一种基于道路积水的预警及智能收水的综合装置及方法

技术领域

本发明涉及道路排水技术领域，具体涉及一种基于道路积水的预警及智能收水的综合装置及方法。

背景技术

近年来，随着全球气候变暖和环境变化，极端天气频发。尤其是近年来出现极端暴雨天气，强降雨持续时间长、强度大，往往突破历史极值，城市内部发生内涝风险大大增加。城市道路路面雨水主要通过收水口汇入排水管网，当降雨量较大，路面形成大量汇水时，收水口篦子往往成为了一道阻水障碍，导致路面雨水无法快速排入排水管网，使排水管网疏水能力未充分发挥，造成道路积水。

目前，仍有较多城市对于道路积水信息的收集采用传统的现场调查上报模式，存在效率低下、信息掌握不全面等弊端，将直接影响道路积水险情的处置，更是对人民群众生命财产造成很大威胁。

面对日益复杂的城市管理情况，如何有效更早发现、更加精准预警城市道路积水风险，提升道路收水排水能力，有必要对城市道路收水设施重新思考、设计，做出进一步的改进。

发明内容

为此，本发明提供一种基于道路积水的预警及智能收水的综合装置及方法，能有效解决目前城市道路积水预警时效性差、路面雨水收集能力弱的现况，在暴雨来袭时，可快速预警并及时启动收水设施综合装置，具有提前预警、增强收排水、智能化程度高等优点。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种基于道路积水的预警及智能收水的综合装置，包括：

收水单元，设于道路车行道两侧，与雨水管网相连通，收集路面雨水；

监测单元，设于道路路段和交叉口，以实时监测道路路面雨水疏排、积水情况和降雨情况；

信息发布单元，设于道路交叉口，以实时发布道路积水预警信息和交通警报信号；和

智能控制单元，均与所述收水单元、监测单元和信息发布单元信号连接，其用于控制所述收水单元处理所述监测单元收集的实时信息和控制所述信息发布单元发布预警信息。

进一步地，所述收水单元包括：

收水井体，设于所述道路车行道两侧地面下；

篦子，可升降安装于所述收水井体的顶面，且所述收水井体至少含有一组篦子；和

升降组件，设于所述篦子的下方，且与所述篦子转动连接。

进一步地，所述收水井体内设有：

收纳腔，用于竖向容纳所述升降组件；

密封凸起，设于所述收纳腔的顶端；

密封盖板，可拆卸连接于所述收纳腔下部的一侧，并将所述收纳腔的检修口密封；和

泄水孔，设于所述收纳腔的下方，且底部设有反滤包。

进一步地，所述收水井体上还设有雨水支管接入孔和导线预留通孔，所述雨水支管接入孔设于所述收水井体的下部，且设于临近道路雨水主管道一侧，所述导线预留通孔设于所述收水井体的侧墙内，且其内填充密封。

进一步地，所述升降组件包括：

支杆，呈倒“L”型设于所述篦子的下方；

电动升降器，设于所述支杆的下方，且将支杆撑起；

支撑肋，设于所述支杆的顶部，支撑在所述篦子的下方；

底板，嵌设于所述收纳腔的底端内部；

第一密封胶圈，设于所述密封凸起与所述支杆之间；和

第二密封胶圈，设于所述收纳腔内，并设于所述底板上。

进一步地，当所述篦子在日常未升起状态时，所述第一密封胶圈在篦子自重产生的压力下密封抵设在所述密封凸起上端；当所述篦子向上升出地面时，所述第二密封胶圈在电动升降器产生的推力下密封抵设在所述密封凸起下端。

进一步地，所述监测单元包括电子液位计、地埋式液位计、雨量计和摄像头，所述电子液位计设于所述收水井体的内部，所述埋式液位计设于所述收水井体的顶部，所述雨量计和摄像头设于所述信息发布单元上。

进一步地，所述信息发布单元包括悬臂式杆件、信息发布屏、广播器、第一警示灯和第二警示灯，所述悬臂式杆件设于道路交叉口，所述信息发布屏、广播器和第一警示灯设于所述悬臂式杆件上，所述第二警示灯设于所述篦子上。

进一步地，所述智能控制单元包括：

近端控制系统，设于道路交叉口并可与现场信号灯控制机联动，将现场采集到的道路积水信息和实时降雨信息进行研判，发出或解除控制信号给收水单元和信息发布单元；

远端控制系统，与所述近端控制系统信号连接，相互通信，接收所述近端控制系统的现场道路积水信息、实时降雨信息和研判结果及指令，用于远端城市管理部门工作人员对现场情况进行监测，并对所述近端控制系统做出的研判结果及指令进行人工干预、修正。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于道路积水的预警及智能收水方法，应用于上述任一项所述的基于道路积水的预警及智能收水的综合装置，包括以下步骤：

