积水监测报警控制方法、系统、存储介质、程序、终端与流程

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种积水监测报警控制方法、系统、存储介质、程序、终端。

背景技术：

目前，随着城市化步伐的加快，为了缓解交通压力和保证出行的畅通，许多城市建设了不少的立交桥和下穿隧道，使得城市积水内涝问题日益严峻。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。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，积水有的竟然高达一米以上，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。急需一种城市内涝积水的智慧城市解决方案，解决传统积水解决方案的反应时间长，数据测量慢，求救搜救不及时，智能化程度低等问题。目前的一些智能监积水测系统大多数能在功能性上比较单一，终端状态及周边环境监测不全面，终端与后台数据传输不安全,后台监控管理系统功能不丰富、不智能。现需要开发出一款多方位预警实时监测能够保证隧道及周边环境安全的智慧积水监测系统，以及对应的信息化、精细化、智能化的智慧积水监控管理新系统来满足当今智能物联网积水监测系统的需求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前的智能监积水测系统大多数能在功能性上比较单一，终端状态及周边环境监测不全面，终端与后台数据传输不安全,后台监控管理系统功能不丰富、不智能，监测终端与后台的数据传输不安全。

解决以上问题及缺陷的难度为：

容易积水的环境是复杂多样的，为保证所处环境的安全，需要涉及多种监测数据，数据融合困难。监测终端安全性难以保障，数据可能被截取，易遭到恶意网络攻击，为保障设备安全性的同时又要保障物联网设备的低功耗性，需要使用安全轻量级的加密算法，对监测终端和后台通信的数据进行加密并对通信双方进行验证；对于海量的监测终端，对其智能化精细化管理，其系统在设计上具有一定的复杂性。

解决以上问题及缺陷的意义为：

对监测终端状态以及被监测周围环境进行监控，需要丰富的智能监测报警模块发现大部分周围环境的安全问题，保证监测环境在各种情况下的安全。对监测终端与后台系统传输的数据进行加密处理，保证传输数据的可靠性安全性，为物联网设备的可控性安全性进行了深度防护。对监测终端以及用户的信息化智能化管理监测，能够对监测终端以及周边的实时环境进行科学高效监控，在监测数据超过预设值后立即发送报警信息，可以极大的降低事故发生率。更加智能安全的积水监测报警终端可以为智慧城市提供更为精确有效的数据，提高城市处理潜在危险的效率，有利于智慧城市发展。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种积水监测报警控制方法、系统、存储介质、程序、终端。

本发明是这样实现的，一种积水监测报警控制方法，所述积水监测报警控制方法包括：

第一步，积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测，发送异常信息；

第二步，解析积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测的设备数据，拼装下发的命令；

第三步，通过移动用户端接入积水监控管理系统。

进一步，所述积水监测报警控制方法使用地磁传感器实现车流量监测，当附近有车辆经过时，对地磁场产生干扰，通过对磁场变化的监测，断定有车辆经过，对上传数据的频率判断，可以得知当前车流量，并在地图上画出车流量的热力图；监测终端默认10分钟发送一次心跳监测给nb-iot网关，若nb-iot收不到心跳监测会判断监测终端状态异常，发送异常信息给智能积水监控管理后台应用端。

进一步，所述积水监测报警控制方法处理信息并上传到设备数据加密模块，加密结束后进行签名认证，通过网络端数据发送模块将数据传输到nb-iot通信模块，由nb-iot通信模块与移动网络运营商基础设施设备进行通信，将数据发送到后台，后台对数据进行验证，验证通过后解密并使用；

每次使用设备数据加密模块，寄存器加一，当达到阈值之后寄存器会通知上行命令模块发送申请切换秘钥命令，此命令再经过设备数据加密模块的处理，以及设备身份验证后通过网络前端数据发送模块将数据传输到nb-iot通信模块，由nb-iot通信模块与移动网络运营商基础设施设备进行通信，将数据发送到后台，重新对秘钥进行计算和分配；

