基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置

本技术涉及城市防汛，尤其涉及隧道内涝监测技术。

背景技术：

1、城市内涝是指城市排水系统无法及时排除强降雨或连续降雨导致的积水现象，对城市环境和居民生活造成多方面的影响，甚至危害出行者的生命健康安全。

2、城市隧道是最易发生内涝的场所之一，隧道积水会导致车辆打滑失控、发动机进水等问题，不仅可能造成交通堵塞，积水深度较大时还会危害通行者的生命健康安全。因此，对城市隧道进行水位监测就成为必要。

3、现有的监测技术有：

4、1、超声波液位传感器，其缺陷是在高湿度或粉尘多或水雾多的环境中，超声波信号受到干扰，影响测量精度。

5、2、雷达液位传感器。缺陷是成本较高，并且需要良好的安装位置和角度以避免反射波干扰，可能会和其他隧道设备发生位置干涉。

6、3、浮子液位传感器，其缺陷是精度较低，易被杂物卡住。

7、4、激光传感器。其缺陷是成本较高，对水体反射特性敏感，不同水质（颜色、悬浮物、浑浊度等）可能得到不同的测量结果，且对灰尘、烟雾、水雾敏感，这些因素影响激光的反射和传播，影响测量结果的准确性。

8、5、压力水位传感器。

9、压力水位传感器能够将液体压力转化为水位高度信号，具有高精度和高灵敏度的优点，长期稳定性好，能够获取实时水位。缺陷也很明显，压力水位传感器需要接触水以感受水压变化，传感器外露就容易受到外界因素的影响。虽然压力水位传感器会布置在隧道侧墙附近，但行人或车辆也有压到压力水位传感器的可能，可能受到物理损坏，至少影响测量的准确度。如果将压力水位传感器围护起来，则会在隧道侧墙处形成障碍物。

10、申请人对于采用压力水位传感器监测隧道水位的技术进行改进。改进思路有两个，一是地埋式安装，一是贴壁式安装。

11、地埋式安装（申请人的思路是设置在侧墙下方）相比贴壁式安装具有更隐蔽、更不易与外物接触致损的优点，贴壁式安装则具有方便发出声光警示信息、以及相比地埋式安装更不易被堵塞进水结构等优点。

12、本实用新型采用第二个改进思路，即贴壁式安装的改进思路。

13、贴壁式安装属于地面上方安装的方式，这种方式还有移动底座式、安装在灯杆上或专门的壳体上等具体形式。

14、采用移动底座置于隧道地面的安装方式的优点是安装方便快捷，可以根据需要移动至其他隧道使用，但具有如下缺陷：隧道内车辆通过时会对地面积水产生扰动，地面水的波动则会使移动底座发生移动，导致监测结果可能出现较大误差。

15、在灯杆上安装固定十分不便，在专门的壳体内安装往往具有设备头重脚轻的缺陷，地脚螺栓容易泡水，在长期使用过程中容易松动或生锈，导致设备不够稳固。

16、以上安装形式的共有缺陷是：都具有进水口，车辆通过时会对地面积水产生扰动，大风也会使地面水产生波动，地面水的波动通过进水口会对设备检测水位的精确度产生较大影响。

17、本实用新型贴壁式安装的改进思路，具体是通过贴壁式安装不再依赖地脚螺栓，避免地脚螺栓松动或生锈带来的问题；通过设置挡浪结构大幅削弱地面水波动对装置内水位的影响，并结合了水位报警功能以在积水较深时向过往驾驶员发出明确警示信息（地埋式就不易向过往驾驶员发出警示信息）。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置，发挥贴壁式安装的固有优势，大幅降低车辆通过时水面波动对水位测量造成的负面影响。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置，以指向隧道中心线的方向为前向，以隧道长度方向为左右方向，包括竖向设置的长方体形壳体，壳体后表面用于固定在隧道侧壁，

3、壳体底部设有用于测量水位的压力水位传感器，壳体顶部设有下电源模块、gps模块、下电控装置和下无线通讯模块，下电源模块通过供电线路连接压力水位传感器、gps模块、下电控装置和下无线通讯模块，下无线通讯模块、压力水位传感器和gps模块均通过通讯线路与下电控装置相连接，下电控装置通过供电线路连接下电源模块；

4、壳体前侧中部设有竖向的进水孔；

5、壳体前方设有挡浪槽板，挡浪槽板与壳体之间设有连接杆；挡浪槽板的水平截面呈开口向后的槽形，挡浪槽板的后端与隧道侧壁间隙配合，挡浪槽板的后端部与壳体侧壁之间形成进水口。

