[发明专利]用于城市暴雨洪涝的水位雨量一体监控系统

说明书

本发明提供一种用于城市暴雨洪涝的水位雨量一体监控系统包括后台服务器和若干个水位雨量采集装置；所述若干个水位雨量采集装置包括N1个分布在当前城市对应的河流区域内的第一水位雨量采集装置、N2个分布在当前城市对应的易涝区域内的第二水位雨量采集装置和N3个分布在前述易涝区域对应的排水管道内的第三水位雨量采集装置。本发明将城市对应的待监控区域划分为河流区域和易涝区域两类，根据不同区域的特性布设不同种类的水位雨量采集装置，并结合实际情况动态调整数据采集周期和数据发送周期，尽可能地减少采集装置的电量损耗。

技术领域

本发明涉及城市洪涝监控领域，具体而言涉及一种用于城市暴雨洪涝的水位雨量一体监控系统。

背景技术

水情监测时水文行业最为基础也是最为重要的一项工作，目前有大量水情采集装置散落分布在户外，重点用于对水位和雨量进行实时监测，并且通过无线通讯系统发送回监测中心。

近年来，城市化发展带来了建筑物和人流的密集，除了有利于社会发展之外也带来了一些弊端，例如当暴雨降临时，城市的局部区域很容易出现内涝积水，给城市居民的生活带来了极大的不便。有研究人员提出，在城市内布设大量水情监测设备，实现对城市内水位和雨量的有效监控。然而这一技术方案在实际运行时遭遇了以下问题：

传统的监测装置分为：供电模块(铅酸电池+太阳能板辅充)+传感器+RTU+DTU。传统的监测设备采用12V供电，系统正常休眠功耗在2MA左右，系统可通过设置采用5分钟或者小时报的方式发送采集的数据。外置的DTU功耗为140MA，按照发送数据平均上电时间1分钟来计算，常规的电池只能连续15天阴雨，只能通过太阳能辅充的方式完成电量的供给。也就是说，当城市遭遇连绵暴雨时，布设在城市内的水情监测设备很容易因为电量耗尽导致监控失败，因为分布点场景各不相同且包含排水管道等不易维护的场景，每年消耗在这些水情设备上的维护成本也相当可观。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于城市暴雨洪涝的水位雨量一体监控系统，将城市对应的待监控区域划分为河流区域和易涝区域两类，根据不同区域的特性布设不同种类的水位雨量采集装置，并结合实际情况动态调整数据采集周期和数据发送周期，尽可能地减少采集装置的电量损耗；另外，提出一种具有全新工作原理的小型化控制主板，在确保数据上传效率的前提下，大幅降低整个采集装置的耗电量，使小容量蓄电池或轻便型充电电池也能够适配于本采集装置，继而大幅降低了整个采集装置的体积。

为达成上述目的，本发明提出一种用于城市暴雨洪涝的水位雨量一体监控系统，其特征在于，所述监控系统包括后台服务器和若干个水位雨量采集装置；

所述若干个水位雨量采集装置包括N1个分布在当前城市对应的河流区域内的第一水位雨量采集装置、N2个分布在当前城市对应的易涝区域内的第二水位雨量采集装置和N3个分布在前述易涝区域对应的排水管道内的第三水位雨量采集装置；所述N1、N2和N3为大于等于1的正整数；

所述N1个第一水位雨量采集装置用于按照第一采集周期采集河流区域的水位数据和雨量数据，将采集结果按照第一发送周期传输至后台服务器，所述第一水位雨量采集装置采用太阳能充电锂电池或非充电锂电池进行供电；所述N2个第二水位雨量采集装置用于按照第二采集周期采集易涝区域的水位数据和雨量数据，将采集结果按照第二发送周期传输至后台服务器，所述第一水位雨量采集装置采用太阳能充电锂电池进行供电；所述N3个第三水位雨量采集装置用于按照第三采集周期采集排水管道的水位数据，将采集结果按照第一发送周期传输至后台服务器，所述第一水位雨量采集装置采用非充电锂电池进行供电；

所述后台服务器周期性获取所有水位雨量采集装置发送的水位数据和雨量数据，计算得到各个区域的暴雨洪涝等级，并且以持续收到每个河流区域和每个易涝区域的实时水位为约束条件，以最佳匹配实际发送周期和对应区域的暴雨洪涝等级为优化目标，结合剩余降雨时长和第一水位雨量采集装置的剩余电量，动态调整第一发送周期，结合剩余排涝时长、第二水位雨量采集装置和第三水位雨量采集装置的剩余电量，动态调整第二发送周期和第三发送周期；