一种基于无人机的城市排水监测系统

1.本实用新型涉及排水系统监测领域，尤其涉及一种基于无人机的城市排水监测系统。

背景技术：

2.为解决城市内涝问题，需要对城市排水管网的流量、水位、流量等数据进行在线实时监测，为指挥部的防洪工作提供决策数据参考，为市政管网建设项目的工程勘察设计提供可靠的数据支持。
3.经检索，现有专利(公开号为：cn106368289a)公开了排水管网远程监测系统，包括预警模块，所述预警模块输出端电连接有手机app访问端，所述手机app访问端的输出端电连接有服务器，所述app访问端的输入端电连接有gprs网络，所述gprs网络的输入端电连接有reid电子标签，所述gprs网络的输入端电连接有低洼水位检测模块，所述低洼水位检测模块的输入端双向电连接有调度中心，所述调度中心的输出端电连接有本地排水泵站，本发明设置手机app访问端、低洼水位检测模块、调度中心、本地排水泵站和排水泵组，对相关水位进行实时监测，调度中心根据数据进行总体的调度，保障了排水系统的安全，降低了道路通行风险，为城市抗洪排涝提供了有力保障，该专利技术虽然可以远程实时监控，但是存在没有具体实际实验的问题，从而导致未来发展空间低，因此，本领域技术人员提供了一种基于无人机的城市排水监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于无人机的城市排水监测系统，采用基于示踪方法的沿海城市内涝防灾方案进行研究，以及基于telemac-2d和swmm模型的城市内涝数值模拟，可在未来当收集到有更多有标记的洪水数据集时，探索更先进且廉价的模型，以更灵活地结合时间信息，使得本装置可以在更加复杂和嘈杂以及更大空间尺度上进行水位的实时预测。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种基于无人机的城市排水监测系统，包括图像视频资料、水位监测传感器、雨量监测传感器、路表横坡，所述图像视频资料连接有无人机主体，所述无人机主体连接有洪水图像数据集、水文数据与城市摄像头排水数据，所述洪水图像数据集、水文数据与城市摄像头排水数据连接有水位预估预警模块，所述水位预估预警模块连接有arm处理器模块，所述arm处理器模块连接gprs通信模块；
6.所述路表横坡的下端固定设置有透水面层，所述透水面层的下端固定设置有不透水封层，所述路表横坡的下端一侧处固定设置有渗透面，所述渗透面的下端固定设置有边沟；
7.通过上述技术方案，本装置可以通过提取收集到的图像资料中三个指标评价地面排水过程的质量，并且当面对洪水，城市内涝等水文自然灾害时，本装置可以对洪水水位做出预估，提供预警措施，为人们更好的采取相关的防灾减灾措施提供辅助性建议。
8.进一步地，所述水位监测传感器与雨量监测传感器连接到arm处理器模块；
9.通过上述技术方案，可以使两个水位监测传感器与雨量监测传感器监测到的数据实时被arm处理器模块所处理。
10.进一步地，路面宽度与水膜厚度之间的关系为线性增长；
11.通过上述技术方案，可以得出路面宽度与水膜厚度的关系成正比。
12.进一步地，内涝防灾方案研究是将示踪方法与水力计算相耦合的方法；
13.通过上述技术方案，可以在各排水分区中采用污染物堆积模型生成对应编号的示踪剂，精细模拟城市内涝过程，实现了内涝积水的溯源和过程量化。
14.进一步地，城市内涝数值模拟是基于swmm和telemac-2d模型构建的一种新耦合模型tswm；
15.通过上述技术方案，能较准确地模拟监测区的内涝情况,可实现城市内涝精细化模拟。
16.进一步地，所述gprs通信模块是一种基于gsm系统的无线分组交换技术；
17.通过上述技术方案，gprs通信模块数据传输速度快，永远在线，并且按数据流量计费，可以有效快速的传递信息，并且节省成本。
18.进一步地，所述arm处理器模块是一种低功耗成本的risc微处理器；
19.通过上述技术方案，arm处理器模块的耗电少功能强，大量使用寄存器，指令执行速度更快。
20.进一步地，所述洪水图像数据集、水文数据与城市摄像头排水数据为无人机主体处理出的数据；
