堤防洪水灾害监控设备及预警系统、方法与流程

1.本发明属于堤防洪水灾害监控技术领域，特别是涉及堤防洪水灾害监控设备及预警系统、方法。


背景技术：

2.沿江河、渠、湖、海岸边或行洪区、分洪区、围垦区边缘修筑的挡水建筑物，称为堤防，筑堤可抵御洪水泛滥，挡潮防浪，保护堤内居民和工农业生产的安全，是世界上最早广为采用的防洪工程措施，按照堤的位置可分为河(江)堤、湖堤、海堤、渠堤和围堤，而在雨季来临时，由于降雨量多，且时间长，容易导致一些湖水水位暴涨，从而导致湖水的水面高度达到湖水预警线的高度，甚至超过湖水预警线的高度，容易导致堤被冲毁或者湖水淹过堤，从而对居民和工农业生产的安全造成威胁，而在一些山村地区，在雨季来临时，为防止因湖水暴涨而威胁到居民和工农业生产的安全，一般都是有专门人员在堤上进行巡逻的。
3.以公开号为cn214410243u所示的一种堤防险工分级预警安全监测装置，包括包括中央预警监控装置，所述中央预警监控装置下端分别通过通电传输线电性连接于监控装置a、监控装置b和监控装置c，所述监控装置c上安装有侧斜仪c，所述监控装置b上安装有侧斜仪b，所述监控装置a上安装有侧斜仪a。所述侧斜仪a有滑动槽，所述滑动槽右侧焊接安装有杆槽，所述杆槽内活动镶嵌有升降杆。
4.在上述装置中，通过监控装置a、监控装置b和监控装置c虽能分阶段进行对洪水进行监测，并且可预警监控，但是该监控装置较为单一，其监控装置a、监控装置b和监控装置c均为同一种监控设备，不便于更加全面的对堤防进行监测，同时该监控装置还需要连接外接电源才能进行供电工作，不便于进行自供电。


技术实现要素：

5.本发明提供了堤防洪水灾害监控设备及预警系统、方法，解决了以上问题。
6.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
7.本发明的堤防洪水灾害预警系统，包括终端控制器，所述终端控制器连接有通信定位单元、供电单元以及监测单元：
8.通信定位单元：用于对数据信息的发送与接收，具体包括定位模块与无线通讯模块；所述定位模块用以定位当前位置；所述无线通讯模块用以对信息进行发送与接收；
9.供电单元：用于供电与充电，包括电池模块、充电控制器模块与太阳能光伏板模块；所述电池模块用以储存电能源以及对其它设备进行供电；所述充电控制器模块用以保护蓄电池；所述太阳能光伏板模块用于对电池进行充电；
10.监测单元：用于对外界信息进行监测，包括超声波液位计模块、拉杆式位移传感器模块、岩土含水量传感器模块、压电式雨量传感器模块以及摄像模块；所述超声波液位计模块用于对当前液面高度进行检测；所述拉杆式位移传感器模块用于对当前监控终端受到的冲击力进行监测；所述岩土含水量传感器模块用于对堤坝上土壤中的含水量信息进行监
测；所述压电式雨量传感器用于对当前雨量信息进行检测；所述摄像模块用于对当前景象进行拍摄。
11.堤防洪水灾害预警系统工作方法，采用防洪水灾害预警系统实现，包括如下步骤：
12.s1、通过超声波液位计模块可测量其与水面之间的距离，若测量的距离要大于预定值时，则为现在的水面高度低于预警水面高度，当其之间的距离要小于预定值时，也就是现在的水面高度高于预警水面高度，超声波液位计模块则将监测到的数据传递到终端控制器上；
13.s2、通过拉杆式位移传感器模块可对监控终端受到的冲击力进行监测，在监测到的冲击力大于预定值时，其可将监测到的信息传递到终端控制器上，终端控制器可使摄像模块进行工作，对当前场景进行拍摄，可将拍摄到的当前场景景象通传递到终端控制器上；
14.s3、通过岩土含水量传感器模块可对堤坝上岩土中的含水量进行监测，在堤坝上岩土中的含水量要大于预定值时，岩土含水量传感器模块则会将监测到的数据传递到终端控制器上；
15.s4、通过压电式雨量传感器模块可对下雨的雨量进行监测，若当时的雨量大于阈值时，压电式雨量传感器模块则会将监测到的数据传递到终端控制器上；