在监测终端接收后台发送信息的过程中，网络端数据接收模块接收到数据后发送到设备身份认证模块，设备身份认证模块进行签名认证和数据校验对比，这个过程会使用到秘钥，校验通过后发送到安全通信模块中的设备数据解密模块进行解密，将解密的命令发送到下行命令模块执行进一步的命令；如果下行命令是切换秘钥的命令，则将新秘钥写入到与物联网设备相连接的秘钥存储ram中，实现设备对新秘钥的保存。

进一步，所述积水监测报警控制方法数据展示模块在隧道外显示当前积水深度，提醒将要驶入的司机，防止危险的发生，tb2115安全模块对智能监测终端上报的数据进行加密，对积水监控管理后台下发的数据和用户通过移动端与监测终端交互的数据进行校验认证，并通过nb-iot通讯模块进行数据传输；nb-iot通讯模块将数据发给指定的网关，并接受网关下发的数据。

进一步，所述积水监测报警控制方法解析监测终端上报的设备数据，拼装积水监控管理后台下发的命令，并对大批量的消息数据进行缓存，在消息数据解析后进行加密传输，对下发的命令解密后拼装成设备需要的数据，并进行加密后传输给监测终端的加解密模块处理，对于海量上行的数据和下发的命令，通过消息队列中间件来进行缓存；

所述积水监测报警控制方法远程升级可满足系统软件更新，使设备的适应性更强，具体用法为点击远程升级，上传软件更新包，智能终端段会下载最新软件包进行更新；系统管理子系统包括系统用户操作日志管理，告警短信模板设置；通过日记记录，了解用户的每一个操作，实现系统的安全控制；对于不同的告警内容，可设置不同的短信模板通知对应的管理人员；设备监控子系统包括告警管理，设备状态监控以及可视化展示，巡检记录管理，以及布控预警管理。对于设备的告警数据，应及时处理，进行告警管理；设备状态通过列表展示历史数据，通过地图面板展示设备的实时状态，若超出正常值，在地图上闪烁报警红灯，布控预警，可对设备传感器上报数据的条件进行设置。

本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求任意一项所述包括下列步骤：

第一步，积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测，发送异常信息；

第二步，解析积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测的设备数据，拼装下发的命令；

第三步，通过移动用户端接入积水监控管理系统。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的积水监测报警控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述的积水监测报警控制方法的积水监测报警控制系统，所述积水监测报警控制系统包括：

智能积水监测终端，安装在隧道墙壁上，用于实现积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测，发送异常信息给智能积水监控管理后台应用端；

数据展示模块，用于在隧道外展示监测终端监测到的隧道内实时数据；

nb-iot网关，用于解析监测终端上报的设备数据，拼装积水监控管理后台下发的命令；

智能积水监控管理后台应用端，通过nb-iot网关与智能积水监测终端进行网络连接；位于远程系统服务器上，用于通过移动用户端接入积水监控管理系统。

进一步，所述智能积水监测终端包括智能监测模块、tb2115安全模块、nb-iot通讯模块；智能监测模块、tb2115安全模块、nb-iot通讯模块集成在一块电路板上，并附有微处理器进行指令处理，物联网专用sim卡槽以及信息显示屏；智能积水监测终端位于胶壳保护壳内，安装到隧道墙壁上；

