一种基于云服务器的道路积水监测系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于云服务器的道路积水监测系统及方法，目的在于：能够将道路积水数据完全开放给各类用户共享，同时城市道路、交通、气象等管理部门能够接收实时道路积水数据，所采用的技术方案为：利用压力传感器采集道路积水数据，并将道路积水数据发送至第一微处理器；第一微处理器对道路积水数据进行处理，并通过无线射频发送模块将道路积水数据发送至显示模块的无线射频接收模块，无线射频接收模块将道路积水数据发送至第二微处理器，第二微处理器对道路积水数据进行处理，并通过显示屏显示；同时，第一微处理器将道路积水数据通过GPRS模块上传至云服务器，实现数据的开放和共享。
【专利说明】-种基于云服务器的道路积水监测系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及道路积水监测【技术领域】，具体设及一种基于云服务器的道路积水监测 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 云服务器，又称云计算服务器或云主机，采用ECS巧lastic Compute Service,处 理能力可弹性伸缩的计算服务）技术，其管理方式比一般物理服务器更简单高效。由于其 便捷的远程维护、快速的部署与供应能力、可快速进行业务扩容和低廉的租用价格，具有价 格低、安全可靠、免费快速备案、操作简单、数据迁移方便等优点，因此广泛地应用于用户群 体庞大或对主机应用需求日益增加的领域。
[0003] 近年来强降雨引起的城市道路低珪处存在大量积水的现象，加之大量积水无法在 短时间内迅速排走，若无相应的监测和提示装置进行疏导，将会严重影响群众的正常出行， 甚至威胁到生命财产安全。现有的道路积水监测装置能够对道路积水进行实时监测并上传 到主机，通过主机进行处理并将数据通过GSM或GPRS网络发送。但该套系统实质是一个封 闭的局域网，获得的数据是非开放的、不共享的；加之缺少相应客户终端使个人可及时获取 路况信息，致使城建部口、气象管理部n、司机W及普通出行人员无法及时、同步获得信息， 因此造成了数据资源的浪费。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种能够将道路积水数据完全开放给各 类用户共享，同时城市道路、交通、气象等管理部口能够接收实时道路积水数据的基于云服 务器的道路积水监测系统及方法。
[0005] 为了实现W上目的，本发明的系统所采用的技术方案为：
[0006] 一种基于云服务器的道路积水监测方法，包括W下步骤：利用压力传感器采集道 路积水数据，并将道路积水数据发送至第一微处理器；第一微处理器对道路积水数据进行 处理，并通过无线射频发送模块将道路积水数据发送至显示模块的无线射频接收模块，无 线射频接收模块将道路积水数据发送至第二微处理器，第二微处理器对道路积水数据进行 处理，并通过显示屏显示；同时，第一微处理器将道路积水数据通过GPRS模块上传至云服 务器，实现数据的开放和共享。
[0007] 所述的第二微处理器能够通过GPRS模块接收云服务器中的公共信息，并通过显 示屏显示。
[000引所述的云服务器具有独立的数据空间、独享带宽、内存、CPU,具有足够的网页空 间，支持多种网站开发语言。
[0009] 所述的云服务器的传输层采用面向连接的TCP/IP协议进行数据传输。
[0010] 所述的云服务器的应用层采用HTTP协议，客户端向云服务器端发送一次请求，云 服务器端响应、处理中断请求后即断开连接，一方面绑定GPRS模块端口并监听；另一方面 等待接收客户浏览器的连接请求，同时根据请求做出相应处理，向客户端浏览器发送响应 信息，关闭TCP连接，实现GPRS模块与互联网的传输数据功能W及报文的显示功能。
[0011] 所述的GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，首先将GPRS模块配置到GPRS网 络模式进行拨号连接，然后在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成 功后ISP会GPRS模块分配一个临时IP地址，此时能够在外围配上相应通信协议与云服务 器端进行通信，GPRS模块将数据经TCP协议上传至云服务器，用户基于HTTP协议，通过浏 览器访问相关数据。
[0012] 所述的第一微处理器和第二微处理器能够分别对无线射频发送模块和无线射频 发送模块按SPI串口协议配置，并通过天线接收数据。
[0013] 所述的无线射频发送模块和无线射频接收模块能够进行软件设计地址。
[0014] 所述的无线射频发送模块和无线射频接收模块的射频室外通信距离大于500米。
[0015] 一种基于云服务器的道路积水监测系统，包括监测终端和云服务器，监测终端包 括水位监测仪和显示模块，水位监测仪包括依次连接的压力传感器、第一微处理器、无线射 频发送模块、和GPRS模块，显示模块包括依次连接的无线射频接收模块、第二微处理器和 显示屏，压力传感器采集道路积水数据，并发送到第一微处理器处理后，经过无线射频发送 模块发送至显示模块的无线射频接收模块，无线射频接收模块将道路积水数据发送至第二 微处理器，第二微处理器对道路积水数据进行处理，并通过显示屏显示，同时第一微处理器 通过GPRS模块将数据上传至云服务器，或者第二微处理器通过GPRS模块从云服务器获取 数据，能够实现数据的开放和共享。
