一种地桩式水位监测装置及水位监测方法与流程

本发明涉及水位监测领域，具体地说，涉及一种地桩式水位监测装置及水位监测方法。

背景技术：

近年来，我国受极端天气的影响，各地均暴雨频发，城市内涝问题日益严重，很多城市在下暴雨的时候出现道路被淹、车库进水等非常严重的情况。在城市排水系统无法快速解决内涝问题的情况下，对可能存在的淹水地区进行及时的监控和预警就显得十分重要。对发出预警的地区可以及时疏导交通，及时通知业主，避免灾难再次发生。

现有的水位监测一般采用浮子式、压力式、超声波式或雷达式等传感器，上述水位传感器在实际应用过程中普遍存在安装和维护复杂，施工难度大，造价高的问题。例如，现有超声波水位计一般都安装在待测位置上方，经常需要专门架设一个支撑杆，因此施工难度大，造价高并且维护不太方便。此外，由于超声波在空气中的传播速度受温度影响较大，需要设计温度补偿，结构相对复杂，成本较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种安装在待测位置下方的地桩式水位监测装置及水位监测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种地桩式水位监测装置，包括外筒体和水位监测单元，所述外筒体固定于待监测水位的地面以下且至少部分设于地面内，所述水位监测单元设于所述外筒体的内部，所述水位监测单元用于识别外筒体外部出现积水时启动监测水位。

进一步的，所述水位监测单元包括水位监测电路和两个水位启动触点，所述两个水位启动触点分别与水位监测电路电连接，所述两个水位启动触点分别露出所述外筒体并间隔设置。

进一步的，还包括密封盖，所述外筒体设有开口，所述密封盖设于所述外筒体的开口处，所述密封盖上设有两个启动触点安装通孔，所述两个水位启动触点分别对应设于两个启动触点安装通孔内并露出密封盖的上表面。

进一步的，所述水位监测单元还包括超声波探头，所述超声波探头与水位监测电路电连接，所述密封盖的内表面上设有探头固定槽，所述超声波探头设于所述探头固定槽内。

进一步的，所述水位监测单元还包括通信模块和/或智能水位监测模块，所述通信模块用于与远程数据中心进行通信和数据交换；所述智能水位监测模块对持续监测到的水位进行数据分析，判断水位变化趋势从而智能改变监测频率，当积水水位长时间保持在某一水平则降低监测频率，当水位急速上涨或下降则增加监测频率。

进一步的，所述密封盖的上表面于对应所述探头固定槽和/或所述启动触点安装通孔的位置形成高于其它表面的区域块。

进一步的，还包括安装环和至少一个密封垫圈，所述密封盖的上表面外周形成匹配该安装环的环形安装部，所述密封垫圈垫设于所述密封盖与所述外筒体之间，所述密封盖与所述外筒体的开口通过所述安装环密封配合。

进一步的，所述安装环的厚度与所述环形安装部的深度相同，

进一步的，所述水位监测单元可拆卸地设于所述外筒体的内部。

进一步的，还包括内筒体，所述内筒体可拆卸地套设于所述外筒体内，所述水位监测单元设于所述内筒体内。

进一步的，所述内筒体与所述外筒体之间设有间隙，外筒体外部出现积水时，积水进入所述间隙。

进一步的，所述外筒体具有较大直径的上端部分、较小直径的下部以及在其之间形成的支撑台，所述支撑台上设有若干螺纹孔，所述内筒体具有与所述外筒体相互配合的结构，所述内筒体和外筒体均设有由上至下的开口，所述内筒体通过外筒体的开口套设进外筒体内。

进一步的，还包括密封盖，所述密封盖密封所述内筒体的开口，以密封所述外筒体的开口。

进一步的，还包括电路固定套筒，所述水位监测单元设于所述电路固定套筒内，所述电路固定套筒设于所述内筒体内。

进一步的，还包括电源和弹性件(例如，电池和弹簧)，所述弹性件和电源分别设置于所述内筒体的内底部与所述电路固定套筒的外底部之间，所述电源与所述水位监测电路电连接。

一种地桩式水位监测方法，将用于监测水位的装置安装于地面以下。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的外筒体固定于待监测水位的地面以下，与现有的安装在待测位置上方的监测装置对比，不需要专门架设一个支撑杆等类似结构。其在安装时，仅需在选定安装点钻一个比外筒体尺寸稍大的安装孔，而后将外筒体固定于安装孔内即可，例如往安装孔内放入适量速干水泥桨，再将水位监测装置放入安装孔内，压平至路面，即完成水位监测装置安装。即水位监测装置像地桩一样安装路面。当需要维护时或当监测点经过城市改造后不再内涝而选择移装水位监测装置时，只需将内筒体取出，外筒体留于原处即可。具有安装维护方便的优点；