智能监测模块包括积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测；

后端监控管理系统对上传数据的频率判断，可以得知当前车流量，并在地图上画出车流量的热力图；

监测终端默认10分钟发送一次心跳监测给nb-iot网关，若nb-iot收不到心跳监测会判断监测终端状态异常，发送异常信息给智能积水监控管理后台应用端；

数据处理模块，处理信息并上传到设备数据加密模块，加密结束后会将数据传输到身份认证模块进行签名认证；通过网络端数据发送模块将数据传输到nb-iot通信模块；

nb-iot通信模块与移动网络运营商基础设施设备进行通信，将数据发送到后台，后台对数据进行验证，验证通过后解密并使用；

设备身份认证模块，进行签名认证和数据校验对比；

安全通信模块，用于进行解密，将解密的命令发送到下行命令模块执行进一步的命令；

数据展示模块，用于在隧道外展示监测终端监测到的隧道内实时数据；

所述智能积水监控管理后台应用端包括设备管理子系统、用户管理子系统、设备监控子系统、系统管理子系统；

设备管理子系统包括设备所属区域管理、设备管理、远程升级；

用户管理子系统包括用户管理，用户权限管理，以及用户身份安全认证管理；

系统管理子系统包括系统用户操作日志管理，告警短信模板设置；通过日记记录，了解用户的每一个操作，实现系统的安全控制；对于不同的告警内容，可设置不同的短信模板来通知对应的管理人员；

设备监控子系统包括告警管理，设备状态监控以及可视化展示，巡检记录管理，以及布控预警管理；对于设备的告警数据，应及时处理，进行告警管理；设备状态通过列表展示历史数据，通过地图面板展示设备的实时状态，若超出正常值，在地图上闪烁报警红灯；

移动用户端包括手机app、微信小程序；移动用户端与积水监控管理后台应用端相连，具有积水监控管理平台的部分功能，进行登录注册，告警管理，巡检维修登记，终端状态查询，接收系统通知。

本发明的另一目的在于提供一种终端，所述终端搭载所述的积水监测报警控制系统。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明解决了隧道及周边环境安全问题无保障、监测终端智能化精细化信息化监控维护管理水平不足的问题。本发明能够有效地对终端状态以及隧道周围环境进行监控，其丰富的智能监测报警模块能够发现出现安全问题的隧道。后台应用端对智能终端以及用户的信息化智能化精准化管理监测，能够对终端和周边的实时环境状态进行科学高效监控，降低了事故发生率和终端的维护成本。本发明具有良好的实用性，是物联网在智慧城市上的典型应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的积水监测报警控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的积水监测报警控制系统的结构示意图；

图中：1、智能积水监测终端；2、nb-iot网关；3、智能积水监控管理后台应用端。

图3是本发明实施例提供的积水监测报警控制系统一实施例的组成示意图。

图4是本发明实施例提供的智能监测终端的组成示意图。

图5是本发明实施例提供的安全加密认证模块的组成图。

图6是本发明实施例提供的智能积水监控管理后台应用端的组成示意图。

图7是本发明实施例提供的移动用户端的组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种积水监测报警控制方法、系统、存储介质、程序、终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的积水监测报警控制方法包括以下步骤：

s101：积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测，发送异常信息；

s102：解析积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测的设备数据，拼装下发的命令；

s103：通过移动用户端接入积水监控管理系统。

如图2所示，本发明提供的积水监测报警控制系统包括：智能积水监测终端1、nb-iot网关2、智能积水监控管理后台应用端3。

智能积水监测终端1，安装在隧道墙壁上，用于实现积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测，发送异常信息给智能积水监控管理后台应用端3。

nb-iot网关2，用于解析监测终端上报的设备数据，拼装积水监控管理后台下发的命令。

智能积水监控管理后台应用端3，通过nb-iot网关2与智能积水监测终端1进行网络连接；位于远程系统服务器上，用于通过移动用户端接入积水监控管理系统。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

如图3所示，本发明基于物联网的智能积水监测系统一实施例的组成，包括智能积水监测终端1、nb-iot网关2和智能积水监控管理后台应用端3；智能积水监测终端1安装在隧道墙壁上，包括智能监测模块、tb2115安全模块、nb-iot通讯模块；智能积水监控管理后台应用端3位于远程系统服务器上，包括设备管理子系统、用户管理子系统、设备监控子系统、系统管理子系统；智能积水监控管理后台应用端3通过nb-iot网关2与智能积水监测终端1进行网络连接；智能积水监控管理后台应用端3的部分用户通过移动用户端接入积水监控管理系统，此处的用户是终端设备维护人员或者应急人员。