S1：近端控制系统通过电子液位计、地埋式液位计、雨量计和摄像头，实时采集路面雨水疏排信息、道路积水信息、降雨信息；

S2：近端控制系统对步骤S1采集的路面雨水疏排信息、道路积水信息、降雨信息进行研判，通过分析处理路面雨水疏排雨水量、道路积水量及实时降雨量后向所述收水单元和所述信息发布单元发出相应指令；

S3：远端控制系统对步骤S2近端控制系统发送的信息和指令进行优化分析，将近端控制系统发送来的现场情况和通过摄像头掌握的现场情况进行记录存储、统计分析，形成城市各条道路积水情况实时报告；

S4：远端控制系统根据步骤S3形成的城市道路积水情况实时报告预测全域道路积水趋势，对城市内涝作出判断，并及时向社会发出预警和交通引导信息，引导行人车辆安全通行。

进一步地，所述S2中分析处理路面雨水疏排雨水量、道路积水量及实时降雨量后向所述收水单元和所述信息发布单元发出相应指令，具体包括：

①当H

②当H

③当H

④当H

⑤当H

其中，H

进一步地，所述S1中，所述近端控制系统采集的现场信息还包括各监测元件所在道路名称、段别、坐标等地理位置信息。

进一步地，所述S2中，所述信息发布单元发布信息包括：信息发布屏实时发布道路积水段别与深度警告信息、第一警示灯变红爆闪和广播器播放警告语音。

进一步地，所述S3中，所述远端控制系统将所述近端控制系统送的信息和指令报送给城市管理部门工作人员，工作人员根据上述信息并根据管理需要，输入人工控制信号给近端控制系统，实现道路积水预警的人工干预和修正。

进一步地，所述S4中，所述远端控制系统发出预警和交通引导信息，远程控制道路积水路段前第一个和第二个未积水交叉口的所述信息发布单元发布已积水道路预警信息，并将现场情况发送给交通管理中心。

本发明具有如下优点：

(1)解决了目前城市道路积水预警时效性差、智能化程度低的问题，大大提升了城市道路积水预警能力、运营安全和管理水平，智能化程度高，反应速度快、高效，还可接入智慧城市管理平台，应用广泛，新建和改建方便。

(2)收水单元通过对前端收水口收排水流量的监测，智能控制单元可根据雨水管网的疏水能力提前预判出道路积水风险，有效解决了道路积水后方可监测、预警的滞后性问题，大大提高了城市道路积水预警的时效性。同时，收水单元智能化开启篦子可有效减少收水口堵塞情况，较人工开启更加省时省力，从而提高了暴雨时城市道路排水能力，降低了道路积水隐患，安全性大大提升，有效保护人民生命财产安全。

(3)信息发布单元可实时发布管理信息，与收水单元和智能控制单元互动互联，还可与交通管理平台联动进行综合交通管理和管制，有效提高了行车安全性。

(4)本发明智能化程度高，可远程控制，使城市管理更加高效、便捷，大大减轻了城市管理部门的管养压力。

(5)本发明集成了监测、信息发布功能，既可应用于城市道路，还可应用于大型园区内部道路、城市隧道等，适用范围广；对于无需进行交通管理的内部道路等可取消信息发布模块，简化装置，节省投资。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的综合装置的结构示意图；

