[发明专利]基于4G网络的防雷击隧道积水警示系统及方法

摘要

基于4G网络的防雷击隧道积水警示系统及方法，属于警示系统领域。现有的隧道水位监视系统不能实现监测数据的共享，发生积水问题时只能局部调整，不利于交通状况统一监管和交通流量控制。基于4G网络的防雷击隧道积水警示系统，其组成包括信息处理传送单元(1)、水位检测单元(2)、警示单元(3)、指挥单元(4)、避雷单元(5)和供电单元(6)。基于4G网络的防雷击隧道积水警示方法，值班状态下，水位检测周期为t₁，检测时，检测模块(16)对其他部分上电进行水位高度检测，若未检测到水位高度信息，则断电等待t₁时间后做重复动作，如果检测到水位高度则转入工作状态，以t₂间隔检测和上传水位深度信息。本发明检测和上传频率快，能应对极端暴雨天气中积水检测和警示。

主权项

1.一种基于4G网络的防雷击隧道积水警示方法，其特征在于：系统组成包括信息处理传送单元(1)、水位检测单元(2)、警示单元(3)、指挥单元(4)、避雷单元(5)和供电单元(6)，信息处理传送单元(1)与水位检测单元(2)之间通过供电及信息传输缆线(7)双向传输，信息处理传送单元(1)与警示单元(3)之间双向传输，信息处理传送单元(1)与指挥单元(4)之间通过4G网络双向传输；信息处理传送单元(1)和供电单元(6)上分别安装避雷单元(5)，水位检测单元(2)、信息处理传送单元(1)、警示单元(3)和避雷单元(5)都与供电单元(6)连接；所述的信息处理传送单元(1)包括信息处理模块(8)和收发传送模块(9)，其中，信息处理模块(8)包括Flash存储器(10)和ARM处理器(11)，ARM处理器(11)的第一GPIO接口组(12)与Flash存储器(10)双向传输，ARM处理器(11)的第二GPIO接口组(13)与所述水位检测单元(2)双向传输，ARM处理器(11)的UART接口(14)与收发传送模块(9)双向传输；所述的水位检测单元(2)包括液位传感器(15)、检测模块(16)、水密接插件(17)和水密舱(18)，水密舱(18)内部底面上安装水密接插件(17)，水密舱(18)内部安装检测模块(16)，水密舱(18)上盖上安装液位传感器(15)，液位传感器(15)的主体位于水密舱(18)内，液位传感器(15)的探头(19)漏出水密舱(18)上盖外，且安装探头(19)处进行水密处理；其中，液位传感器(15)的探头(19)外部扣装固定于水密舱(18)上盖上保护笼；所述警示单元(3)包括LED显示屏(20)、警示灯(21)和驱动电路(22)，驱动电路(22)连接分别连接LED显示屏(20)和警示灯(21)，且警示单元(3)通过驱动电路(22)连接信息处理传输装置的Flash存储器(10)和第一GPIO接口组(12)；所述的供电单元(6)包括太阳能储能板(23)和蓄电池(24)，太阳能储能板(23)连接蓄电池(24)，供电单元(6)通过蓄电池(24)与水位检测单元(2)、信息处理传送单元(1)、警示单元(3)和避雷单元(5)连接并为其供电；所述的供电及信息传输缆线(7)的外皮内包裹一根电源芯线、一根接地线和四根RS485数据线，其中，所述的接地线的直流通路电阻为10‑50欧姆；所述的信息处理模块(8)采用飞思卡尔公司的Kinetis L系列的KL26Z128V4单片机，它内嵌Cortex^TM‑M0+内核，主频为48MHZ；所述收发传送模块(9)选为芯讯通无线科技有限公司的SIM7100C型号4G网络通信芯片；将水位检测单元(2)设置为初始的值班状态，以时间间隔t₁为周期，水位检测单元(2)检测安装位置的水位信息，水位检测单元(2)内部的微功耗检测模块(16)处于工作状态，液位传感器(15)和水密接插件(17)处于下电状态；步骤二、水位检测单元(2)仍然处于工作状态，微功耗检测模块(16)对液位传感器(15)和水密接插件(17)上电，液位传感器(15)进行水位高度检测，若未检测到水位结果，则断电等待t₁时间后重复上电、水位高度检测动作，直到检测到水位高度的值后水位检测单元(2)转入工作状态；步骤三、水位检测单元(2)处于工作状态，以时间间隔t₂为周期，水位检测单元(2)检测水位高度信息；其中，t₁>t₂；步骤四、水位检测单元(2)将检测到的水位高度信息后，发送给信息处理传送单元(1)的信息处理模块(8)进行编码，之后上传给收发传送模块(9)，收发传送模块(9)存储水位高度信息并通过4G网络将其发往指挥单元(4)；步骤五、指挥单元(4)接到水位高度信息后给出处理信息，处理信息下传到信息处理传送单元(1)的收发传送模块(9)，收发传送模块(9)发送给信息处理模块(8)进行解码，然后才能传送给水位检测单元(2)；步骤六、水位检测单元(2)返回步骤一；所述的水位检测单元(2)的工作状态下水位高度信息的检测和上传采用自适应调节方式，即水位高度变化速度小于10cm/h时，时间间隔t₂为比较长的1～2小时，当水位变化速度大于等于10cm/h时，时间间隔t₂自适应的变为较短的10～20min，检测和上传频率加快。