6、壳体顶端向上连接有声光报警器；声光报警器通过供电线路与下电源模块相连接并通过通讯线路与电控装置相连接。

7、进水口后端处设有滤网。

8、还包括有隧道入口警示装置；隧道入口警示装置包括设置在隧道入口处地面上的立式外壳，外壳顶端设有显示器，外壳内设有上电控装置、上电源模块和上无线通讯模块，上电源模块通过供电线路连接上电控装置、显示器和上无线通讯模块，上无线通讯模块和显示器均通过通讯线路连接上电控装置。

9、本实用新型具有如下的优点：

10、本实用新型采用贴壁式安装，自然具有贴壁式安装固有的优点。挡浪槽板、壳体、进水口和进水孔围成了图2中箭头方向所示的曲折的进水路线。采用本实用新型的结构，隧道中的水不会直接进入壳体，而是经过三道转折后才能进入壳体，第一道转折是在进水口处发生由前向后到由后向前的转折，第二道转折是在进水口与壳体前侧表面交汇处发生由后向前到由沿左右方向朝向进水孔前进的转折，即前后方向到左右方向的转折；第三道转折是在进水孔处发生由左右方向到前后方向进入进水孔的转折。三道转折起到了良好的挡浪效果，大幅削弱了水面波动，提高了压力水位传感器测量水位的准确程度。下无线通讯模块安装位置高于地埋式且无隧道侧壁阻隔信号，通讯效果相对更好。当然，贴壁式安装，也自然不会发生车辆或行人压到压力水位传感器的情况，同时也无须与地面通过地脚螺栓相连接（与隧道侧壁的连接点可以较高从而不易被水浸泡）。

11、使用时，多个隧道的本实用新型的下无线通讯模块均与远程监控室的远程服务器相连接，远程服务器连接有显示屏和远程无线通讯模块，远程监控室的工作人员发现某个隧道水位过深时，通过远程无线通讯模块与本实用新型中的下无线通讯模块通讯，通过下电控装置控制相应隧道中的本实用新型中的声光报警器发出声光警报，提示准备下到隧道中的车辆驾驶员注意危险，停止驶入。

12、滤网能够阻挡地面积水携带的杂物进入壳体中，保障本实用新型长期稳定工作。

13、上无线通讯模块通过下无线通讯模块获取隧道积水的水位信息，并显示在显示器上，驾驶员在隧道入口可以看到水位信息，对驾驶员起到一级警示作用。声光报警器则在隧道斜坡下方对驾驶员起到二级警示的作用，两级警示可以提高驾驶员注意到警示信息的概率，降低车辆进入水位较高的隧道的概率。

技术特征：

1.基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置，以指向隧道中心线的方向为前向，以隧道长度方向为左右方向，包括竖向设置的长方体形壳体，壳体后表面用于固定在隧道侧壁，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置，其特征在于：壳体顶端向上连接有声光报警器；声光报警器通过供电线路与下电源模块相连接并通过通讯线路与电控装置相连接。

3.根据权利要求1所述的基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置，其特征在于：进水口后端处设有滤网。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置，其特征在于：还包括有隧道入口警示装置；隧道入口警示装置包括设置在隧道入口处地面上的立式外壳，外壳顶端设有显示器，外壳内设有上电控装置、上电源模块和上无线通讯模块，上电源模块通过供电线路连接上电控装置、显示器和上无线通讯模块，上无线通讯模块和显示器均通过通讯线路连接上电控装置。

技术总结
本技术公开了一种基于压力水位传感器的贴壁式城市隧道内涝监测装置，包括竖向设置的长方体形壳体，壳体后表面用于固定在隧道侧壁，壳体底部设有用于测量水位的压力水位传感器，壳体顶部设有下电控装置、下电源模块、GPS模块和下无线通讯模块，壳体前侧中部设有竖向的进水孔；壳体前方设有挡浪槽板，挡浪槽板的水平截面呈开口向后的槽形，挡浪槽板的后端与隧道侧壁间隙配合，挡浪槽板的后端部与壳体侧壁之间形成进水口。挡浪槽板、壳体、进水口和进水孔围成了曲折的进水路线，隧道中的水不会直接进入壳体，而是经过三道转折后才能进入壳体，起到了良好的挡浪效果，大幅削弱了水面波动，提高了压力水位传感器测量水位的准确程度。

技术研发人员：陈亦煊,高保彬,张昌娟,李梦婷,陈立伟,任连伟,陈杰
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：20240802
技术公布日：2025/4/17