16.s5、通过终端控制器以及无线通讯模块可将接收到的信息数据传递到云服务器上，云服务器则会将信息数据传递到防汛指挥部通讯终端上，通过定位模块的定位可知晓传递数据的监测终端位于某个区域，可将防汛指令传递到地区防汛部门与分级指挥所，而分级指挥所则将接收到的指令传递到村、组以及住户，传递方式可通过手机网络、电话、高音喇叭以及短信平台进行传递。
17.堤防洪水灾害监控设备，包括安装板，所述安装板的顶端开设有通槽，且安装板的底端连接有三个伸缩杆，所述伸缩杆的表面安装有插梢，且伸缩杆的表面活动套接有套环，所述套环的一侧连接有连接杆，且连接杆的一侧连接有浮板，所述浮板的底端安装有泡沫板，所述安装板的顶端安装有无线通信器，且安装板的顶端安装有电池，所述安装板的顶端安装有充电控制器，且安装板的顶端安装有连接块，所述安装板的顶端安装有控制盒，且安装板的顶端安装有拉杆式位移传感器，所述安装板的顶端安装有防护罩，且安装板的顶端连接有支撑杆，所述支撑杆的顶端安装有摄像头，且安装板的顶端连接有三个t型板，所述t型板的一侧安装有超声波液位计，且超声波液位计的顶端安装有支撑柱，所述支撑柱的顶端连接有第一太阳能光伏板，且第一太阳能光伏板的顶端设置有压电式雨量传感器，所述t型板的顶端安装有第二太阳能光伏板。
18.进一步的，所述伸缩杆以正三角形结构分布在安装板的底端，所述t型板以正三角形结构分布在安装板的顶端。
19.进一步的，所述浮板位于超声波液位计的正下方。
20.本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
21.1、本发明中，通过三个伸缩杆可将该设备安装在指定位置，可根据实际使用要求进行安装，同时也便于对其进行拆卸，可重复使用，而三个伸缩杆呈正三角形结构分布在安装板的底端，三角形具有稳定性，从而可提高伸缩杆以及安装板等安装后的稳定性，通过第一太阳能光伏板与第二太阳能光伏板将电储存带电池的内部，可自供电。
22.2、本发明中，通过泡沫板，可使浮板漂浮在水面，通过超声波液位计测量其与浮板
之间的距离，从而可知晓水面的高度是否大于水面预警线的高度，从而可将监测到的信息进行传递，可及时做好防护，防止水没过堤坝，对居民和工农业生产的安全造成威胁。
23.3、本发明中，通过压电式雨量传感器的监测，可对雨量的大小进行监测，从而可知晓雨量是否大于阈值的雨量，若大于阈值的雨量可通过终端控制器以及无线通信器将监测到的信息进行传递，便于及时做好防护。
24.4、本发明中，通过拉杆式位移传感器可对伸缩杆等受到的冲击力进行监测，在监测到的冲击力大于预定值时，其可将监测到的信息传递到终端控制器上，终端控制器可使摄像头进行工作，可对当前场景进行拍摄，可将拍摄到的当前场景景象通传递到终端控制器上。
25.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明的堤防洪水灾害监控设备结构示意图；
28.图2为本发明的安装板表面部分结构示意图；
29.图3为本发明的浮板底端结构示意图；
30.图4为本发明堤防洪水灾害预警系统的结构框架图；
31.图5为本发明预警信息传递流程图；
32.图6为本发明预警信息流程框架图；
33.图7为本发明堤防洪水灾害监控设备安装图。
34.图中标号：1、安装板；2、通槽；3、伸缩杆；4、插梢；5、套环；6、连接杆；7、浮板；8、泡沫板；9、无线通信器；10、电池；11、充电控制器；12、连接块；13、控制盒；14、拉杆式位移传感器；15、防护罩；16、支撑杆；17、摄像头；18、t型板；19、超声波液位计；20、支撑柱；21、第一太阳能光伏板；22、压电式雨量传感器；23、第二太阳能光伏板。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图4所示，本发明的堤防洪水灾害预警系统，包括终端控制器，终端控制器连接有通信定位单元、供电单元以及监测单元：
37.通信定位单元：用于对数据信息的发送与接收，具体包括定位模块与无线通讯模块；定位模块用以定位当前位置；无线通讯模块用以对信息进行发送与接收；
38.供电单元：用于供电与充电，包括电池模块、充电控制器模块与太阳能光伏板模块；电池模块用以储存电能源以及对其它设备进行供电；充电控制器模块用以保护蓄电池；
