[实用新型]用于城市积水监测的低功耗导波管式一体化超声波液位计

说明书

技术领域

本实用新型属于水位测量技术领域，具体涉及一种用于城市积水监测的低功耗导波管式一体化超声波液位计。

背景技术

近年来，由强降雨引起的城市下穿隧道及立交桥下低洼处存在大量积水的现象时有发生，且有愈演愈烈的趋势。在我国南方多雨的城市，积水有时竟然高达一米以上，且长时间不能及时排走，给人们的出行带来了很大的不便，严重时竟引发行人的死亡和失踪事件。此现象已经引起市政、防汛、路政等政府有关部门的高度关注：一方面要积极修建并管理好排水设施，另一方面建设城市防汛预警监测应急系统。而防汛预警监测应急系统的关键是积水水位的实时测量。

目前，常规的城市内涝监控方式均为积水观测人员人工监测的形式和自动预警方式。人工监测时一般采用浮子式、压力式、超声波式或雷达式等传感器，现场监测读数。自动预警的城市积水水位监测一般也采用浮子式、压力式、超声波式或雷达式等传感器，仪器需现场供电，数据通过外置无线模块传输到监测数据中心。

可知，现有观测人员人工监测效率较低，另外，人工监测和自动监测时采用的浮子式、压力式、超声波式或雷达式等传感器，在实际应用过程中普通存在着一定的缺陷，例如，浮子式水位计工作稳定，但安装和维护复杂，施工难度大，造价高，浮子时间长了很容易卡住，影响测量。超声波水位计利用超声波在空气中的传播来测量水位，测量过程完全由电子电路来实现，因而比较容易实现自动遥测，但超声波水位计的安装需要一个支撑杆，由于是立杆悬臂梁式安装，过往车辆、行人和车辆停在超声波探头下必然导致数据异常报警。压力式水位计通过压力传感器测量水中的静压力来测量水位，测量过程由电子电路来实现，因而比较容易实现自动遥测，但测量精度受温度影响较大，受淤积影响严重，如果安装传感器的位置有淤积则压力式水位计不能使用。雷达式水位计是一种新型的水位测量设备，利用雷达波在空气中的传播来测量水位，测量过程完全由电子电路来实现，因而比较容易实现自动遥测。其测量原理与超声波水位计类似，但测量精度较高。雷达式水位计的安装也需要一个支撑杆，过往车辆、行人和车辆停在下面必然导致数据异常报警。同时，现有水位监测装置许多需要外部供电或者外部配置无线模块，安装施工和选址有较高要求，不方便使用。

而本实用新型提出的用于城市积水监测的低功耗导波管式一体化超声波液位计，则从根本上解决了上述传感器的诸多缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供了用于城市积水监测的低功耗导波管式一体化超声波液位计，无需外部供电，内自带无线通讯模块，低成本、安装简单、方便实用，抗干扰能力强的自动水位测量装置，能及时掌握城区积水情况，把积水情况实时数据传送到数据中心。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了用于城市积水监测的低功耗导波管式一体化超声波液位计，其特征是，包括封闭式的壳体，壳体外部顶端连接有太阳能电池板，壳体空腔内设有电源管理电路、蓄电池、控制器、超声激振测量电路以及无线通信模块，在壳体的底部探出有收发一体的超声波换能器；

太阳能电池板的输出端连接电源管理电路，电源管理电路连接蓄电池，电源管理电路的输出端连接控制器、超声激振测量电路和无线通信模块以为其提供工作电源，控制器连接超声激振测量电路，控制器连接无线通信模块以通过其与远程数据中心进行通信，超声激振测量电路连接超声波换能器，在超声波换能器的下端套设有中空的导波管，导波管的底部开口处封装有滤网；

控制器控制超声激振测量电路驱动超声波换能器朝水面发射出超声波，超声波在导波管中传播至水面后返回，回波经超声波换能器接收传输至超声激振测量电路，进一步的在上传至控制器，控制器根据超声波的传输时间获得积水水位，并将此水位数据通过无线通信模块上传至数据中心。

进一步的，导波管的半径小于0.05m。

进一步的，无线通信模块采用GPRS通信方式。

进一步的，电源管理电路包括4.3V降压电路以及3.3V降压电路，4.3V降压电路采用LT3481芯片，蓄电池电源经4.3V降压电路进行降压后输出4.3V电压，4.3V电压输入3.3V降压电路进行降压输出3.3V电压。