[0016] 与现有技术相比，本发明的方法中，通过压力传感器采集道路积水数据，道路积水 数据经第一微处理器处理后，通过无线射频发送模块发送到显示模块，显示模块通过无线 射频接收模块接收，道路积水数据经过第二微处理器处理后，由显示屏显示，行人车辆等能 够直观的看到预警信息；同时第一微处理器通过GPRS模块将道路积水数据上传至云服务 器，实现数据的开放和共享，本发明实现了道路积水信息的实时发布、预警、开放和共享。上 传至云服务器的数据一方面可W为城市道路、交通、气象等部口提供实时数据，另一方面可 W为其他有此需求的个人用户提供出行依据，此外还可W为车载导航进行应用功能的扩 充。
[0017] 进一步，第二微处理器能够通过GPRS模块接收云服务器中的公共信息，并通过显 示屏显示，通过云服务器城市气象、交通、道路等管理部口不但可W接收实时数据，还可W 发布重要的道路状况、天气状况等信息，对行人出行提供便利。
[0018] 进一步，云服务器提供独立的数据空间；可用于创建数据库，存储各个监测模块传 来的水位数据；提供独享带宽、内存、CPU等，可提高数据传输速率；具有较大网页空间，支 持多种网站开发语言，方便进行网页设计，更重要的是其租用价格低于传统服务器，具有快 速供应和部署能力。
[0019] 更进一步，云服务器为数据传输及共享提供了平台，采用面向连接的TCP/IP协议 进行数据传输。传输需要经过=个阶段；与云服务器建立连接，数据传输，终止连接。监测 点的数据经压力传感器采集后发送至微处理器，微处理器对数据进行编码、封装等处理后 传输至GPRS模块，同时向云服务器发出数据传输请求，进一步保证了检测方法的可靠性。
[0020] 更进一步，云服务器的应用层采用HTTP协议，客户端向云服务器端发送一次请 求，云服务器端响应、处理中断请求后即断开连接，一方面绑定GPRS模块端口、监听，在收 到传输请求后建立连接，GPRS模块向服务器发送数据，云服务器接收并保存数据到相应的 数据库；另一方面等待接收客户浏览器的连接请求，当有客户端连接请求时，接收、分析请 求信息，解析出请求的方法、U化目标、可选的查询信息及表单信息等，同时根据请求做出相 应处理，向客户端浏览器发送响应信息，关闭TCP连接，实现GPRS模块与互联网的传输数据 功能W及报文的显示功能。
[0021] 更进一步，GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，将GPRS模块配置到GPRS网络 模式进行拨号连接，在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP 会GPRS模块分配一个临时IP地址，此时可在外围配上相应通信协议与服务器端进行通信。 GPRS模块将数据经TCP协议上传至云服务器，用户基于HTTP协议，通过浏览器访问相关数 据。由于HTTP协议是一种详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则，相比于 传统的Socket监听，该协议可W方便快捷的部署在分布式各节点中，并且不需要专口的传 输协议定制。
[0022] 更进一步，微处理器对无线射频模块按SPI串口协议配置后，通过天线接收数据， 由于无线射频模块可进行软件设计地址，编程方便，并且射频室外通信距离大于500米，满 足通信要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本发明系统的原理图；
[0024] 图2为云服务器工作流程图；
[0025] 图3为本发明系统的结构示意图；
[0026] 图4为本发明方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[002引一种基于云服务器的道路积水监测方法，包括W下步骤：利用压力传感器采集道 路积水数据，并将道路积水数据发送至第一微处理器；第一微处理器对道路积水数据进行 处理，并通过无线射频发送模块将道路积水数据发送至显示模块的无线射频接收模块，无 线射频接收模块将道路积水数据发送至第二微处理器，第二微处理器对道路积水数据进行 处理，并通过显示屏显示；同时，第一微处理器将道路积水数据通过GPRS模块上传至云服 务器，实现数据的开放和共享。第二微处理器能够通过GPRS模块接收云服务器中的公共信 息，并通过显示屏显示。
[0029] 云服务器具有独立的数据空间、独享带宽、内存、CPU,具有较大网页空间，支持多 种网站开发语言。云服务器传输层采用面向连接的TCP^P协议进行数据传输，云服务器 的应用层采用HTTP协议，客户端向云服务器端发送一次请求，云服务器端响应、处理中断 请求后即断开连接，一方面绑定GPRS模块端口并监听；另一方面等待接收客户浏览器的连 接请求，同时根据请求做出相应处理，向客户端浏览器发送响应信息，关闭TCP连接，实现 GPRS模块与互联网的传输数据功能W及报文的显示功能。
