一种城市防涝系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种城市防涝系统，包括探测装置和物联网控制中心；其中探测装置包括：传感器、信号处理单元和信号传输单元，传感器设置在下水口，包括水深传感器和水流速传感器；传感器，用于采集水深数据和水流速数据；信号处理单元，用于获取传感器采集的数据，并通过信号传输单元将反映堵塞状况的数据发送至物联网控制中心；物联网控制中心，用于依据反映堵塞状况的数据做出响应，响应包括：发出告警，对排水系统进行控制策略的调整，或者通知相关工作人员。本发明能够自动检测堵塞状况并及时作出响应，大大降低了人工成本，且能够及时、准确地获得内涝信息。
【专利说明】一种城市防涝系统
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及自动化检测【技术领域】，特别涉及一种城市防涝系统。
【【背景技术】】
[0002]排水系统是现代化城市的重要基础设施，也是城市排涝的骨干工程，为了不断提高人们的物质生活水平、保护生态环境和实现可持续发展战略，我国还将建设大量的排水系统，排水系统自身设计的合理性固然重要，然而一旦排水系统设计并建设完毕，对其进行改造来增强排涝能力是代价巨大的，因此对排水系统的配套工程进行完善就是增强城市排涝能力的另一条重要任务。
[0003]通常在诸如降水量较大时，排水系统容易发生排水不畅，容易发生交通拥堵，严重时甚至会造成重大的人员财产损失，特别是下水发生堵塞时，需要人工进行判断并进行人工电话报修才能发现排水不畅的区域。这种方式在内涝灾害发生时，无论是反应速度还是处理效率上都显得力不从心，如果完全采用人员值守，成本和工作量过大，也无法全面的推行。
【
【发明内容】
】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种城市防涝系统，以便于及时、准确地获得内涝信息， 降低人工成本。
[0005]具体技术方案如下:
[0006]一种城市防涝系统，该系统包括:探测装置和物联网控制中心；其中所述探测装置包括:传感器、信号处理单元和信号传输单元，所述传感器设置在下水口，包括水深传感器和水流速传感器；
[0007]所述传感器，用于采集水深数据和水流速数据；
[0008]所述信号处理单元，用于获取所述传感器采集的数据，并通过所述信号传输单元将反映堵塞状况的数据发送至物联网控制中心；
.[0009]所述物联网控制中心，用于依据所述反映堵塞状况的数据做出响应，所述响应包括:发出告警，对排水系统进行控制策略的调整，或者通知相关工作人员。
[0010]根据本发明一优选实施例，该系统还包括:
[0011]校准服务器，用于获取探测装置发送给所述物联网控制中心的数据，依据数据中的传感器标识从校准信息数据库中查询相应的校准信息，利用查询到的校准信息对数据进行校准后，再将校准后的数据发送给物联网控制中心；
[0012]所述校准信息数据库，用于保存传感器标识以及相应的校准信息；
[0013]所述数据中的传感器标识是所述传感器添加在数据中的，或者是所述信号处理单元添加在数据中的。
[0014]根据本发明一优选实施例，所述物联网控制中心，还用于依据接收到的数据对堵塞状况进行分级判断，确定堵塞等级。[0015]根据本发明一优选实施例，所述信号处理单元，还用于利用所述传感器采集的数据对堵塞状况进行分级判断，确定堵塞等级，将堵塞等级信息作为所述反映堵塞状况的数据。
[0016]根据本发明一优选实施例，所述分级判断为:依据水深和水流速的阈值所对应的堵塞等级，基于所述传感器采集的水深数据和水流速数据所达到的阈值来判断堵塞等级。
[0017]根据本发明一优选实施例，所述物联网控制中心，还用于向所述探测装置发送参数设置消息；
[0018]所述信号传输单元将接收到所述参数设置消息提供给所述信号处理单元；
[0019]所述信号处理单元，还用于对所述参数设置消息进行解析，依据解析得到的内容进行所述阈值的设置。
[0020]根据本发明一优选实施例，所述物联网控制中心在做出响应时，对应不同的堵塞等级采用不同的响应策略，具体包括以下响应策略中的至少一种:
[0021]达到不畅等级时，发出告警；
[0022]达到普通等级时，启用备用排水设备；
[0023]达到严重等级时，通知相关工作人员到现场进行勘察和处理。
[0024]根据本发明一优选实施例，所述信号传输单兀米用以下无线传输方式中的一种: wif1、GPRS 或 3G。
[0025]根据本发明一优选实施例，所述信号处理单元采用微处理器，所述信号传输单元采用射频芯片；
