一种基于物联网的城市内涝监测方法及监测系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开一种基于物联网的城市内涝监测方法及监测系统，属于城市内涝监测【技术领域】，为实现低功耗低成本的城市内涝监测而发明。基于物联网的城市内涝监测方法，包括：对各监测点的内涝信息进行监测；对监测到的各监测点的内涝信息，通过ZigBee子网进行汇总，并将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器；管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。基于物联网的城市内涝监测系统，采用所述城市内涝监测方法实现实时监测各监测点的内涝信息。本发明适用于城市内涝监测及预警。
【专利说明】—种基于物联网的城市内涝监测方法及监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及城市内涝监测，尤其涉及基于物联网的城市内涝监测方法及监测系统。
【背景技术】
[0002]在城市化和现代化加快的同时，由于城市建设过度追求“水泥硬化”，雨水渗透能力减弱，城市排涝系统又不堪重负，北京、上海、武汉、广州等大城市近年来均出现了因短历时强降雨造成的严重城市内涝。城市内涝不仅给局部地区带来严重的淹没损失，造成城市交通瘫痪，扰乱城市生活和工作秩序，还给城市居民的生命财产造成巨大威胁，大城市防御气象灾害脆弱性的问题受到社会各界的广泛关注。
[0003]立交桥、地下通道以及低洼地带的居民区、工厂等是城市内涝的敏感区域，非常容易出现积涝现象。目前，我国大多数城市还没有专门的内涝监测预警系统。当内涝现象发生时，管理部门不能及时、全面地掌握各易涝区域受灾的严重程度，车辆、行人也无法提前了解其出行区域的积涝情况。少数大中城市已经开始规划或正在开展城市暴雨内涝方面的监测、预报和预警系统建设，目的是对城区主要街道和重点地区的暴雨洪涝过程、积水分布、积水深度、积水时间等信息进行预报预警，为城市防洪排涝调度和减灾决策提供技术支持，以降低内涝对城市居民生活的影响。但整体而言，城市内涝监测预警系统的信息化、现代化和智能化水平还远远不够，寻找一种低成本、高效率，能有效整合气象、水务、交通、公共安全等部门的信息，实时监测城市内涝，及时向社会公众发布预警信息的数字化技术迫在眉睫。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的一个技术问题是提供一种低功耗和低成本的基于物联网的城市内涝监测方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的实施例提供的基于物联网的城市内涝监测方法采用如下技术方案:
[0006]一种基于物联网的城市内涝监测方法，包括:
[0007]对各监测点的内涝信息进行监测；
[0008]对监测到的各监测点的内涝信息，通过ZigBee子网进行汇总，并将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器；
[0009]管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。
[0010]进一步地，所述对各监测点的内涝信息进行监测包括:实时检测电子水尺和/或摄像头的工作状态，通过电子水尺和/或摄像头实时监测城市内各监测点的实际淹没深度和/或实际淹没范围。
[0011]进一步地，所述将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器包括:将汇总后的内涝信息通过ZigBee子网的网关，通过无线通信网络经互联网传输到管理中心服务器。
[0012]进一步地，所述管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理包括:管理中心服务器动态显示出暴雨发生时，各监测点的实际淹没范围和/或水深随时间变化的值，统计达到或超过某一水深值的监测点占所有监测点的比例和位置。
[0013]进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测方法，还包括:管理中心服务器向设在各监测点的内涝监测终端发送内涝预警信息；所述内涝监测终端接收并显示所述内涝预
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[0014]进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测方法，还包括:管理中心服务器向汽车发送与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息。
[0015]进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测方法，所述管理中心服务器向汽车发送与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息包括:
[0016]汽车利用车载内涝预警终端的GPS模块，获取该汽车的位置信息，并将该汽车的位置信息通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器；