如图4所示，根据本发明基于物联网的智能积水监测报警系统一实施例智能积水监测终端1的组成示意图。智能监测模块包括积水监测、可燃气体监测、车流量监测，以及信号强度检测；可燃气体包括一氧化碳、氧气、甲烷等气体。使用地磁传感器实现车流量监测功能，此传感器可测出周围的磁场情况，当附近有车辆经过时，会对地磁场产生干扰，通过对磁场变化的监测，可以断定有车辆经过，后端监控管理系统对上传数据的频率判断，可以得知当前车流量，并在地图上画出车流量的热力图，从而协助交警进行交通管制。监测终端默认10分钟发送一次心跳监测给nb-iot网关2，若nb-iot收不到心跳监测会判断监测终端状态异常，会发送异常信息给智能积水监控管理后台应用端3。通过多种传感器设备，对隧道以及周边环境进行监测，多种监测数据实时上报到后台监控管理系统，保证了隧道的安全。

如图5所示，本发明基于nb-iot的智能积水监测报警系统一安全加密认证模块的组成图。数据处理模块处理信息并上传到设备数据加密模块，加密结束后会将数据传输到身份认证模块进行签名认证，这个过程会使用到秘钥，之后通过网络端数据发送模块将数据传输到nb-iot通信模块，由nb-iot通信模块与移动网络运营商基础设施设备进行通信，将数据发送到后台，后台对数据进行验证，验证通过后解密并使用。每次使用设备数据加密模块，寄存器都会加一，当达到阈值之后寄存器会通知上行命令模块发送申请切换秘钥命令，此命令再经过设备数据加密模块的处理，以及设备身份验证后通过网络前端数据发送模块将数据传输到nb-iot通信模块，由nb-iot通信模块与移动网络运营商基础设施设备进行通信，将数据发送到后台，重新对秘钥进行计算和分配。在井盖接收后台发送信息的过程中，网络端数据接收模块接收到数据后发送到设备身份认证模块，设备身份认证模块进行签名认证和数据校验对比，这个过程会使用到秘钥，校验通过后发送到安全通信模块中的设备数据解密模块进行解密，将解密的命令发送到下行命令模块执行进一步的命令；如果下行命令是切换秘钥的命令，则将新秘钥写入到与物联网设备相连接的秘钥存储ram中，从而实现设备对新秘钥的保存。

数据展示模块能够在隧道外显示当前积水深度，提醒将要驶入的司机，预防危险的发生。tb2115安全模块能够对智能监测终端上报的数据进行加密，对积水监控管理后台下发的数据和用户通过移动端与监测终端交互的数据进行校验认证，并通过nb-iot通讯模块进行数据传输；加密认证模块保证了积水监测终端传输数据的可靠性和安全性，对物联网设备的可控性安全性进行了深度防护。nb-iot通讯模块将数据发给指定的网关，并接受网关下发的数据；这里的nb-iot模组是基于海思hi-2115开发的，安全性高，功耗低。

智能监测模块、tb2115安全模块、nb-iot通讯模块集成在一块电路板上，并附有微处理器进行指令处理，物联网专用sim卡槽以及信息显示屏。整个智能监测终端位于胶壳保护壳内，可安装到隧道墙壁上。

nb-iot网关2用于解析监测终端上报的设备数据，拼装积水监控管理后台下发的命令。并对大批量的消息数据进行缓存。在消息数据解析后进行加密传输，对下发的命令解密后拼装成设备需要的数据，并进行加密后传输给监测终端的加解密模块处理。对于海量上行的数据和下发的命令，通过消息队列中间件来进行缓存。