(2)水位监测单元密封设于所述外筒体的内部，外筒体外部出现积水时，水位监测单元启动监测水位，即，在外部没有积水的情况下，处于完全静默，进入超低功耗待机状态，当外部有积水时才启动进入监测状态。

附图说明

图1为本发明实施例的地桩式水位监测装置的整体示意图；

图2示出了图1所示的地桩式水位监测装置的立体分解图；

图3示出了图1所示的地桩式水位监测装置的水位检测单元的原理框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：将水位监测装置安装在待测位置下方。

本发明保护一种地桩式水位监测装置，包括：

外筒体，该外筒体在安装时固定在待监测水位的地面的安装孔中；

内筒体，该内筒体可拆卸地套设安装在所述外筒体内，所述内筒体具有一开口；

水位监测单元，该水位监测单元包括水位监测电路、与该水位监测电路电连接的两个启动触点和一超声波探头，所述水位监测单元安装在所述内筒体内；

以及密封盖，该密封盖与所述内筒体的开口密封配合而将所述水位监测单元密封在所述内筒体内；其中，所述密封盖包括设置在内表面的一探头固定槽以及两个间隔开的启动触点安装通孔，所述超声波探头安装在所述探头固定槽中，所述两个启动触点分别密封安装在所述两个启动触点安装通孔并外露于密封盖的上表面，当出现积水时，该两个启动触点连通，所述水位监测单元启动，开始进行监测。

进一步地，所述外筒体具有较大直径的上端部分、较小直径的下部以及在其之间形成的支撑台，所述支撑台上设有若干螺纹孔，所述内筒体具有与所述外筒体相互配合的结构，组装时所述内筒体插入所述外筒体并通过螺丝将所述内筒体固定到所述外筒体内。

进一步地，所述内筒体与所述外筒体之间有间隙，积水能进入该间隙，以对所述水位监测单元进行散热，确保其正常工作。

进一步地，所述密封盖的上表面对应于所述探头固定槽和/或所述启动触点安装通孔的位置形成高于其它表面的区域块，使得所述探头和/或所述启动触点不易积沙造成误判断和/或所述监测单元不易被误启动。

进一步地，还包括一电路固定套筒，所述水位监测电路安装在该电路固定套筒内，所述电路固定套筒再套设安装在所述内筒体内。

进一步地，还包括电池和弹簧，所述弹簧和电池设置于所述内筒体的内底部与所述电路固定套筒的外底部之间，所述电池与所述水位监测电路电连接，从而给所述水位监测单元供电。

进一步地，还包括一安装环和至少一个密封垫圈，所述密封盖的上表面外周形成匹配该安装环的环形安装部，所述密封垫圈垫设于所述密封盖与所述内筒体之间，通过所述安装环紧固连接安装而使所述密封盖与所述内筒体的开口密封配合。

进一步地，所述安装环的厚度与所述环形安装部的深度相同，从而所述安装环与所述密封盖形成一平整表面。

进一步地，所述水位监测单元还包括通信模块，用于与远程数据中心进行通信和数据交换。

进一步地，所述水位监测单元具有智能水位监测模块，所述智能水位监测模块对持续监测到的水位进行数据分析，判断水位变化趋势从而智能改变监测频率，当积水水位长时间保持在某一水平则降低监测频率，当水位急速上涨或下降则增加监测频率。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

(1)安装维护方便，仅需在选定安装点钻一个比外筒体尺寸稍大的安装孔，而后往安装孔内放入适量速干水泥桨，再将水位监测装置放入安装孔内，压平至路面，即完成水位监测装置安装，即水位监测装置像地桩一样安装路面。当需要维护时或当监测点经过城市改造后不再内涝而选择移装水位监测装置时，只需将内筒体取出，外筒体留于原处即可。

(2)智能变频监测，遇水智能启动，超低功耗待机，待机时长大于2年。水位监测装置配备有大容量可充电锂电池，并且在外部没有积水的情况下，处于完全静默，关闭通信，关闭传感器等无需开启的电路模块，进入超低功耗待机状态，当外部有积水时才启动进入监测状态。智能水位监测模块对持续监测到的水位进行数据分析，判断水位变化趋势从而智能改变监测频率，当积水水位长时间保持在某一水平则降低监测频率，当水位急速上涨或下降则增加监测频率。