[0017]所述管理中心服务器根据所述汽车的位置信息，搜索与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息，并将搜索到的所述内涝信息，向所述汽车的车载内涝预警终端发送。
[0018]进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测方法，还包括:汽车利用车载内涝预警终端的RFID识别模块，获得该汽车的载客状态并将该汽车的载客状态通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器。
[0019]本发明要解决的另一个技术问题是提供一种低功耗和低成本的基于物联网的城市内涝监测系统。
[0020]为解决上述技术问题，本发明的实施例提供的基于物联网的城市内涝监测系统采用如下技术方案:
[0021]一种基于物联网的城市内涝监测系统，包括:
[0022]城市内涝监测终端，设置在各监测点，用于实时监测各监测点的内涝信息；
[0023]ZigBee子网，用于对各监测点的所述城市内涝监测终端监测到的内涝信息进行汇总;
[0024]网关，用于将汇总后的所述内涝信息，通过通信网络传输到管理中心服务器；
[0025]管理中心服务器，用于对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。
[0026]进一步地，所述城市内涝监测终端包括:
[0027]电子水尺和/或摄像头，设置在各监测点并与所述微处理器模块相连，用于实时监测各监测点的实际淹没深度和/或实际淹没范围；
[0028]故障检测模块，用于实时监测电子水尺和/或摄像头的工作状态；
[0029]微处理器模块，通过模数转换模块与电子水尺连接，将电子水尺所测量到的模拟数据量进行模数转换；和/或接收所述摄像头采集的图像信息并进行压缩；
[0030]ZigBee模块，用于在微处理器模块的控制下组网连接。
[0031 ] 进一步地，所述摄像头为数字化高清摄像头。
[0032]进一步地，所述城市内涝监测终端还包括:Flash数据存储模块，与所述微处理器模块相连，用于对经过所述模数转换后的信息进行存储；LCD信息交互界面，与所述微处理器模块相连，用于显示各种数据采集参数和故障信息，操作人员能够通过界面上的触摸屏进行参数设置，并能够指定由哪个城市内涝监测终端担任网关负责对子网内数据进行打包上传。
[0033]进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测系统，还包括:车载内涝预警终端，用于获取载有该车载内涝预警终端的汽车的位置信息，并将该汽车的位置信息通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器，接收所述管理中心服务器向该汽车发送的与该汽车相邻近的监测点的内涝信息。
[0034]进一步地，所述车载内涝预警终端包括微处理器，所述微处理器分别与GPS模块、GPRS模块、RFID识别模块和人机交互界面模块连接；其中GPS模块，用于获取载有该车载内涝预警终端的汽车的位置信息；GPRS模块，用于所述车载内涝预警终端与所述管理中心服务器之间的通信；RFID识别模块，用于获取汽车的载客状态信息；人机交互界面模块，用于对邻近监测点的城市内涝预警信息进行实时发布。
[0035]本发明的上述技术方案的有益效果如下:
[0036]上述方案中，对各监测点的内涝信息，通过ZigBee子网进行汇总，并将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器；管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。这样能够以较低的功耗和成本实现对城市内涝的监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明实施例一种基于物联网的城市内涝监测方法的流程图；
[0038]图2为本发明实施例一种基于物联网的城市内涝监测系统的结构示意图；
[0039]图3为图2所示城市内涝监测系统中城市内涝监测终端实施例的方框示意图；
[0040]图4为图2所示城市内涝监测系统中车载内涝预警终端实施例的方框示意图。
【具体实施方式】
[0041]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0042]如图1所示，本发明实施例一种基于物联网的城市内涝监测方法，包括步骤:
[0043]S11、对各监测点的内涝信息进行监测；
[0044]S12、对监测到的各监测点的内涝信息，通过ZigBee子网进行汇总，并将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器；
[0045]S13、管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。
[0046]物联网是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是新一代信息技术的重要组成部分，其核心和基础仍然是互联网。物联网的用途广泛，可应用于智能交通、环境保护、健康医疗、水系监测等多个领域。