21.通过上述技术方案，由这些数据可以将路面分为三类，通过混淆矩阵来对路面网络等级的评价进行验证，验证路面排水评价的性能。
22.本实用新型具有如下有益效果：
23.1、本实用新型提出的一种基于无人机的城市排水监测系统，本系统可以通过提取收集到的图像资料中三个指标评价地面排水过程的质量，最后根据提取的路面排水指标将路面分为三类，通过混淆矩阵来对路面网络等级的评价进行验证路面排水评价的性能。
24.2、本实用新型提出的一种基于无人机的城市排水监测系统，本系统采用基于示踪方法的沿海城市内涝防灾方案进行研究，与基于telemac-2d和swmm模型的城市内涝数值模拟，可在未来当收集到有更多有标记的洪水数据集时，探索更先进但廉价的模型，以更灵活地结合时间信息，使得本装置可以在更加复杂和嘈杂以及更大空间尺度上进行水位的实时预测。
25.3、本实用新型提出的一种基于无人机的城市排水监测系统，未来当我们收集到有更多有标记的洪水数据集，将探索更先进但廉价的模型，以更灵活地结合高层时间信息，本装置可以在更加复杂和嘈杂以及更大空间尺度上进行水位的实时预测。
附图说明
26.图1为本实用新型提出的一种基于无人机的城市排水监测系统的流程图；
27.图2为本实用新型提出的一种基于无人机的城市排水监测系统水膜厚度与路面宽度关系图；
28.图3为本实用新型提出的一种基于无人机的城市排水监测系统的排水路面渗流示意图。
29.图例说明：
30.1、边沟；2、渗透面；3、透水面层；4、路表横坡；5、不透水封层；6、水位监测传感器；7、雨量监测传感器；8、gprs通信模块；9、arm处理器模块；10、水位预估预警模块；11、城市摄像头排水数据；12、水文数据；13、洪水图像数据集；14、无人机主体；15、图像视频资料。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
32.参照图1-3，本实用新型提供的一种实施例：一种基于无人机的城市排水监测系统，包括图像视频资料15、水位监测传感器6、雨量监测传感器7、路表横坡4，可以通过历史暴雨事件验证、模型对比等方式评估tswm模型的适用性和可靠性，图像视频资料15连接有无人机主体14，使用无人机作为探测载体，可以应对恶劣的水文灾害，无人机主体14连接有洪水图像数据集13、水文数据12与城市摄像头排水数据11，洪水图像数据集13、水文数据12与城市摄像头排水数据11连接有水位预估预警模块10，水位预估预警模块10连接有arm处理器模块9，arm处理器模块9连接gprs通信模块8可以对积水水位数据进行预测后，通过gprs通信模块8将水位数据实时发布；
33.路表横坡4的下端固定设置有透水面层3，透水面层3的下端固定设置有不透水封层5，路表横坡4的下端一侧处固定设置有渗透面2，渗透面2的下端固定设置有边沟1，本装置可以通过提取收集到的图像资料中三个指标评价地面排水过程的质量，并且当面对洪水，城市内涝等水文自然灾害时，本装置可以对洪水水位做出预估，提供预警措施，为人们更好的采取相关的防灾减灾措施提供辅助性建议。
34.水位监测传感器6与雨量监测传感器7连接到arm处理器模块9，可以使两个水位监测传感器6与雨量监测传感器7监测到的数据实时被arm处理器模块9所处理，路面宽度与水膜厚度之间的关系为线性增长，可以得出路面宽度与水膜厚度的关系成正比，内涝防灾方案研究是将示踪方法与水力计算相耦合的方法，可以在各排水分区中采用污染物堆积模型生成对应编号的示踪剂，精细模拟城市内涝过程，实现了内涝积水的溯源和过程量化，城市内涝数值模拟是基于swmm和telemac-2d模型构建的一种新耦合模型tswm，能较准确地模拟监测区的内涝情况,可实现城市内涝精细化模拟，gprs通信模块8是一种基于gsm系统的无线分组交换技术，gprs通信模块8数据传输速度快，永远在线，并且按数据流量计费，可以有效快速的传递信息，并且节省成本，arm处理器模块9是一种低功耗成本的risc微处理器，arm处理器模块9的耗电少功能强，大量使用寄存器，指令执行速度更快，洪水图像数据集13、水文数据12与城市摄像头排水数据11为无人机主体14处理出的数据，由这些数据可以将路面分为三类，通过混淆矩阵来对路面网络等级的评价进行验证，验证路面排水评价的性能。
