一种城市内涝路面行人安全预警装置的制作方法

本实用新型涉及城市安全技术领域，具体为一种城市内涝路面行人安全预警装置及方法。

背景技术：

近几年来，我国极端天气频发，由暴雨引发的城市内涝现象严重，造成了大量的经济财产损失，也导致了人员伤亡事故。由于我国排涝设施建设的不足且降雨时间长、强度大，造成路面积水严重、水流流速大，容易导致行人失稳摔倒，甚至被水流卷走。而造成路面行人由于水流的作用而失稳的最重要的两个相关的水力学参数为流速、水深。

因此，对城市内涝时，路面的积水水深、流速进行监测，并根据相关的研究路面行人失稳的临界条件进行判断，进行安全预警防止不利事故的发生尤为重要。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本实用新型提供了一种预警装置，具体为一种城市内涝路面行人安全预警装置及方法，可以有效的防止上述事故的发生。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种城市内涝路面行人安全预警装置，包括一个支座，在所述的支座上设有一个支撑杆，所述的支撑杆包括一个竖直杆和一个水平杆，所述的竖直杆的一端与支座相连，另一端与水平杆相连，在所述的水平杆上连接有多普勒流速仪以及激光测距仪；所述的多普勒流速仪以及激光测距仪与一个单片机相连，所述的单片机的输出端与一个显示装置相连；所述的显示装置安装在水平杆上；所述的单片机安装在一个装配盒内，且所述的单片机通过无线传输设备与控制中心进行信号传输。

本实用新型的单片机设置在装配盒内，与多普勒流速仪、激光测距仪、显示装置、无线传输设备相连，通过接收多普勒流速仪、激光测距仪传达的数据，经过处理后，得到流速、水深数据，并根据相关标准进行分析处理后，显示到悬挂在支撑杆的水平杆的显示装置上，进行安全预警；所述单片机将信号传递给无线传输设备，无线传输设备将信号发送至控制中心，控制中心可以将信息通过短信、微博、微信公众号进行安全信息发布。

进一步的，在所述的竖直杆上设有一个水流开关，所述的水流开关控制多普勒流速仪、激光测距仪、单片机、显示装置和无线传输设备的开启与关闭。

进一步的，所述装配盒固定在竖直杆上，所述的无线传输设备也设置在装配盒内。

进一步的，所述的显示装置悬挂在水平杆。

进一步的，所述支撑杆及支座设置在马路边，水平杆伸向马路端。

进一步的，所述水流开关、多普勒流速仪、激光测距仪、显示装置、单片机、无线传输设备的供电与市政路灯的线路为同一条缆线路；不需要额外铺设电线，可以减小布置时的工程量。

进一步的，所述多普勒流速仪用来测量路面内涝积水的水流流速，其探头可以旋转移动以测量多个方向上的流速。

进一步的，所述激光测距仪用来测量激光测距仪至内涝积水的水流表面距离。

进一步的，在降雨时，显示装置还可以显示周围下水井盖与支撑杆的距离和方向，以警示路人，防止部分下水井盖因损坏或遗失，而造成行人在不知情的情况下，跌落至下水井。

进一步的，所述水流开关设置在支撑杆竖直杆的侧壁上，距离支座20cm；当路面没水或积水很浅时不会对行人造成安全隐患，装置不会开启；当积水较深淹没水流开关时，装置开启进行测量，并通过单片机结合行人失稳的临界条件后，在显示装置上进行预警。

本实用新型的效益在于：

本实用新型城市内涝情况下，对路面内涝积水是否会对行人的安全造成隐患进行预警，给行人参考和警示，减小因城市内涝路面积水造成人员伤亡事件发生的概率。

附图说明

图1：一种城市内涝路面行人安全预警装置及方法的装置示意图；

图2：路面积水水深测量计算示意图。

其中：1多普勒流速仪，2激光测距仪，3LED显示屏，4装配盒，5单片机，6水流开关，7支撑杆，8支座，9无线传输设备。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为更好的对本实用新型作更好的阐述，先结合附图作进一步说明。

如图1、2所示，一种城市内涝路面行人安全预警装置，包括：多普勒流速仪1，激光测距仪2，LED显示屏3，装配盒4，单片机5，水流开关6，支撑杆7，支座8、无线传输设备9。