[0030] 第一微处理器和第二微处理器能够分别对无线射频发送模块和无线射频发送模 块按SPI串口协议配置，并通过天线接收数据。无线射频发送模块和无线射频接收模块能 够进行软件设计地址。无线射频发送模块和无线射频接收模块的射频室外通信距离大于 500米。第一微处理器用于对采集到的数据进行处理，控制无线射频发送模块和GPRS模块。 第二微处理器用于控制无线射频接收模块，并控制显示屏进行数据信息显示。
[0031] GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，首先将GPRS模块配置到GPRS网络模式 进行拨号连接，然后在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP 会GPRS模块分配一个临时IP地址，此时能够在外围配上相应通信协议与云服务器端进行 通信，GPRS模块将数据经TCP协议上传至云服务器，用户基于HTTP协议，通过浏览器访问 相关数据。
[0032] 一种基于云服务器的道路积水监测系统，包括监测终端和云服务器，监测终端包 括水位监测仪和显示模块，水位监测仪包括依次相连的压力传感器、第一微处理器、无线射 频发送模块和GPRS模块，显示模块包括依次连接的无线射频接收模块、第二微处理器和显 示屏，压力传感器采集道路积水数据，并发送到第一微处理器处理后，经过无线射频发送模 块发送至显示模块的无线射频接收模块，无线射频接收模块将道路积水数据发送至第二微 处理器，第二微处理器对道路积水数据进行处理，并通过显示屏显示，同时第一微处理器通 过GPRS模块将数据上传至云服务器，或者第二微处理器通过GPRS模块从云服务器获取数 据，能够实现数据的开放和共享。
[0033] 参见图1，本发明系统包括监测装置和云服务器，用于为需要相关信息的个人用户 和城市道路、交通、气象等管理部口提供开放、共享的数据。监测终端设置于城市道路需要 进行积水检测的路段，如城市立交桥下或者下穿隧道。云服务器为可租用的计算服务平台。 个人用户为机动车司机、行人W及拥有可联网设备的需要获取数据者。
[0034] 参见图2,云服务器主要完成接收、存储、处理及共享来自GPRS模块传来的数据。 云服务器提供独立的数据空间；可用于创建数据库，存储各个监测模块传来的水位数据； 提供独享带宽、内存、CPU等，可提高数据传输速率；具有较大网页空间，支持多种网站开发 语言，方便进行网页设计。更重要的是其租用价格低于传统服务器，具有快速供应和部署能 力。云服务器为数据传输及共享提供了平台，为了进一步保证可靠性，云服务器的网络结构 中的传输层采用面向连接的TCP/IP协议进行数据传输。传输需要经过=个阶段：与云服务 器建立连接，数据传输，终止连接。
[0035] 如图2所示，云服务器开始工作时，首先需要进行设备和系统的初始化，为后面所 需的监测终端连接、监测数据传输和用户请求响应等做准备。初始化完成后，云服务器需要 与监测终端建立连接，监听客户端请求。当监测点的水位到达压力传感器的位置时，会触 发压力传感器，当监测点所处位置有积水现象发生，即监测到的压力大于设定值，压力传感 器将水深静压力信号转换为电信号传输给第一微处理器，W便对接收到的传输信号进行数 据处理，其中压力传感器毫伏信号转换为标准电压0?5V，水深与电压信号的对应关系为 其中H代表水深，单位为m，U代表电压信号，单位为V。水位数据经压力传感器 采集后发送至第一微处理器，第一微处理器对数据进行编码、封装等处理后传输至GPRS模 块，同时向云服务器发出数据传输请求。云服务器一方面绑定GPRS模块端口、监听，在收到 传输请求后建立连接，GPRS模块向云服务器发送数据，云服务器接收并保存数据到相应的 数据库，并在有需要时将缓存的监测数据进行调用。另一方面云服务器监听客户端请求，当 有客户端连接请求时，云服务器接收、分析请求信息，解析出请求的方法、U化目标、可选的 查询信息及表单信息等，根据请求做出应答和处理，之后调用监测数据，解码和显示监测数 据，完成对中断响应、处理的功能。至此云服务器的工作流程结束，实现了 GPRS模块与互联 网的传输数据功能W及报文的显示功能。
[0036] 参见图3,本发明系统包括监测终端和云服务器，当压力传感器检测到道路积水水 位数据后发送至第一微处理器，第一微处理器处理后通过无线射频发送模块将数据发送至 显示模块，显示模块的无线射频接收模块将道路积水数据发送至第二微处理器，第二微处 理器对道路积水数据进行处理，并通过显示屏显示，同时第一微处理器通过GPRS模块将数 据上传至云服务器，或者第二微处理器通过GPRS模块从云服务器获取数据，微处理器对无 线射频模块按SPI串口协议配置后通过天线接收数据，由于无线射频模块可进行软件设计 地址，编程方便，并且射频室外通信距离可达500米，满足通信要求。系统采用GPRS网络进 行数据传输，将GPRS模块配置到GPRS网络模式进行拨号连接，在ISP返回PPP链路配置请 求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP会GPRS模块分配一个临时IP地址，此时可在 外围配上相应通信协议与云服务器端进行通信。GPRS模块将数据经TCP协议上传至云服务 器，基于HTTP协议，移动设备、车载导航、个人用户W及城市道路、交通、气象等部口通过浏 览器访问相关数据。由于HTTP协议是一种详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通 信的规则，相比于传统的Socket监听，该协议可W方便快捷的部署在分布式各节点中，并 且不需要专口的传输协议定制。