图2本发明提供的收水单元内篦子未开启(非暴雨天气时)的状态示意图；

图3本发明提供的收水单元内篦子开启(暴雨天气时)的状态示意图；

图4本发明提供的收水单元的第一剖面的结构示意图；

图5本发明提供的收水单元的第二剖面的结构示意图；

图6本发明提供的收水单元的俯视图；

图7本发明提供的收水单元内升降组件的局部放大图；

图8本发明提供的信息发布单元的结构示意图；

图9本发明的智能控制方法的流程图；

图中：

1：收水单元；2：监测单元；2-1：电子液位计；2-2：地埋式液位计；2-3：雨量计；2-4：摄像头；3：信息发布单元；3-1悬臂式杆件；3-2信息发布屏；3-3广播器；3-4第一警示灯；3-5第二警示灯；4：智能控制单元；4-1：近端控制系统；4-2：远端控制系统；5：收水井体；6：篦子；7：升降组件；7-1：支杆；7-2：电动升降器；7-3：支撑肋；7-4：底板；7-5：第一密封胶圈；7-6：第二密封胶圈；8：收纳腔:；9：密封凸起；10：密封盖板；11：泄水孔；12：反滤包；13：雨水支管接入孔；14：导线预留通孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于道路积水的预警及智能收水的综合装置，如图1所示的，包括收水单元1、监测单元2、信息发布单元3和智能控制单元4，收水单元1设于道路车行道两侧，与雨水管网相连通，收集路面雨水。监测单元2设于道路路段和交叉口，以实时监测道路路面雨水疏排、积水情况和降雨情况。信息发布单元3设于道路交叉口，以实时发布道路积水预警信息和交通警报信号。智能控制单元4均与收水单元1、监测单元2和信息发布单元3信号连接。

智能控制单元4用于控制收水单元1篦子升降、处理监测单元2收集的实时信息和控制信息发布单元3发布预警信息。应用此装置，能有效解决目前城市道路积水预警时效性差、路面雨水收集能力弱的现况，在暴雨来袭时，可快速预警并及时启动收水设施综合装置，具有提前预警、增强收排水、智能化程度高等优点。

如图4所示的，收水单元1包括收水井体5、篦子6和升降组件7，收水井体5设于道路车行道两侧地面下。如图6所示的，篦子6可升降安装于收水井体5的顶面，且收水井体5至少含有一组篦子。收水井体5为整体设于地面以下混凝土结构，当应用于新建道路时为现浇新建，当用于既有道路加装时可采用装配式构件，以缩短建设工期，减少对交通的影响。

升降组件7设于篦子6的下方，升降组件7与篦子6螺栓连接。当篦子6升降完成后，升降组件7与收水单元1密封接触，升降组件与篦子采用螺栓连接，可保证篦子可直接手动翻转开启，方便日常管养。

在具体使用时，通过收水单元1的动作，即如图2和3所示的,篦子6的升降动作，来实现道路排水口篦子的开启。

如图4和5所示的，收水井体5内设有收纳腔8、密封凸起9、密封盖板10和泄水孔11，收纳腔8用于竖向容纳升降组件7，密封凸起9设于收纳腔8的顶端。密封盖板10通过螺栓固定将所述收纳腔8检修口封闭，并于密封盖板10与收纳腔8检修口间设有密封胶垫进行密封。泄水孔11设于收纳腔8的下方，且底部设有反滤包12。其中，收水井体5为整体设于地面以下混凝土结构，当应用于新建道路时为现浇新建，当用于既有道路加装时可采用装配式构件，以缩短建设工期，减少对交通的影响。收纳腔8内的密封构造能够阻挡地面或收水口内积水进入收纳腔8，泄水孔11可使少量进入的积水排出，使收纳腔8总体保持无积水状态，保证升降组件7的正常运行。

收水井体5上还设有雨水支管接入孔13和导线预留通孔14，雨水支管接入孔13设于收水井体5的下部，且设于临近道路雨水主管道一侧，导线预留通孔14设于收水井体5的侧墙内，导线预留通孔15内填充密封胶进行密封。

如图7所示的，升降组件7包括支杆7-1、电动升降器7-2、支撑肋7-3、底板7-4、第一密封胶圈7-5和第二密封胶圈7-6，支杆7-1呈倒“L”型设于篦子6的下方，电动升降器7-2设于支杆7-1的下方，且将支杆7-1撑起。支撑肋7-3设于支杆7-1的顶部，支撑在篦子6的下方。底板7-4嵌设于收纳腔8的底端内部，第一密封胶圈7-5设于密封凸起9与支杆7-1之间，第二密封胶圈7-6设于收纳腔8内，并设于底板7-4上。

当篦子6在日常未升起状态时，第一密封胶圈7-5在篦子6自重产生的压力下密封抵设在密封凸起9上端，阻止日常道路管养洒水进入。当篦子6向上升出地面时，第二密封胶圈7-6在电动升降器7-2产生的推力下密封抵设在密封凸起9下端，阻止道路积水洒水进入。

监测单元2包括电子液位计2-1、地埋式液位计2-2、雨量计2-3和摄像头2-4，电子液位计2-1设于收水井体5的内部，埋式液位计2-2设于收水井体5的顶部，雨量计2-3和摄像头2-4设于信息发布单元3上。