如图6所示，本发明基于物联网的智能积水监测报警系统一实施例智能积水监控管理后台应用端3的组成示意图。设备管理子系统包括设备所属区域管理、设备管理、远程升级；区域划分一般为按街道划分，并添加相应区域的管理员，此处的区域管理员一般为设备维护人员；设备区域划分有助于分片管理、包管到个人，实现精细化管理。设备管理用于实现设备的维护，一般为添加单个设备，也可批量添加，更改设备的配置信息，可批量对设备配置。远程升级可满足系统软件更新，使设备的适应性更强，具体用法为点击远程升级，上传软件更新包，智能终端段会下载最新软件包进行更新。用户管理子系统包括用户管理，用户权限管理，以及用户身份安全认证管理；保证不同权限的用户使用不同的权限，防止用户误操作和非法操作。系统管理子系统包括系统用户操作日志管理，告警短信模板设置；通过日记记录，了解用户的每一个操作，实现系统的安全控制。对于不同的告警内容，可设置不同的短信模板来通知对应的管理人员。设备监控子系统包括告警管理，设备状态监控以及可视化展示，巡检记录管理，以及布控预警管理。对于设备的告警数据，应及时处理，进行告警管理；设备状态通过列表展示历史数据，通过地图面板展示设备的实时状态，若超出正常值，会在地图上闪烁报警红灯。布控预警，可对设备传感器上报数据的条件进行设置。

如图7所示，本发明基于物联网的智能积水监测报警系统一实施例移动用户端的组成示意图。移动用户端包括手机app、微信小程序；的移动用户端与积水监控管理后台应用端相连，具有积水监控管理平台的部分功能，可进行登录注册，告警管理，巡检维修登记，终端状态查询，接收系统通知。移动用户端用户能够很方便的通过手机了解各个终端设备状态，具有告警管理、巡检维修登记等实用功能。

本发明解决了隧道及周边环境安全问题无保障、监测终端智能化精细化信息化监控维护管理水平不足的问题。本发明能够有效地对监测终端状态以及终端周围环境进行监控，其丰富的智能监测报警模块能够发现大部分隧道安全问题。后台应用端对智能监测终端以及用户的信息化智能化精准化管理监测，能够对终端和周边的实时环境状态进行科学高效监控，降低了事故发生率和终端的维护成本。本发明具有良好的实用性，是物联网在智慧城市上的典型应用。

证明部分(具体实施例/实验/仿真/能够证明本发明创造性的正面实验数据等)

以一辆排量为2.0的中型小轿车为例，车尾的排气管高度约为28厘米。根据车型的大小，小车排气管最低约为26厘米，越野车、轻型货车等车型的排气管，高度为30厘米。一般的小汽车要经过积水，排气管应保持在水面以上。水深高于一般小型车辆的排气管，车辆就有可能在隧道内抛锚被困。如果隧道内积水不断增加，随着水位上升，车内人员如不及时撤离，生命安全还会受到威胁。但是普通的驾驶员在驾驶过程中很难通过肉眼判断水深高度。通过本发明可以快速的在隧道口提示驾驶人员隧道内积水深度，在积水达到预设值时提醒驾驶员不要驶入隧道。最大程度的避免可能发生的意外。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上对监测终端进行改进，在监测终端增加对水流量流速的监测，取消对车流量温湿度监测。使得本实施例可以放入排水井中，监测排水井内的数据，实时监测排水流量，排水井内是否积水甚至溢出。使本系统可以实时查看排水情况，通过对降雨量与排水量的分析，可以对隧道内未来一段时间的积水深度进行预测，以此提前对可能发生积水的隧道进行处理。通过对监测终端监测数据的增加或删减，使本发明可以灵活的应用于各种环境。极大的拓展了物联网在智慧城市上的运用范围。

实施例三：

本实施例在实施例一的基础上增加求救通信模块，为隧道内遇险的人员提供求救渠道。通过nb-iot通讯模块，连接至运营商并自动拨号求救电话，使遇险人员在通讯设备无法使用的情况下可以快速和外部联系，告知遇险人员自身情况与所处位置，与此同时求救通行模块会自动向后台系统传输求救地点在隧道内的具体位置信息，方便救援人员救援，极大提高救援成功率。进一步降低发生意外的可能性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。