[0047]一般而言，随着通信距离的增大，设备的复杂度、功耗以及系统成本都会增加。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。因此，相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术是一种低功耗和低成本的技术。同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点，也决定了 ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。目前，ZigBee无线通信技术已日渐成熟，因此可以利用这种技术构建一个基于物联网的城市内涝监测与预警系统。
[0048]本发明实施例中，所述的城市内涝各监测点安装在城市的易涝地带，若干内涝监测点组成一个ZigBee子网，若干ZigBee子网通过通信网络实现与管理中心服务器的双向通信。所述的通信网络可为有线通信网络，优选地，所述通信网络采用基于ZigBee/GPRS/GSM/3G的无线通信网络。
[0049]本发明基于物联网的城市内涝监测方法实施例中，对各监测点的内涝信息，通过ZigBee子网进行汇总，并将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器；管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。这样能够以较低的功耗和成本实现对城市内涝的监测。
[0050]在前述实施例中，进一步地，所述对各监测点的内涝信息进行监测包括:实时检测电子水尺和/或摄像头的工作状态，通过电子水尺和/或摄像头实时监测城市内各监测点的实际淹没深度和/或实际淹没范围。
[0051]在前述实施例中，进一步地，所述将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器包括:将汇总后的内涝信息通过ZigBee子网的网关，通过无线通信网络经互联网传输到管理中心服务器。
[0052]在前述实施例中，进一步地，所述管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理包括:管理中心服务器动态显示出暴雨发生时，各监测点的实际淹没范围和/或水深随时间变化的值，统计达到或超过某一水深值的监测点占所有监测点的比例和位置，为城市排涝实时调度提供重要依据。
[0053]为了能够根据监测到的数据向内涝监测终端进行预警，在前述实施例中，进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测方法，还包括:管理中心服务器向设在各监测点的内涝监测终端发送内涝预警信息;所述内涝监测终端接收并显示所述内涝预警信息。
[0054]为了能够根据监测到的数据向内涝区域的汽车进行预警，在前述实施例中，进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测方法，还包括:管理中心服务器向汽车发送与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息。这样可使汽车驾驶员能提前获知城市内涝状态，避免暴雨时期盲目行驶。对于驶入内涝区域的汽车，管理中心服务器可根据汽车的反馈信息，发出车辆遇险预警信号，通知相关部门和人员采取应急预案。
[0055]其中，所述管理中心服务器向汽车发送与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息包括:汽车利用车载内涝预警终端的GPS模块，获取该汽车的位置信息，并将该汽车的位置信息通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器；所述管理中心服务器根据所述汽车的位置信息，搜索与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息，并将搜索到的所述内涝信息，向所述汽车的车载内涝预警终端发送。
[0056]在前述实施例中，进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测方法，还包括:汽车利用车载内涝预警终端的RFID识别模块，获得该汽车的载客状态并将该汽车的载客状态通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器，以便所述管理中心服务器能够了解内涝区域的汽车的载客状态，为防涝救灾提供较为全面的信息。
[0057]参看图2所示，本发明实施例还提供一种基于物联网的城市内涝监测系统，包括:城市内涝监测终端1，设置在各监测点，用于实时监测各监测点的内涝信息；ZigBee子网2，用于对各监测点的所述城市内涝监测终端监测到的内涝信息进行汇总；网关3，用于将汇总后的所述内涝信息，通过通信网络4传输到管理中心服务器；管理中心服务器5，用于对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。
