[發(fā)明專利]一種基于流量分析的城市積水深度記錄系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710888697.4
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107816977B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝昊文;周宏;劉俊
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01B21/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 劉艷艷;董建林

本發(fā)明公開了一種基于流量分析的城市積水深度記錄系統(tǒng)，包括喇叭形入水口、水流量傳感器、GPRS模塊和電箱；喇叭形入水口上設(shè)有貫穿的入水孔，水流量傳感器設(shè)置在喇叭形入水口底部，水流量傳感器的入水口正對入水孔下方，所述水流量傳感器與GPRS模塊相連接，且水流量傳感器、GPRS模塊分別與電箱中的電路相連接，通過水流量傳感器與GPRS模塊，將實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)，傳輸給上位記錄計(jì)算機(jī)。本發(fā)明大大節(jié)省經(jīng)費(fèi)、人力，改善了監(jiān)控點(diǎn)器材易被盜的情況，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、持續(xù)性、有效性的城市積水深度記錄和內(nèi)澇監(jiān)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文水利自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于流量分析的城市積水深度記錄系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在水文水利自動(dòng)化領(lǐng)域，水文遙測站用來實(shí)現(xiàn)對原始的水文信息進(jìn)行采集和遠(yuǎn)程傳輸，這些水文信息包括降雨量、水位、流量等。水文遙測站一般由各種傳感器、數(shù)據(jù)采集器、遠(yuǎn)程通訊設(shè)備、電源設(shè)備組成。其中傳感器負(fù)責(zé)將水文信息轉(zhuǎn)換為電信號，而數(shù)據(jù)采集器負(fù)責(zé)釆集這些電信號并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量數(shù)值，通過遠(yuǎn)程通訊設(shè)各將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理、分析。

目前應(yīng)用于水位測量的傳感器從數(shù)據(jù)的輸出方式上看可以分為2種：

純被動(dòng)式傳感器：這類水位傳感器測量都需要數(shù)據(jù)采集器主動(dòng)發(fā)起，自身無法主動(dòng)發(fā)起測量，傳感器只有在接收到數(shù)據(jù)釆集器發(fā)出的測量命令或電源激勵(lì)后，才能進(jìn)行釆樣，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號輸出給數(shù)據(jù)采集器。目前在水文遙測站中應(yīng)用的水位傳感器絕大多數(shù)都屬于被動(dòng)式傳感器。

主動(dòng)式傳感器：這類傳感器自身可以發(fā)起水位測量，并能夠?qū)y量的數(shù)據(jù)主動(dòng)上傳給數(shù)據(jù)采集器，也可以按收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的命令發(fā)起測量，并將測量結(jié)果反饋給數(shù)據(jù)采集器。

水文遙測站往往安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)，而針對城市徑流數(shù)據(jù)的收集、研究。現(xiàn)行的同類發(fā)明，使用紅外線、激光、超聲波等技術(shù)，裝置造價(jià)不菲，技術(shù)門檻高。各高校學(xué)生探究團(tuán)隊(duì)的使用，受到相當(dāng)大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于流量分析的城市積水深度記錄系統(tǒng)，大大節(jié)省經(jīng)費(fèi)、人力，為高校學(xué)生團(tuán)體的使用，提供了一種切實(shí)可行的方案。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于流量分析的城市積水深度記錄系統(tǒng)，其特征在于：包括喇叭形入水口、水流量傳感器、GPRS模塊和電箱；

所述喇叭形入水口上設(shè)有貫穿的入水孔，水流量傳感器設(shè)置在喇叭形入水口底部，水流量傳感器的入水口正對入水孔下方，所述水流量傳感器與GPRS模塊相連接，且水流量傳感器、GPRS模塊分別與電箱中的電路相連接。通過水流量傳感器與GPRS模塊，將實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)，傳輸給上位記錄計(jì)算機(jī)。上位記錄計(jì)算機(jī)繪制出各(設(shè)備ID)設(shè)備地點(diǎn)的“實(shí)時(shí)流量—時(shí)間”二維柱狀圖(以圓柱底面圓心的位置為時(shí)間值，圓柱高為實(shí)時(shí)流量)。從“實(shí)時(shí)流量—時(shí)間”圖上的某一流量大于預(yù)設(shè)閾值Q1、Q2的點(diǎn)開始，流量值沿“實(shí)時(shí)流量—時(shí)間”圖，連續(xù)且都大于預(yù)設(shè)閾值Q1、Q2。當(dāng)持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間t時(shí)。上位記錄計(jì)算機(jī)發(fā)出預(yù)警信號。由于各地地理?xiàng)l件不一，發(fā)生內(nèi)澇時(shí)的積水深度不一，通過水流量傳感器的流量不同，本發(fā)明通過“極限強(qiáng)度法”，確定其臨界流量一：Q1＝0.018m³/s，其兩倍值為臨界流量二：Q2＝0.036m³/s。持續(xù)時(shí)間t＝20min。(可自由設(shè)定)，當(dāng)達(dá)到臨界流量一時(shí)，應(yīng)提醒內(nèi)澇發(fā)生地點(diǎn)周邊市民注意安全，當(dāng)達(dá)到臨界流量二時(shí)，應(yīng)立即通知相關(guān)部門對內(nèi)澇發(fā)生地點(diǎn)采取相應(yīng)應(yīng)急響應(yīng)。與此同時(shí)，上位記錄計(jì)算機(jī)通過已知的各流量數(shù)據(jù)，查詢由“小孔出流”原理(將雨水口作為出流小孔，取匯水面積為直徑25m的圓)，計(jì)算得到的“壓力水頭～出孔流量表”，能夠得到“實(shí)時(shí)積水深度-時(shí)間(實(shí)時(shí)徑流深)”數(shù)據(jù)。