在支座8上设有一个支撑杆7，支撑杆7包括一个竖直杆和一个水平杆，所述的竖直杆的一端与支座相连，另一端与水平杆相连，在水平杆上连接有多普勒流速仪1以及激光测距仪2；多普勒流速仪1以及激光测距仪2与一个单片机5相连，所述的单片机5的输出端与一个LED显示屏3相连；所述的LED显示屏3安装在水平杆上；所述的单片机安装在一个装配盒4内，且所述的单片机通过无线传输设备9与控制中心进行信号传输。

在所述的竖直杆上设有一个水流开关6，所述的水流开关6控制多普勒流速仪1、激光测距仪2、单片机5、LED显示屏3和无线传输设备9的开启与关闭。

进一步的，所述装配盒4固定在竖直杆上，所述的无线传输设备9也设置在装配盒4内。

进一步的，所述的LED显示屏3悬挂在水平杆。

进一步的，所述支撑杆7及支座8设置在马路边，水平杆伸向马路端。

进一步的，所述水流开关6、多普勒流速仪1、激光测距仪2、LED显示屏3、单片机5、无线传输设备9的供电与市政路灯的线路为同一条缆线路；不需要额外铺设电线，可以减小布置时的工程量。

进一步的，所述多普勒流速仪1用来测量路面内涝积水的水流流速，其探头可以旋转移动以测量多个方向上的流速。

进一步的，所述激光测距仪2用来测量激光测距仪2至内涝积水的水流表面距离。

进一步的，所述单片机5设置在装配盒4内，与多普勒流速仪1、激光测距仪2、LED显示屏3、无线传输设备9相连，通过接收多普勒流速仪1、激光测距仪2传达的数据，经过处理后，得到流速、水深数据，并根据相关标准进行分析处理后，显示到悬挂在支撑杆的水平杆的LED显示屏3上，进行安全预警。

进一步的，所述单片机5将信号传递给无线传输设备9，无线传输设备9将信号发送至控制中心，控制中心可以将信息通过短信、微博、微信公众号进行安全信息发布。

进一步的，在降雨时，LED显示屏3还可以显示周围下水井盖与支撑杆的距离和方向，以警示路人，防止部分下水井盖因损坏或遗失，而造成行人在不知情的情况下，跌落至下水井。

进一步的，所述水流开关6设置在支撑杆7竖直杆的侧壁上，距离支座20cm；当路面没水或积水很浅时不会对行人造成安全隐患，装置不会开启；当积水较深淹没水流开关时，装置开启进行测量，并通过单片机结合行人失稳的临界条件后，在LED显示屏3上进行预警。

具体的预警方式如下：

安全预警装置架设在路边，在架设时，路面没有积水情况，则可以通过人工测量直接测得激光测距仪2至路面安装时的距离H1。当城市暴雨，路面开始积水但还没有淹没水流开关6，这段时间整个装置处于不工作状态。当路面水深逐渐积深，淹没至水流开关6时，整个装置开始工作。激光测距仪2开始测量其至水面线的距离L，多普勒流速仪1开始测量装置周围的测点的水流流速。由于路面相对平整，则可视为在装置周围多普勒流速仪1测量范围内，水深是不变的。激光测距仪2将测得的距离信号传输给单片机5，单片机5通过计算处理，得到水深H＝(H1-L)；多普勒流速仪1将测得的流速信号传递给单片机5。这样单片机5得到了流速、水深数据，并与相关的判断标准进行比较，若超出安全临界条件，在将流速水深数据在LED显示屏3上显示，还可以根据不同的身高体重人群在该流速水深情况下是否会失稳在LED显示屏3上显示进行安全提示。此外，单片机5将信号传递给无线传输设备9，无线传输设备9将信号发送至控制中心，控制中心可以将信息通过短信、微博、微信公众号进行安全信息发布。

同时，LED显示屏3还可以显示周围下水井盖与支撑杆7的距离和方向，以警示路人，防止部分下水井盖因损坏或遗失，而造成行人在不知情的情况下，跌落至下水井。

进一步的，所述判断标准的方法具体说明如下：质量为M，身高为N的行人，其失稳的临界条件的流速水深在坐标轴上表示关系式为y＝f(H,V)。而测得路面实际的水深为a、流速b，该点在坐标轴上表达的点(a，b)在临界条件曲线之上，则表示该类人群不宜通过该处水流，会产生失稳危险；而当点(a，b)在临界条件曲线之下，则表示不会产生危险，可以安全通行。

城市内涝情况下，对路面内涝积水是否会对行人的安全造成隐患进行预警，给行人参考和警示，减小因城市内涝路面积水造成人员伤亡事件发生的概率，为城市安全提供有力保障。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。