；低水位状态执行电路启动时，启动一台水泵排水，报警装置中的显示屏显示包括“道路积水，谨慎驾驶”内容的信息冲水位状态执行电路启动时，启动两台水泵排水，报警装置中的显示屏显示包括“道路积水较深，车辆不能通行”内容的信息；高水位状态执行电路启动时，启动三台水泵排水，报警装置中的显示屏显示包括“道路积水严重，禁止车辆通行”内容的信息，同时启动路障装置设置路障。进一步地:所述报警装置还包括发声喇叭。进一步地:所述信号接收电路还包括第一电极和第二电极，所述传感器的第一干簧管的一端和第二干簧管的一端串联电联结，从串联的中点引出第二导线与信号接收电路中的第一电极电联接；从第一干簧管的另一端引出第一导线与信号接收电路中的第一继电器线包的一端电联接，从第二干簧管的另一端引出第三导线与信号接收电路中的第二继电器线包的一端电联接，将第一继电器线包的另一端和第二继电器线包的另一端电联接并将连接点作为信号接收电路中的第二电极，在第一电极和第二电极之间加上安全电压。进一步地:所述信号处理电路中的第三继电器线包、第四继电器线包和第五继电器线包采用相互并联的方式电联结，在并联后的两端加上安全电压，在第三继电器线包的支路上串接第一继电器的常开触点和第二继电器的常闭触点，在第四继电器线包的支路上串接第一继电器和第二继电器的常开触点，在第五继电器线包的支路上串接第一继电器的常闭触点和第二继电器的常开触点。进一步地:所述低水位状态执行电路包括2个相互并联电联结的继电器线包，并联后的一端作为一个电极，另一端与第三继电器的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上安全电压，此2个并联联接的继电器分别控制一台水泵的启停和控制报警装置中的显示屏显示“道路积水，谨慎驾驶”信息。进一步地:所述中水位状态执行电路包括3个相互并联电联结的继电器线包，并联后的一端作为一个电极，另一端与第四继电器的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上安全电压，此3个并联联接的继电器分别控制2台水泵的启停和控制报警装置中的显示屏显示“道路积水较深，车辆不能通行”信息。进一步地:所述高水位状态执行电路包括5个相互并联电联结的继电器线包，并联后的一端作为一个电极，另一端与第五继电器的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上安全电压，此5个并联联接的继电器分别控制3台水泵的启停，控制报警装置中的显示屏显示“道路积水严重，禁止车辆通行”信息，以及控制路障装置中的电动机启停。进一步地:所述显示屏设置在距离积水路段200米之外的醒目位置，将积水情况向将要进入该路段的车辆驾驶员或行人警示。进一步地:所述水泵用于抽排道路积水，低水位状态时开启I台，中水位状态时开启两台，高水位状态时开启3台或4台或5台。进一步地:所述控制器还包括信号输出电路，信号输出电路中包括单片机和输出接口，其能够对取自信号处理电路中的低水位信号、中水位信号和高水位信号进行处理，使其成为便于计算机能够方便识别的数字信号，向公路信息网的中心处理系统输送道路积水信息。进一步地:所述路障装置在启动后，具有有效防止车辆强行驶入该积水路段的功倉泛。上述技术方案中，所述第一干簧和第二干簧管可以分别用第一霍尔元件和第二霍尔元件替换。采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果:1.在被监控的路段出现低水位状态时，即道路有少量积水的状态，可以向即将进入该积水路段的车辆驾驶员或行人警示道路积水信息，提醒车辆驾驶员和行人谨慎通行。2.在被监控的路段出现中水位状态时，即道路积水较多的状态，可以向即将进入该积水路段的车辆驾驶员或行人警示道路积水信息，告知车辆驾驶员和行人不能通行。3.在被监控的路段出现高水位状态时，即道路积水很深，如强行通过则可能有人身危险的状态，可以向即将进入该积水路段的车辆驾驶员或行人警示道路积水严重信息，告知车辆驾驶员和行人该路段已被禁止通行，并自动启动路障装置设置路障，杜绝强行通过情况发生，从而有效地防止因道路积水而出现人身和车辆的安全事故。4.单片机只在信号输出电路中使用，所以，即使单片机出现故障，系统也能正常地开启水泵，及时将积水从道路上排走。