[0058]其中，所述的城市内涝监测终端I安装在城市的立交桥、河流、湖泊等易涝地带，若干内涝监测终端I组成一个ZigBee子网2，若干ZigBee子网2通过通信网络4实现与管理中心服务器5的双向通信。所述的通信网络4可为有线通信网络，如有线互联网，优选地，所述通信网络采用基于ZigBee/GPRS/GSM/3G的无线通信网络。
[0059]本发明基于物联网的城市内涝监测系统的基本功能是:在城市的立交桥、河流、湖泊等易涝地带安装城市内涝监测终端，对城市内涝状况进行实时监测，并将城市易涝地带的实际淹没深度和淹没范围等实时信息通过ZigBee/GPRS/GSM/3G网关、ZigBee子网和Internet传输到管理中心服务器，管理中心服务器再通过分析处理，将内涝信息和应急指示发送到相关部门和人员。
[0060]本发明基于物联网的城市内涝监测系统实施例中，对各监测点的内涝信息，通过ZigBee子网2进行汇总，并将汇总后的内涝信息通过通信网络4传输到管理中心服务器5 ；管理中心服务器5对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。这样能够以较低的功耗和成本实现对城市内涝的监测。
[0061]参看图3所示，在前述城市内涝监测系统实施例中，进一步地，所述城市内涝监测终端I包括:电子水尺11和/或摄像头12，设置在各监测点并与所述微处理器模块相连，用于实时监测各监测点的实际淹没深度和/或实际淹没范围；故障检测模块13，用于实时监测电子水尺和/或摄像头的工作状态；微处理器模块14，通过AD转换模块与电子水尺连接，将电子水尺所测量到的模拟数据量进行AD转换；和/或接收所述摄像头采集的图像信息并进行压缩；ZigBee模块15，用于在微处理器模块的控制下组网连接。
[0062]为了获得清晰的图像信息，所述摄像头优选为数字化高清摄像头。所述微处理器模块接收数字化高清摄像头采集的图像信息并进行压缩。为降低数据传输量仅采集静态图形信息，图像采集周期为5秒(可调)以JPEG算法进行图形数据压缩。
[0063]再参看图3所示，在前述城市内涝监测系统实施例中，进一步地，所述城市内涝监测终端还包括=Flash数据存储模块16，与所述微处理器模块相连，用于对经过所述AD转换后的信息进行存储，也可用于对前述经过压缩的图形数据进行存储；LCD信息交互界面17，与所述微处理器模块相连，用于显示各种数据采集参数和故障信息，操作人员能够通过界面上的触摸屏进行参数设置，并能够指定由哪个城市内涝监测终端担任网关负责对子网内数据进行打包上传。
[0064]对于担任网关的城市内涝监测终端来说，还必须在微处理器中实现嵌入式TCP/IP协议栈和GPRS通信模块，该协议栈在应用层实现HTTP协议、在传输层实现TCP与UDP协议、在网络层实现IP协议，同时为便于调试还实现了 ICMP协议，由于使用GPRS (或3G，可选)通信模块进行数据上传在链路层实现PPP协议；GPRS通信模块在微处理器的控制下实现无线通信网络的附着。
[0065]参看图2所示，在实现上述系统的监测功能外，为了使得上述系统具有预警功能，在前述城市内涝监测系统实施例中，进一步地，所述的基于物联网的城市内涝监测系统，还包括:[0066]车载内涝预警终端6，用于获取载有该车载内涝预警终端的汽车的位置信息，并将该汽车的位置信息通过通信网络4传输到所述管理中心服务器5，接收所述管理中心服务器5向该汽车发送的与该汽车相邻近的监测点的内涝信息。所述的通信网络4可为有线通信网络，如有线互联网，优选地，所述通信网络4采用基于ZigBee/GPRS/GSM/3G的无线通信网络。车载内涝预警终端6可通过无线通信网络实现与管理中心服务器5的双向通信。
[0067]在前述城市内涝监测系统实施例中，进一步地，所述车载内涝预警终端6包括微处理器61，所述微处理器分别与GPS模块62、GPRS模块63、RFID识别模块64和人机交互界面模块65连接；其中，GPS模块62，用于获取载有该车载内涝预警终端的汽车的位置信息；GPRS模块63，用于所述车载内涝预警终端与所述管理中心服务器之间的通信；RFID识别模块64，用于获取汽车的载客状态信息；人机交互界面模块65，用于对邻近监测点的城市内涝预警信息进行实时发布。
[0068]在一实施例中，所述的微处理器61通过GPS接口，从GPS模块62获得10米精度内的定位信息；通过RFID接口获取和接受ZigBee信息。其余的GPRS模块63、TCP/IP协议栈模块和人机交互界面模块65与内涝监测终端中对应模块的实现相同。
[0069]车载内涝预警终端5通过GPS模块62和RFID识别模块64获得汽车的位置信息和载客状态，通过GPRS模块63将汽车的位置信息和载客状态通过无线通信网络经互联网传输到管理中心服务器5，管理中心服务器5根据汽车位置信息搜索邻近监测点的内涝信息，并向汽车车载内涝预警终端6发送，人机交互界面模块65用于对邻近监测点的城市内涝预警信息进行实时发布。