太阳能光伏板模块用于对电池进行充电；
39.监测单元：用于对外界信息进行监测，包括超声波液位计模块、拉杆式位移传感器模块、岩土含水量传感器模块、压电式雨量传感器模块以及摄像模块；超声波液位计模块用于对当前液面高度进行检测；拉杆式位移传感器模块用于对当前监控终端受到的冲击力进行监测；岩土含水量传感器模块用于对堤坝上土壤中的含水量信息进行监测；压电式雨量传感器用于对当前雨量信息进行检测；摄像模块用于对当前景象进行拍摄。
40.请参阅图4-图6所示，堤防洪水灾害预警系统工作方法，采用防洪水灾害预警系统实现，包括如下步骤：
41.s1、通过超声波液位计模块可测量其与水面之间的距离，若测量的距离要大于预定值时，则为现在的水面高度低于预警水面高度，当其之间的距离要小于预定值时，也就是现在的水面高度高于预警水面高度，超声波液位计模块则将监测到的数据传递到终端控制器上；
42.s2、通过拉杆式位移传感器模块可对监控终端受到的冲击力进行监测，在监测到的冲击力大于预定值时，其可将监测到的信息传递到终端控制器上，终端控制器可使摄像模块进行工作，对当前场景进行拍摄，可将拍摄到的当前场景景象通传递到终端控制器上；
43.s3、通过岩土含水量传感器模块可对堤坝上岩土中的含水量进行监测，在堤坝上岩土中的含水量要大于预定值时，岩土含水量传感器模块则会将监测到的数据传递到终端控制器上；
44.s4、通过压电式雨量传感器模块可对下雨的雨量进行监测，若当时的雨量大于阈值时，压电式雨量传感器模块则会将监测到的数据传递到终端控制器上；
45.s5、通过终端控制器以及无线通讯模块可将接收到的信息数据传递到云服务器上，云服务器则会将信息数据传递到防汛指挥部通讯终端上，通过定位模块的定位可知晓传递数据的监测终端位于某个区域，可将防汛指令传递到地区防汛部门与分级指挥所，而分级指挥所则将接收到的指令传递到村、组以及住户，传递方式可通过手机网络、电话、高音喇叭以及短信平台进行传递。
46.请参阅图1-图3所示，堤防洪水灾害监控设备，包括安装板1，所述安装板1的顶端开设有通槽2，且安装板1的底端连接有三个伸缩杆3，伸缩杆3的表面安装有插梢4，且伸缩杆3的表面活动套接有套环5，套环5的一侧连接有连接杆6，且连接杆6的一侧连接有浮板7，浮板7的底端安装有泡沫板8，安装板1的顶端安装有无线通信器9，且安装板1的顶端安装有电池10，安装板1的顶端安装有充电控制器11，且安装板1的顶端安装有连接块12，安装板1的顶端安装有控制盒13，且安装板1的顶端安装有拉杆式位移传感器14，安装板1的顶端安装有防护罩15，且安装板1的顶端连接有支撑杆16，支撑杆16的顶端安装有摄像头17，且安装板1的顶端连接有三个t型板18，t型板18的一侧安装有超声波液位计19，且超声波液位计19的顶端安装有支撑柱20，支撑柱20的顶端连接有第一太阳能光伏板21，且第一太阳能光伏板21的顶端设置有压电式雨量传感器22，t型板18的顶端安装有第二太阳能光伏板23，拉杆式位移传感器14的表面是系有拉绳的，而拉绳是通过连接钉与堤进行连接安装的，堤是为标准的，其高度以及宽度等均是相同的，在水流对伸缩杆3或者堤进行冲击时，通过拉杆式位移传感器14的监测，从而可将监测到的信息数据传递到控制盒13上，控制盒13内部的终端控制器可使摄像头17打开并工作，摄像头17正常状态下时关闭的，可对当前的景象进
行拍摄，可将拍摄好的景象通过控制盒13以及无线通信器9传递到云服务上，云服务器可将信息数据传递到防汛指挥部的终端上，从而可发出指令，便于及时通知人员做好防护，且堤上安装有岩土含水量传感器，其是与控制盒13内部的终端控制器进行连接的，而控制盒13的内部不仅安装有终端控制器，也安装有gps定位器，通过岩土含水量传感器可对堤坝上岩土中的含水量进行监测，可判断出堤坝上岩土中的含水量是否大于阈值，而这个阈值则是为土壤阈值含水量与土壤预警含水量，若大于土壤阈值含水量，可将监测到的信息进行传递，而在大于土壤预警含水量时，也是需要将监测到的信息再次进