图1为本发明实施例1的系统原理示意图。图2为实施例1中传感器和接收电路中继电器线包的电气原理示意图。图3为实施例1中信号处理电路中的继电器线包和接收电路中继电器触点的电气原理示意图。图4为实施例1中低水位执行电路中的继电器线包的电气原理示意图。图5为实施例1中中水位执行电路中的继电器线包的电气原理示意图。图6为实施例1中高水位执行电路中的继电器线包的电气原理示意图。图7为实施例1中第一水泵的电气控制原理示意图。图8为实施例1中第二水泵的电气控制原理示意图。图9为实施例1中第三水泵的电气控制原理示意图。图10为实施例1中路障装置中的电机电气控制原理示意图。图11为实施例1中显示屏的电气控制原理示意图。图12为实施例1中的信号输出电路框图与低水位、中水位和高水位信号源的示意图。附图中的标号为:地面1、传感器2、第一干簧管2-1、第二干簧管2-2、第一导线2_3、第二导线2_4、第三导线2-5、控制器3、水泵4、第一水泵4-1、第二水泵4-2、第三水泵4_3、报警装置5、显示屏5-1、第一存储器5-2、第二存储器5-3、第三存储器5-4、电机6、接收电路7、第一继电器线包7-1、第二继电器线包7-2、第三继电器线包8-1、第四继电器线包8-2、第五继电器线包8-3、低水位执行电路继电器线包9-1、低水位执行电路继电器线包9-2、中水位执行电路继电器线包10-1、中水位执行电路继电器线包10-2、中水位执行电路继电器线包10-3、高水位执行电路继电器线包11-1、高水位执行电路继电器线包11-2、高水位执行电路继电器线包11-3、高水位执行电路继电器线包11-4、高水位执行电路继电器线包11-5、信号输出电路12、信号输出接口 12-1。
具体实施例方式为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。实施例一见图1-11，一种道路积水智能处置系统，包括道路积水深度传感器2、控制器3、水泵4、报警装置5以及由电机6拖动的路障装置，控制器3分别与传感器2、报警装置5、水泵4和路障装置中的电机6电联结，控制器3包括信号接收电路、信号处理电路、信号输出电路和执行电路，执行电路包括低水位状态执行电路、中水位状态执行电路和高水位状态执行电路，水泵4包括第一水泵4-1、第二水泵4-2和第三水泵4-3。所述信号接收电路包括第一电极、第二电极、第一继电器和第二继电器，传感器2包括第一干簧管2-1和第二干簧管2-1，第一干簧管2-1的一端和第二干簧管2-2的一端电联结，从联接点引出第二导线2-4与信号接收电路中的第一电极电联接；从第一干簧管2-1的另一端引出第一导线2-3与信号接收电路中的第一继电器线包7-1的一端电联接，从第二干簧管2-2的另一端引出第三导线2-5与信号接收电路中的第二继电器线包7-2的一端电联接，将第一继电器线包7-1的另一端和第二继电器线包7-2的另一端电联接并将连接点作为信号接收电路中的第二电极，在第一电极和第二电极之间加上24V直流电压，第一继电器用代号CJl表不,第二继电器用代号CJ2表不。所述信号处理电路包括第三继电器、第四继电器和第五继电器，将第三继电器线包8-1、第四继电器线包8-2和第五继电器线包8-3采用相互并联的方式电联结，在并联后的两端加上24V直流电压，在第三继电器线包8-1的支路上串接第一继电器CJl的常开触点和第二继电器CJ2的常闭触点，在第四继电器线包8-2的支路上串接第一继电器CJl和第二继电器CJ2的常开触点，在第五继电器线包8-3的支路上串接第一继电器CJl的常闭触点和第二继电器CJ2的常开触点，第三继电器用代号CJ3表示，第四继电器用代号CJ4表不，第五继电器用代号CJ5表不。