如图8所示的，信息发布单元3包括悬臂式杆件3-1、信息发布屏3-2、广播器3-3、第一警示灯3-4和第二警示灯3-5，悬臂式杆件3-1设于道路交叉口，信息发布屏3-2、广播器3-3和第一警示灯3-4设于悬臂式杆件3-1上，第二警示灯3-5设于篦子6上。

智能控制单元4包括近端控制系统4-1和远端控制系统4-2；

近端控制系统4-1设于道路交叉口并可与现场信号灯控制机联动，将现场采集到的道路积水信息、实时降雨信息进行研判，发出或解除控制信号给收水单元1和信息发布单元3，收水口篦子升起或下降，信息发布单元发布或取消警告信息；

远端控制系统4-2与近端控制系统4-1信号连接，相互通信，近端控制系统4-1将现场道路积水信息、实时降雨信息和研判结果及指令发送给远端控制系统4-2，用于远端城市管理部门工作人员对现场情况进行监测，并可对近端控制系统4-1做出的研判结果及指令进行人工干预、修正。智能控制单元还可接入智慧城市管理平台，便于城市管理者的掌握城市道路的积水状况，提高处理险情的时效性和准确性。

本发明解决了目前城市道路积水预警时效性差、智能化程度低的问题，大大提升了城市道路积水预警能力、运营安全和管理水平，智能化程度高，反应速度快、高效，还可接入智慧城市管理平台，应用广泛，新建和改建方便。

收水单元通过对前端收水口收排水流量的监测，智能控制单元可根据雨水管网的疏水能力提前预判出道路积水风险，有效解决了道路积水后方可监测、预警的滞后性问题，大大提高了城市道路积水预警的时效性。同时，收水单元智能化开启篦子可有效减少收水口堵塞情况，较人工开启更加省时省力，从而提高了暴雨时城市道路排水能力，降低了道路积水隐患，安全性大大提升，有效保护人民生命财产安全。

信息发布单元可实时发布管理信息，与收水单元和智能控制单元互动互联，还可与交通管理平台联动进行综合交通管理和管制，有效提高了行车安全性。

本发明智能化程度高，可远程控制，使城市管理更加高效、便捷，大大减轻了城市管理部门的管养压力。

本发明集成了监测、信息发布功能，既可应用于城市道路，还可应用于大型园区内部道路、城市隧道等，适用范围广；对于无需进行交通管理的内部道路等可取消信息发布模块，简化装置，节省投资。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于道路积水的预警及智能收水方法，应用于一种基于道路积水的预警及智能收水的综合装置，如图9所示的，包括以下步骤：

S1：近端控制系统4-1通过电子液位计2-1、地埋式液位计2-2、雨量计2-3和摄像头2-4，实时采集路面雨水疏排信息、道路积水信息、降雨信息；

S2：近端控制系统4-1对步骤S1采集的路面雨水疏排信息、道路积水信息、降雨信息进行研判，通过分析处理路面雨水疏排雨水量、道路积水量及实时降雨量后向收水单元1和信息发布单元3发出相应指令；

①当H

②当H

③当H

④当H

⑤当H

其中，H

S3：远端控制系统4-2对步骤S2近端控制系统4-1发送的信息和指令进行优化分析，将近端控制系统4-1发送来的现场情况和通过摄像头掌握的现场情况进行记录存储、统计分析，形成城市各条道路积水情况实时报告；

S4：远端控制系统4-2根据步骤S3形成的城市道路积水情况实时报告预测全域道路积水趋势，对城市内涝作出判断，并及时向社会发出预警和交通引导信息，引导行人车辆安全通行。

S1中，近端控制系统4-1采集的现场信息还包括各监测元件所在道路名称、段别、坐标等地理位置信息。S2中，信息发布单元3发布信息包括：信息发布屏3-2实时发布道路积水段别与深度警告信息、第一警示灯3-4变红爆闪和广播器3-3播放警告语音。

S3中，远端控制系统4-2将近端控制系统4-1送的信息和指令报送给城市管理部门工作人员，工作人员根据上述信息并根据管理需要，输入人工控制信号给近端控制系统，实现道路积水预警的人工干预和修正。S4中，远端控制系统4-2发出预警和交通引导信息，远程控制道路积水路段前第一个和第二个未积水交叉口的信息发布单元3发布已积水道路预警信息，并将现场情况发送给交通管理中心。

同时，本发明实施例公开的技术方案，除可应用于城市道路外，还可广泛应用于大型园区内部道路、城市隧道等，并可接入智慧城市管理平台，具有广阔应用和市场前景。能够大大降低道路积水引起的损失，保护人民生命财产安全。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。