(3)远程通信，积水实时监测，主动上报服务器。

请参照图1、2和3，本发明的实施例一为：

本实施例的地桩式水位监测装置1可包括在安装时像地桩一样固定在待监测水位的地面中的外筒体10、可拆卸地安装在外筒体10内的内筒体20、安装在内筒体20内的水位监测单元30以及密封盖40。外筒体10包括较大直径的上端部分11、较小直径的下部12以及在其之间形成支撑台13，并且支撑台13上设有若干螺纹孔14，虽然在本实施例中，在周向均匀间隔开设置了4个螺纹孔，但螺纹孔14的数量不作限制。内筒体20具有与外筒体10类似且相互配合的结构，即同样具有较大直径的上端部分21、较小直径的下部22以及在其之间形成的支撑台23，支撑台23上也设置有与螺纹孔14对应的若干螺纹孔24。此外，上端部分21的顶端还设有凸缘25，凸缘25的外径与外筒体10的上端部分11的外径相同。组装时内筒体20的下部21插入外筒体10的下部11中，内筒体20通过支撑台23的下表面支撑在外筒体10的支撑台13的上表面上，并使螺纹孔14和24对齐然后将螺钉或螺栓(未示出)插入螺纹孔14和24并锁紧，完成内筒体20固定安装在外筒体10内。这里仅示出外筒体10和内筒体20之间的一种优选配合安装结构，但其之间的配合结构不限于此。内筒体20与外筒体10之间有间隙，积水可以进入该间隙，以对所述水位监测单元进行散热，确保其正常工作。

水位监测单元30可包括水位监测电路31、与该水位监测电路31电连接的两个启动触点32和一超声波探头33。密封盖40与内筒体20的开口密封配合而将水位监测单元30密封在内筒体10内。密封盖40包括设置在内表面的探头安装槽41以及间隔开设置的启动触点安装通孔42。超声波探头33安装在探头安装槽41中，两个启动触点32分别安装在两个启动触点安装通孔42中并外露于密封盖40的上表面。密封盖40的上表面对应于探头固定槽41和/或启动触点安装通孔42的位置形成高于其它表面的区域块，即积沙槽43，使得所述探头和/或所述启动触点不易积沙造成误判断和/或所述监测单元不易被误启动。

此外，水位监测装置1还可包括一安装环70和至少一个密封垫圈(未示出)。密封盖40的上表面外周形成匹配该安装环70的环形安装部45，所述密封垫圈垫设于密封盖40与内筒体20之间，通过安装环70紧固连接安装而使密封盖40与内筒体20的开口密封配合。在本实施例中，环形安装部45和安装环70上分别设有与内筒体20的螺纹孔24一致的螺纹通孔44和74。这样只需通过四根螺钉或螺栓即可实现将外筒体10、内筒体20、密封盖40和安装环70固定安装在一起。其中，安装环70的厚度与环形安装部45的深度相同，从而安装环70与密封盖40形成一平整表面。

此外，水位监测装置1还可包括一电路固定套筒50，电路固定套筒50具有与内筒体20匹配安装的结构，其上端具有凸缘51，凸缘51设置与内筒体20的螺纹孔24一致的螺纹孔54。水位监测电路30安装在电路固定套筒50内，而电路固定套筒50再套设安装在内筒体20内并通过。这种结构便于安装维护。

此外，水位监测装置1还包括电池60和弹簧(未示出)，弹簧和电池设置于内筒体20的内底部与电路固定套筒50的外底部之间，以将电池固定在内筒体20内。电池60与水位监测电路31电连接，从而给水位监测单元30供电。优选地，电池60是容量大于13000mah、12v的可充电锂电池。

此外，水位监测装置1还包括远程通信模块80，远程通信模块80与水位检测单元30电连接，用于与远程数据中心进行通信和数据交换。远程通信模块80是现有技术，这里就不再进行进一步描述。

此外，水位监测装置1还包括智能水位监测模块，该智能水位监测模块嵌入在水位监测装置1的微处理器中。所述智能水位监测模块对持续监测到的水位进行数据分析，判断水位变化趋势从而智能改变监测频率，当积水水位长时间保持在某一水平则降低监测频率，当水位急速上涨或下降则增加监测频率。

现简要说明一下水位监测装置的安装及工作原理。在选定安装点钻一个比外筒体尺寸稍大的安装孔，而后往安装孔内放入适量速干水泥桨，再将水位监测装置放入按孔内，压平至路面，即完成水位监测装置安装。本发明的地桩式水位监测装置安装于待测位置的下方，地桩式水位监测装置至少部分安装于地面以下，即，地桩式水位监测装置安装于上述安装孔后，有部分凸出路面设置，参见上述，亦可以全部压入地面以内直至压平至路面。当需要维护时或当监测点经过改造后不再内涝而选择移装水位监测装置时，只需将内筒体取出，外筒体留于原处即可。在安装完成后，水位监测装置处于超低功耗待机状态，即此时远程通信、检测电路、探头等被关闭。当积水将启动触点导通时，水位监测装置启动进入监测状态。同时，智能水位监测模块对持续监测到的水位进行数据分析，判断水位变化趋势从而智能改变监测频率，当积水水位长时间保持在某一水平则降低监测频率，当水位急速上涨或下降则增加监测频率。监测到的水位可以通过远程通信模块传输至远程数据中心进行进一步处理。

综上所述，本发明提供的地桩式水位监测装置具有安装维护方便又不易受温度影响的优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。