所述低水位状态执行电路包括2个相互并联电联结的继电器线包9-1和继电器线包9-2 (图4)，并联后的一端作为一个电极，另一端与第三继电器CJ3的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上24V的直流电压，此2个并联联接的继电器分别用代号用CJ31和CJ32表示；继电器CJ31的三个常开触点分别串接在水泵4-1的电机的三相电源启动电路中(图7)，控制水泵4-1的启停；继电器CJ32的两个常开触点分别串接在显示屏5-1的电源电路中和串接在储存“道路积水，谨慎驾驶”信息的储存器5-2的联接线路中(图11)。所述中水位状态执行电路包括3个相互并联电联结的继电器线包10-1、继电器线包10-2和继电器线包10-3(图5)，并联后的一端作为一个电极，另一端与第四继电器CJ4的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上24V的直流电压，此2个并联联接的继电器分别用代号用CJ41、CJ42和CJ43表示。继电器CJ41的三个常开触点分别串接在水泵4-1的电机的三相电源启动电路中控制水泵4-1的启停(图7);继电器CJ42的三个常开触点分别串接在水泵4-2的电机的三相电源启动电路中(图8)控制水泵4-2的启停；继电器CJ43的两个常开触点分别串接在显示屏5-1的电源电路中和串接在储存“道路积水较深，车辆不能通行”信息的储存器5-3的联接线路中(图11)。所述高水位状态执行电路包括5个相互并联电联结的继电器线包11-1、继电器线包11-2、继电器线包11-3、继电器线包11-4和继电器线包11-5(图6)，并联后的一端作为一个电极，另一端与第五继电器CJ5的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上24V的直流电压，此5个并联联接的继电器分别用代号用CJ51、CJ52、CJ53、CJ54、CJ55表示。继电器CJ51的三个常开触点分别串接在第一水泵4_1的电机的三相电源启动电路中控制第一水泵4-1的启停(图7);继电器CJ52的三个常开触点分别串接在第二水泵4-2的电机的三相电源启动电路中控制第二水泵4-2的启停(图8)，继电器CJ53的三个常开触点分别串接在第三水泵4-3的电机的三相电源启动电路中控制第三水泵4-3的启停(图9);继电器CJ54的两个常开触点分别串接在显示屏5-1的电源电路中和串接在储存“道路积水严重，禁止车辆通行”信息的储存器5-3的联接线路中(图11);继电器CJ55的两个常开触点分别串接在路障装置的电机启动电路中(图10)。所述信号输出电路12包括单片机和信号输出接口 12-1，第三继电器CJ3的另一个常开触点、第四继电器CJ4的另一个常开触点以及第五继电器CJ5的另一个常开触点分别和信号输出电路电联结，信号输出电路能够对取自信号处理电路中的低水位信号、中水位信号和高水位信号进行处理，然后从信号输出接口 12-1实时输出使计算机能够方便识别的代表低水位、中水位或高水位的数字信号，向公路信息网的中心处理系统输送道路积水信息。当道路积水出现低水位时，第一干簧管2-1闭合和第二干簧管2-2保持断开，在24V直流电压作用下，第一继电器CJl的线包7-1得电，第二继电器CJ2的线包7-2不得电(图2);于是，在24V直流电压作用下，第一继电器CJl的常开触点闭合而常闭触点断开，第二继电器CJ2的常闭触点保持闭合而常开触点保持断开，第三继电器CJ3的线包8-1得电，第四继电器CJ4的线包8-2和第五继电器CJ5的线包8-3均不得电(图3);于是，第三继电器CJ3的一对常开触点闭合,信号输出电路12对其处理后从信号输出接口 12-1实时输出使计算机能够方便识别的代表低水位的数字信号(图12)，同时，第三继电器CJ3的另一对常开触点闭合，在24V直流电压作用下，使低水位继电器CJ31和CJ32的线包9_1和9_2均得电(图4);于是，a.低水位继电器CJ31的3对常开触点闭合使第一水泵4_1启动开始排水(图7);b.低水位继电器CJ32的2对常开触点闭合接通显示屏电源和接通储存器5-2的信号连接线使显示屏5-1显示“道路积水，谨慎驾驶”信息(图11)。