[0026]所述传感器连接到所述信号处理单元的通用I/O接口，所述信号处理单元和信号传输单元通过SPI接口相连。
[0027]根据本发明一优选实施例，将合法的探测装置中的传感器编号预先在物联网控制中心进行注册并约定认证协议；
.[0028]当新安装的探测装置接入物联网控制中心时，将自身的传感器编号采用约定的认证协议中的算法生成电子证书，将该电子证书包含在认证请求中发送给物联网控制中心；
[0029]物联网控制中心接收到所述认证请求后，在本地查找发送该认证请求的探测装置注册的传感器编号，将查找到的传感器编号采用约定的认证协议中的算法生成电子证书， 将生成的电子证书与所述认证请求中包含的电子证书进行比对，如果一致，则认证通过，接收并处理该新安装的探测装置后续上报的数据；如果不一致，则认证失败，拒绝该新安装的探测装置后续上报的数据。
[0030]由以上技术方案可以看出，本发明能够依据下水口的水深和水流速数据自动检测堵塞状况并及时作出响应，能够对城市各处的内涝状况进行统一的监控，无需完全依靠人工值守，大大降低了人工成本，并且能够及时、准确地获得内涝信息，有效地提高了下水堵塞的响应速度和处理效率。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0031]图1为本发明实施例提供的城市防涝系统的示意图；
[0032]图2为本发明实施例提供的探测装置的一种结构图；
[0033]图3为本发明实施例提供的另一种优选的城市防涝系统的示意图；[0034]图4为本发明实施例提供的一种防涝探测方法流程图；
[0035]图5为本发明实施例提供的另一种防涝探测方法流程图。
【【具体实施方式】】
[0036]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0037]在对城市内涝进行防御和控制时，首先要做的就是对排水系统的堵塞状况进行探测，在本发明实施例中可以在下水口部署探测装置，用于探测排水系统的堵塞状况并上报， 探测装置可以部署在城市的一个或多个重点区域的重点位置。然后探测装置将探测到的反映堵塞状况的数据上报给物联网控制中心，由物联网控制中心依据堵塞状况即时做出响应，包括:发出告警，或者，即时对排水系统进行控制策略的调整，例如启用备用排水设备， 或者，即时通知相关工作人员赴现场进行勘察和处理，例如向相关工作人员发送短信或电话通知。物联网控制中心还可以对探测装置中的参数进行设置。该城市防涝系统可以如图1中所示。
[0038]具体地上述的探测装置可以包括:传感器、信号处理单元和信号传输单元，如图2 中所示。
[0039]其中传感器主要包括水深传感器和水流速传感器，水深传感器用于采集下水口附近的积水深度数据，水深传感器通常依据的是水压力差来测量，因此采用的大多是水深压力传感器。水流速传感器用于采集下水口附近的水流速数据，水流速传感器可以采用转子式流速仪、时差法超声波流速仪、多普勒流速剖面仪、电波流速仪等。
[0040]信号处理单元获取上述水深传感器和水流传感器采集的数据，在此信号处理单元可以直接将采集到的一段时间内的数据通过信号传输单元发送至物联网控制中心。也就是说，信号处理单元可以仅负责数据的收集和缓存，然后将一段时间内的数据通过信号传输单元上报，由物联网控制中心进行是否发生堵塞的判断。
[0041]对于这种情况，探测装置上报的实际上就是传感器的物理数据，而传感器不可避免的会因为各种因素存在偏差，对传感器采集的数据进行校准是十分重要的，然而，如果将校准功能放在探测系统中实现则意味着在探测装置上需要更大的空间和更高的处理能力， 由于探测装置的数量可能很巨大，这无疑会带来成本的大量增加。因此，本发明实施例中提供了一种优选的校准方案，即采用统一的校准服务器接收各探测装置发送给物联网控制中心的数据。
[0042]如图3所示，此时探测装置发送的数据中会包含传感器标识，该传感器标识可以是传感器添加在数据中的，也可以是信号处理单元添加在数据中的。校准服务器获取探测装置发送给物联网控制中心的数据，依据数据中的传感器标识到校准信息数据库中查询相应的校准信息，利用该校准信息对数据进行校准后，再将校准后的数据发送给物联网控制中心。
[0043]校准信息数据库中保存了传感器标识以及相应的校准信息，数据库的容量可以十分巨大，因此保存的校准信息可以非常精确，该校准信息可以包括传感器的静态特性和动态特性。