[0037] 参见图4,压力传感器采集到道路积水数据后发送到微处理器进行处理，微处理器 将处理后的数据W无线射频发送模块发送至无线射频接收模块，在显示屏上显示。与此同 时，微处理器将处理后的数据发送至GPRS模块，经GPRS模块将数据分组成一定长度的数据 包，每个分组有一个分组头，其中的地址标志指明该分组发送的目的地。在每个数据包到达 时根据数据包中的信息寻找一个可用的信道资源将该组数据发送至云服务器处。云服务器 处储存的数据可供个人用户使用，并显示在显示屏上。此外，城市气象、交通、道路等管理部 口不但可W接收实时数据，还可W发布重要的道路状况、天气状况等信息。
【权利要求】
1. 一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用压力传 感器采集道路积水数据，并将道路积水数据发送至第一微处理器；第一微处理器对道路积 水数据进行处理，并通过无线射频发送模块将道路积水数据发送至显示模块的无线射频接 收模块，无线射频接收模块将道路积水数据发送至第二微处理器，第二微处理器对道路积 水数据进行处理，并通过显示屏显示；同时，第一微处理器将道路积水数据通过GPRS模块 上传至云服务器，实现数据的开放和共享。
2. 根据权利要求1所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的第二微处理器能够通过GPRS模块接收云服务器中的公共信息，并通过显示屏显示。
3. 根据权利要求1所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的云服务器具有独立的数据空间、独享带宽、内存和CPU，支持多种网站开发语言。
4. 根据权利要求3所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的云服务器的传输层采用面向连接的TCP/IP协议进行数据传输。
5. 根据权利要求4所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的云服务器的应用层采用HTTP协议，客户端向云服务器端发送一次请求，云服务器端响 应、处理中断请求后即断开连接，一方面绑定GPRS模块端口并监听；另一方面等待接收客 户浏览器的连接请求，同时根据请求做出相应处理，向客户端浏览器发送响应信息，关闭 TCP连接，实现GPRS模块与互联网的传输数据功能以及报文的显示功能。
6. 根据权利要求5所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，首先将GPRS模块配置到GPRS网络模式进行拨号 连接，然后在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP会GPRS模 块分配一个临时IP地址，此时能够在外围配上相应通信协议与云服务器端进行通信，GPRS 模块将数据经TCP协议上传至云服务器，用户基于HTTP协议，通过浏览器访问相关数据。
7. 根据权利要求1所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的第一微处理器和第二微处理器能够分别对无线射频发送模块和无线射频发送模块按SPI 串口协议配置，并通过天线接收数据。
8. 根据权利要求7所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的无线射频发送模块和无线射频接收模块能够进行软件设计地址。
9. 根据权利要求8所述的一种基于云服务器的道路积水监测方法，其特征在于：所述 的无线射频发送模块和无线射频接收模块的射频室外通信距离大于500米。
10. -种基于云服务器的道路积水监测系统，其特征在于：包括监测终端和云服务器， 监测终端包括水位监测仪和显示模块，水位监测仪包括依次连接的压力传感器、第一微处 理器、无线射频发送模块和GPRS模块，显示模块包括依次连接的无线射频接收模块、第二 微处理器和显示屏，压力传感器采集道路积水数据，并发送到第一微处理器处理后，经过无 线射频发送模块发送至显示模块的无线射频接收模块，无线射频接收模块将道路积水数据 发送至第二微处理器，第二微处理器对道路积水数据进行处理，并通过显示屏显示，同时第 一微处理器通过GPRS模块将数据上传至云服务器，或者第二微处理器通过GPRS模块从云 服务器获取数据，能够实现数据的开放和共享。
【文档编号】G01F23/14GK104486428SQ201410797730
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】段晨东, 祁霞, 李婷, 宋苏臣, 袁野, 刘晨, 王珂, 薛周舟, 耿博望, 俞竣瀚 申请人:长安大学