当道路积水出现中水位时，第一干簧管2-1和第二干簧管2-2均闭合，在24V直流电压作用下，第一继电器CJl的线包7-1和第二继电器CJ2的线包7-2均得电(图2);于是，第一继电器CJl和第二继电器CJ2的常开触点均闭合而其常闭触点均断开，在24V直流电压作用下，第四继电器CJ4的线包8-2得电，第三继电器CJ3的线包8-1和第五继电器CJ5的线包8-3均不得电(图3);于是，第四继电器CJ4的一对常开触点闭合，信号输出电路12对其处理后从信号输出接口 12-1实时输出使计算机能够方便识别的代表中水位的数字信号(图12)，同时，第四继电器CJ4的另一对常开触点闭合，在24V直流电压作用下，使中水位继电器CJ41、CJ42和CJ43的线包10-1、10-2和10-3均得电(图5);于是，a.中水位继电器CJ41的3对常开触点闭合使第一水泵4_1启动开始排水(图7)，中水位继电器CJ42的3个常开触点闭合使第二水泵4-2启动开始排水(图8);b..中水位继电器CJ43的2对常开触点闭合接通显示屏电源和接通储存器5-3的信号连接线使显示器显示“道路积水较深，车辆不能通行”信息(图11)。当道路积水出现高水位时，第一干簧管2-1保持断开和第二干簧管2-2闭合，在24V直流电压作用下，第一继电器CJl的线包7-1不得电，第二继电器CJ2的线包7-2得电(图2);于是，第一继电器CJl的常闭触点保持闭合其常开触点保持断开，第二继电器CJ2的常开触点闭合其常闭触点断开，在24V直流电压作用下，第五继电器CJ5的线包8-3得电，第三继电器CJ3的线包8-1和第四继电器CJ4的线包8-2均不得电(图3);于是，第五继电器CJ5的一对常开触点闭合，信号输出电路12对其处理后从信号输出接口 12-1实时输出使计算机能够方便识别的代表高水位的数字信号(图12)，同时，第五继电器CJ5的另一对常开触点闭合，在24V直流电压作用下，使高水位继电器CJ51、CJ52、CJ53、CJ54和CJ55的线包11-1、11_2、11-3、11-4和11_5均得电(图6);于是，a.高水位继电器CJ51的3对常开触点闭合使第一水泵4_1启动开始排水(图7)，高水位继电器CJ52的3对常开触点闭合使第二水泵4-2启动开始排水(图8)，高水位继电器CJ53的3对常开触点闭合使第三水泵4-3启动开始排水(图9);b.高水位继电器CJ54的2对常开触点闭合接通显示屏电源和接通储存器5-3的信号连接线使显示屏5-1显示“道路积水严重，禁止车辆通行”信息(图11);c.高水位继电器CJ55的2对常开触点闭合接通路障装置中的电动机6的启动电路(图10)，启动路障装置，强制阻止车辆和/或行人进入该积水路段。实施例二将实施例一中的第一干簧和第二干簧管分别用第一霍尔兀件和第二霍尔兀件替换，其余要求均与实施例一相同。以上所述的具体实施例，对本发明的技术方案进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.道路积水智能处置系统，其特征在于:包括道路积水深度传感器、控制器、报警装置、水泵和由电动机拖动的路障装置，所述传感器与控制器电联结，传感器包括第一干簧管和第二干簧管，第一干簧管导通且第二干簧管不导通时对应低水位状态，第一干簧管和第二干簧管均导通时对应中水位状态，第一干簧管不导通且第二干簧管导通时对应高水位状态；所述控制器分别与报警装置、水泵和路障装置中的电动机电联结；所述控制器包括信号接收电路、信号处理电路和执行电路；所述信号接收电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器的线包通电且第二继电器的线包不通电时对应低水位状态，第一继电器的线包和第二继电器的线包均通电时对应中水位状态，第一继电器的线包不通电且第二继电器的线包通电时对应高水位状态；所述信号处理电路包括第三继电器、第四继电器和第五继电器，第三继电器的线包通电且第四继电器和第五继电器的线包不通电时对应低水位状态，第四继电器的线包通电且第三继电器和第五继电器的线包不通电时对应中水位状态，第五继电器的线包通电且第四继电器和第三继电器的线包不通电时对应高水位状态；执行电路包括低水位状态执行电路、中水位状态执行电路和高水位状态执行电路；低水位状态执行电路启动时，启动一台水泵排水，报警装置中的显示屏显示“道路积水，谨慎驾驶”信息；中水位状态执行电路启动时，启动两台水泵排水，报警装置中的显示屏显示“道路积水较深，车辆不能通行”信息；高水位状态执行电路启动时，启动三台水泵排水，报警装置中的显示屏显示“道路积水严重，禁止 车辆通行”信息，同时启动路障装置设置路障。