行传递，便于及时通知人员做好防护，防止水流将堤坝冲击损坏，从而对居民和工农业生产的安全造成威胁，伸缩杆3在安装时，其顶端的安装板1的高度是要大于历史最高水位以及水位警戒线的高度的，或者与堤的高度相同均可，而浮板7则是通过泡沫板8漂浮在水面的，通过超声波液位计19可对其与浮板7之间的距离进行测量，从而可知晓水面的高度，便于判断出水面的高度是否超过阈值，阈值则是为水位预警线的高度与溃堤阈值水位的高度，在水位达到阈值时，终端控制器以及无线通信器9则将信息数据进行传递，压电式雨量传感器22可对雨量的大小进行监测，从而可知晓该雨下的持续时间以及大小，从而判断出雨量是否大于预警雨量，若大于预警雨量可通过终端控制器以及无线通信器9将监测到的信息进行传递，便于及时做好防护，压电式雨量传感器22的型号为fst100-2008a，拉杆式位移传感器14的品牌为合肥力智定制的，岩土含水量传感器的型号为tr-100库号m386228，超声波液位计19的型号为hd3000，第一太阳能光伏板21与第二太阳能光伏板23可进行自供电，电池10可对电进行储存，而充电控制器11则是对电池10进行保护。
47.请参阅图1-图3所示，伸缩杆3以正三角形结构分布在安装板1的底端，t型板18以正三角形结构分布在安装板1的顶端是通过，三角形具有稳定性，在以正三角形结构分布的伸缩杆3在安装后，可保证其与安装板1的稳定性，同时正三角形结构安装的t型板18也能够保证超声波液位计19安装后的稳定性。
48.请参阅图1-图3所示，浮板7位于超声波液位计19的正下方，通槽2则是位于浮板7的上方超声波液位计19的下方，在浮板7随着泡沫板8漂浮在水面时，超声波液位计19可通过通槽2测量其与浮板7之间的距离，从而可知晓现在水位的高度，便于判断出水位的高度是否超过阈值。
49.工作原理：在使用时，首先将伸缩杆3进行调节，将其调节到指定的高度，也就是伸缩杆3的底端与湖水的底端接触时，伸缩杆3顶端安装板1的高度是要大于水位预警线的高度以及历史最高水位的高度的，在调节完成后，通过插梢4对伸缩杆3进行限位，然后在将伸缩杆3插入到湖的内部底端进行限位，在将拉绳与拉杆式位移传感器14的表面相接触，并将拉绳的另一端通过连接钉与堤的表面相接触，并对其进行限位固定，在将岩土含水量传感器安装在堤的表面，并与控制盒13设置连接，在泡沫板8与水面接触时，其可带动着其顶端的浮板7通过连接杆6与套环5在伸缩杆3的表面移动，可使浮板7移动到水面的顶端，在遇到雨季时，通过压电式雨量传感器22可对雨量的大小进行监测，判断该雨量是否大于预警雨量，若大于预警雨量则将监测到的信息数据传递到终端控制器上，而在下雨时，湖水的水位也会随之上涨，从而泡沫板8也会带动着浮板7向上移动，通过超声波液位计19的监测，可知晓其与浮板7之间的距离，从而知晓水位的高度是否超过水位预警线的高度与溃堤阈值水位的高度，在超过水位预警线的高度时，可将监测到的数据传递到终端控制器上，而下雨
时，堤上的岩土中的含水量也会随之增加，通过岩土含水量传感器可对堤坝上岩土中的含水量进行监测，可判断出堤坝上岩土中的含水量是否大于土壤阈值含水量与土壤预警含水量，若大于土壤阈值含水量，则将监测到的信息数据传递到终端控制器上，在随着水位的暴涨，湖水在冲击堤与伸缩杆3时，通过拉杆式位移传感器14可对冲击力进行监测，若大于预定值时，终端控制器则会使摄像头17对当前景象进行拍摄，可将拍摄到的景象传递到终端控制器上，而终端控制器则会将所有收集到的信息数据通过无线通信器9传递到云服务器上，而云服务器则会将信息数据传递到防汛指挥部的终端上，通过gps定位器的定位可知晓传递数据的监测终端位于哪个区域，可将防汛指令传递到该地区防汛部门与分级指挥所，而分级指挥所则将接收到的指令通过手机网络、电话、高音喇叭以及短信平台进行传递传递到村、组以及住户，从而便于通知人员进行撤退以及防护，防止对居民以及工农业的生产造成威胁，就这样完成了本发明的工作原理。
50.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。