35.工作原理：当面对洪水时，本系统首先通过无人机主体14收集数据，其中包括洪水
图像数据集13、水文数据12、城市摄像头排水数据11，经过系统处理得到洪水水位评估，接着结合arm处理器模块9，接受并处理水位监测传感器6、雨量监测传感器7，对积水水位数据进行预测，并通过gprs通信模块8将水位数据实时发布，本系统还会进行基于示踪方法的沿海城市内涝防灾方案研究，此方法将示踪方法与水力计算相耦合，在各排水分区中采用污染物堆积模型生成对应编号的示踪剂，精细模拟城市内涝过程，实现了内涝积水的溯源和过程量化，并且在未来当收集到有更多有标记的洪水数据集时，可以探索更先进但廉价的模型，以更灵活地结合时间信息。
36.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于无人机的城市排水监测系统，包括图像视频资料(15)、水位监测传感器(6)、雨量监测传感器(7)、路表横坡(4)，其特征在于：所述图像视频资料(15)连接有无人机主体(14)，所述无人机主体(14)连接有洪水图像数据集(13)、水文数据(12)与城市摄像头排水数据(11)，所述洪水图像数据集(13)、水文数据(12)与城市摄像头排水数据(11)连接有水位预估预警模块(10)，所述水位预估预警模块(10)连接有arm处理器模块(9)，所述arm处理器模块(9)连接gprs通信模块(8)；所述路表横坡(4)的下端固定设置有透水面层(3)，所述透水面层(3)的下端固定设置有不透水封层(5)，所述路表横坡(4)的下端一侧处固定设置有渗透面(2)，所述渗透面(2)的下端固定设置有边沟(1)。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的城市排水监测系统，其特征在于：所述水位监测传感器(6)与雨量监测传感器(7)连接到arm处理器模块(9)。3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的城市排水监测系统，其特征在于：路面宽度与水膜厚度之间的关系为线性增长。4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的城市排水监测系统，其特征在于：内涝防灾方案研究是将示踪方法与水力计算相耦合的方法。5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的城市排水监测系统，其特征在于：城市内涝数值模拟是基于swmm和telemac-2d模型构建的一种新耦合模型tswm。6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的城市排水监测系统，其特征在于：所述gprs通信模块(8)是一种基于gsm系统的无线分组交换技术。7.根据权利要求1所述的一种基于无人机的城市排水监测系统，其特征在于：所述arm处理器模块(9)是一种低功耗成本的risc微处理器。8.根据权利要求1所述的一种基于无人机的城市排水监测系统，其特征在于：所述洪水图像数据集(13)、水文数据(12)与城市摄像头排水数据(11)为无人机主体(14)处理出的数据。

技术总结

本实用新型涉及排水系统监测领域，公开了一种基于无人机的城市排水监测系统，包括一种基于无人机的城市排水监测系统，包括图像视频资料、水位监测传感器、雨量监测传感器、路表横坡，所述图像视频资料连接有无人机主体，所述无人机主体连接有洪水图像数据集、水文数据与城市摄像头排水数据，所述洪水图像数据集、水文数据与城市摄像头排水数据连接有水位预估预警模块，所述水位预估预警模块连接有ARM处理器模块。本实用新型中，提出的一种基于无人机的城市排水监测系统，采用基于示踪方法的沿海城市内涝防灾方案进行研究，以及基于TELEMAC-2D和SWMM模型的城市内涝数值模拟，可在未来当收集到有更多有标记的洪水数据集时，探索更先进且廉价的模型。探索更先进且廉价的模型。探索更先进且廉价的模型。