[0044]校准服务器在获得传感器校准信息的基础上对数据进行的校准计算可以采用现有的校准算法，在此不做具体限定。这种方式通过统一的校准服务器对分布在各地的探测装置统一进行校准，可以充分利用云计算资源来达到高性能和大存储量。
[0045]然后物联网控制中心依据校正后的数据对堵塞状况进行分级判断，确定堵塞等级。在进行分级判断时，预先将各水深和水流速的不同阈值对应到不同的堵塞等级，然后基于传感器采集的数据所达到的阈值来判断堵塞等级。举一个例子，如表I中所示。
[0046]
【权利要求】
1.一种城市防涝系统，其特征在于，该系统包括:探测装置和物联网控制中心；其中所述探测装置包括:传感器、信号处理单元和信号传输单元，所述传感器设置在下水口，包括水深传感器和水流速传感器；所述传感器，用于采集水深数据和水流速数据；所述信号处理单元，用于获取所述传感器采集的数据，并通过所述信号传输单元将反映堵塞状况的数据发送至物联网控制中心；所述物联网控制中心，用于依据所述反映堵塞状况的数据做出响应，所述响应包括:发出告警，对排水系统进行控制策略的调整，或者通知相关工作人员。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括:校准服务器，用于获取探测装置发送给所述物联网控制中心的数据，依据数据中的传感器标识从校准信息数据库中查询相应的校准信息，利用查询到的校准信息对数据进行校准后，再将校准后的数据发送给物联网控制中心；所述校准信息数据库，用于保存传感器标识以及相应的校准信息；所述数据中的传感器标识是所述传感器添加在数据中的，或者是所述信号处理单元添加在数据中的。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述物联网控制中心，还用于依据接收到的数据对堵塞状况进行分级判断，确定堵塞等级。
4.根据权利要求1所·述的系统，其特征在于，所述信号处理单元，还用于利用所述传感器采集的数据对堵塞状况进行分级判断，确定堵塞等级，将堵塞等级信息作为所述反映堵塞状况的数据。
5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述分级判断为:依据水深和水流速的阈值所对应的堵塞等级，基于所述传感器采集的水深数据和水流速数据所达到的阈值来判断堵塞等级。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述物联网控制中心，还用于向所述探测装置发送参数设置消息；所述信号传输单元将接收到所述参数设置消息提供给所述信号处理单元；所述信号处理单元，还用于对所述参数设置消息进行解析，依据解析得到的内容进行所述阈值的设置。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物联网控制中心在做出响应时，对应不同的堵塞等级采用不同的响应策略，具体包括以下响应策略中的至少一种:达到不畅等级时，发出告警；达到普通等级时，启用备用排水设备；达到严重等级时，通知相关工作人员到现场进行勘察和处理。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号传输单元采用以下无线传输方式中的一种:wif1、GPRS或3G。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元采用微处理器，所述信号传输单元采用射频芯片；所述传感器连接到所述信号处理单元的通用I/O接口，所述信号处理单元和信号传输单元通过SPI接口相连。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，将合法的探测装置中的传感器编号预先在物联网控制中心进行注册并约定认证协议；当新安装的探测装置接入物联网控制中心时，将自身的传感器编号采用约定的认证协议中的算法生成电子证书，将该电子证书包含在认证请求中发送给物联网控制中心；物联网控制中心接收到所述认证请求后，在本地查找发送该认证请求的探测装置注册的传感器编号，将查找到的传感器编号采用约定的认证协议中的算法生成电子证书，将生成的电子证书与所述认证请求中包含的电子证书进行比对，如果一致，则认证通过，接收并处理该新安装的探测装置后续上报的数据；如果不一致，则认证失败，拒绝该新安装的探测装置后续上报的数据 。
【文档编号】G05B19/418GK103439929SQ201310338536
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】李永 申请人:京兴智联（北京）水利物联网技术有限公司