[0070]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于，包括: 对各监测点的内涝信息进行监测； 对监测到的各监测点的内涝信息，通过ZigBee通讯子网进行汇总，并将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器； 管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于， 所述对各监测点的内涝信息进行监测包括: 实时检测电子水尺和/或摄像头的工作状态，通过电子水尺和/或摄像头实时监测城市内各监测点的实际淹没深度和/或实际淹没范围。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于， 所述将汇总后的内涝信息通过通信网络传输到管理中心服务器包括: 将汇总后的内涝信息通过ZigBee子网的网关，通过无线通信网络经互联网传输到管理中心服务器。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于， 所述管理中心服务器对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理包括: 管理中心服务器动态显示出暴雨发生时，各监测点的实际淹没范围和/或水深随时间变化的值，统计达到或超过某一水深值的监测点占所有监测点的比例和位置。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于，还包括: 管理中心服务器向设在各监测点的内涝监测终端发送内涝预警信息； 所述内涝监测终端接收并显示所述内涝预警信息。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于，还包括: 管理中心服务器向汽车发送与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于，所述管理中心服务器向汽车发送与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息包括: 汽车利用车载内涝预警终端的GPS模块，获取该汽车的位置信息，并将该汽车的位置信息通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器； 所述管理中心服务器根据所述汽车的位置信息，搜索与所述汽车相邻近的监测点的内涝信息，并将搜索到的所述内涝信息，向所述汽车的车载内涝预警终端发送。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的城市内涝监测方法，其特征在于，还包括: 汽车利用车载内涝预警终端的RFID识别模块，获得该汽车的载客状态并将该汽车的载客状态通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器。
9.一种基于物联网的城市内涝监测系统，其特征在于，包括: 城市内涝监测终端，设置在各监测点，用于实时监测各监测点的内涝信息； ZigBee子网，用于对各监测点的所述城市内涝监测终端监测到的内涝信息进行汇总； 网关，用于将汇总后的所述内涝信息，通过通信网络传输到管理中心服务器； 管理中心服务器，用于对接收到的各监测点的内涝信息进行分析处理。
10.根据权利要求9所述的基于物联网的城市内涝监测系统，其特征在于， 所述城市内涝监测终端包括: 电子水尺和/或摄像头，设置在各监测点并与所述微处理器模块相连，用于实时监测各监测点的实际淹没深度和/或实际淹没范围； 故障检测模块，用于实时监测电子水尺和/或摄像头的工作状态； 微处理器模块，通过模数转换模块与电子水尺连接，将电子水尺所测量到的模拟数据量进行模数转换；和/或接收所述摄像头采集的图像信息并进行压缩； ZigBee模块，用于在微处理器模块的控制下组网连接。
11.根据权利要求10所述的基于物联网的城市内涝监测系统，其特征在于，所述摄像头为数字化高清摄像头。
12.根据权利要求10所述的基于物联网的城市内涝监测系统，其特征在于，所述城市内?劳监测终端还包括: Flash数据存储模块，与所述微处理器模块相连，用于对经过所述模数转换后的信息进行存储； LCD信息交互界面，与所述微处理器模块相连，用于显示各种数据采集参数和故障信息，操作人员能够通过界面上的触摸屏进行参数设置，并能够指定由哪个城市内涝监测终端担任网关负责对子网内数据进行打包上传。
13.根据权利要求9所述的基于物联网的城市内涝监测系统，其特征在于，还包括: 车载内涝预警终端，用于获取载有该车载内涝预警终端的汽车的位置信息，并将该汽车的位置信息通过无线通信网络经互联网传输到所述管理中心服务器，接收所述管理中心服务器向该汽车发送的与该汽车相邻近的监测点的内涝信息。
14.根据权利要求13所述的基于物联网的城市内涝监测系统，其特征在于，所述车载内涝预警终端包括微处理器，所述微处理器分别与GPS模块、GPRS模块、RFID识别模块和人机交互界面模块连接；其中 GPS模块，用于获取载有该车载内涝预警终端的汽车的位置信息； GPRS模块，用于所述车 载内涝预警终端与所述管理中心服务器之间的通信； RFID识别模块，用于获取汽车的载客状态信息； 人机交互界面模块，用于对邻近监测点的城市内涝预警信息进行实时发布。
【文档编号】H04N7/18GK103944946SQ201310023726
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2013年1月22日
【发明者】鲁帆, 杨贵羽, 严登华, 刘杨 申请人:中国水利水电科学研究院