2.根据权利要求1所述的道路积水智能处置系统，其特征在于:所述传感器的第一干簧管的一端和第二干簧管的一端串联电联结，从串联的中点引一根导线与信号接收电路中的第一电极电联接；从第一干簧管的另一端引一根导线与信号接收电路中的第一继电器线包的一端电联接，从第二干簧管的另一端引一根导线与信号接收电路中的第二继电器线包的一端电联接，将第一继电器线包的另一端和第二继电器线包的另一端电联接并将连接点作为信号接收电路中的第二电极，在第一电极和第二电极之间加上安全电压。
3.根据权利要求1所述的道路积水智能处置系统，其特征在于:所述信号处理电路中的第三继电器线包、第四继电器线包和第五继电器线包采用相互并联的方式电联结，在并联后的两端加上安全电压，在第三继电器线包的支路上串接第一继电器的常开触点和第二继电器的常闭触点，在第四继电器线包的支路上串接第一继电器和第二继电器的常开触点，在第五继电器线包的支路上串接第一继电器的常闭触点和第二继电器的常开触点。
4.根据权利要求1所述的道路积水智能处置系统，其特征在于:所述低水位状态执行电路包括2个并联电联结的继电器线包，并联后的一端作为一个电极，另一端与第三继电器的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上安全电压，此2个并联联接的继电器分别控制一台水泵的启停和控制报警装置中的显示屏显示“道路积水，谨慎驾驶”信息。
5.根据权利要求1所述的道路积水智能处置系统，其特征在于:所述中水位状态执行电路包括3个并联电联结的继电器线包，并联后的一端作为一个电极，另一端与第四继电器的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上安全电压，此3个并联联接的继电器分别控制2台水泵的启停和控制报警装置中的显示屏显示“道路积水较深，车辆不能通行”信息。
6.根据权利要求1所述的道路积水智能处置系统，其特征在于:所述高水位状态执行电路包括5个并联电联结的继电器线包,并联后的一端作为一个电极，另一端与第五继电器的常开触点串联电联接后作为另一个电极，在此两个电极之间加上安全电压，此5个并联联接的继电器分别控制3台水泵的启停，控制报警装置中的显示屏显示“道路积水严重，禁止车辆通行”信息，以及控制路障装置中的电动机启停。
7.根据权利要求1所述的道路积水智能处置系统，其特征在于:所述控制器还包括信号输出电路，信号输出电路中包括单片机和输出接口，其能够对取自信号处理电路中的低水位信号、中水位信号和高水位信号进行处理，使其成为便于计算机能够方便识别的数字信号。
8.根据权利要求1-7之一所述的道路积水智能处置系统，其特征在于:所述第一干簧和第二干簧管分别用第一霍尔元件和第二霍尔元件替换。
全文摘要
本发明公开了一种道路积水智能处置系统，其包括道路积水深度传感器、控制器、报警装置、水泵和路障装置；控制器分别与传感器、报警装置、水泵和路障装置中的电机电联结；控制器包括信号接收电路、信号处理电路、信号输出电路和执行电路；执行电路包括低水位状态执行电路、中水位状态执行电路和高水位状态执行电路。当积水达到低水位状态时，启动一台水泵排水，报警装置中的显示屏显示“道路积水，谨慎驾驶”信息；当积水达到中水位状态时，启动两台水泵排水，显示屏显示“道路积水较深，车辆不能通行”信息；当积水达到高水位状态时，启动三台水泵排水，显示屏显示“道路积水严重，禁止车辆通行”信息，同时启动路障装置设置路障。
文档编号E03F1/00GK103147505SQ20131006946
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者俞忠兵 申请人:俞忠兵