Система мониторинга наводнений и датчик уровня воды

Авторы патента:

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно, к комплексам мониторинга наводнений и может быть использовано для обнаружения подъема уровня воды в водоемах и оповещения об этом специальных служб и населения. Достигается повышение надежности информирования пользователей системы о событиях системы, и обеспечение возможности длительной работы датчика без обслуживания. Система мониторинга наводнений содержит блок управления, к сигнальным входам которого подключены датчики уровня воды, датчики несанкционированного доступа, датчики температуры воды, датчики температуры воздуха, пульты централизованного наблюдения. Каждый пульт снабжен блоком коммуникаций, а блок управления снабжен устройством приема-передачи, которые выполнены с возможностью обеспечения двусторонней беспроводной связи между пультами централизованного наблюдения и блоком управления, и возможностью отправки информационных сообщений пользователям системы. При этом к мультимедиа-входам блока управления подключены микрофоны, а к сигнальным выходам блока управления подключены устройства оповещения.

Датчик уровня воды содержит снабженный отверстиями корпус с размещенной в нем трубкой из немагнитного материала. В нижней части трубки размещен геркон, а в верхней части трубки с возможностью свободного движения размещен магнит, жестко закрепленный на поплавке, охватывающем трубку. Поплавок установлен с возможностью свободного движения относительно трубки. 2 нз.п, 15 з.п. ф-лы, 3 илл.

Предшествующий уровень техники.

Известна национальная система предупреждения о наводнениях Румынии (http://hoermann-rus.ru/home/t_projects/rumin, http://hoermann-rus.ru/downloads/file/HOERMANN.zip [1]), содержащая центральные коммутационные платформы, связанные по радиоканалу с электронными сиренами, национальный контрольный центр, связанный с центральными коммутационными платформами.

Недостатком указанной системы является невозможность контроля уровня воды в водоемах и необходимость построения отдельной системы для такого контроля.

Известна система диспетчеризации и аварийного контроля в водоснабжении и канализации (http://recon-pro.ru/solutions/s01_1.htm [2]), содержащая блок управления, к которому подключены датчики уровня жидкости в резервуарах, датчики доступа и проникновения, датчики температуры. Блок управления содержит устройство вывода информации о состоянии датчиков.

Недостатком указанной системы [2] является ограниченность средств оповещения, что не позволяет информировать большое число пользователей системы о состоянии контролируемых объектов. Другим недостатком указанной системы [2] является невозможность непосредственного звуковизуального контроля мест срабатывания датчиков, что затрудняет возможность перепроверки данных, поступающих от датчиков.

Указанная система [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близкой системой того же назначения к заявляемой системе мониторинга наводнений. Поэтому она принята в качестве прототипа заявляемой системы.

Раскрытие полезной модели.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой системой мониторинга наводнений, является повышение надежности информирования пользователей системы о событиях системы.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым датчиком уровня воды, является обеспечение возможности длительной работы без обслуживания.

Сущность заявляемой системой мониторинга наводнений состоит в том, что она содержит блок управления, к сигнальным входам которого подключены:

- по крайней мере один датчик уровня воды;

- по крайней мере один датчик несанкционированного доступа;

- по крайней мере один датчик температуры воды;

- по крайней мере один датчик температуры воздуха.

При этом система дополнительно содержит по крайней мере один пульт централизованного наблюдения, каждый из которых снабжен блоком коммуникаций, а блок управления снабжен устройством приема-передачи. При этом блок коммуникаций и устройство приема-передачи выполнены с возможностью обеспечения двусторонней беспроводной связи между пультами централизованного наблюдения и блоком управления, и возможностью отправки информационных сообщений пользователям системы, соответственно, из пульта централизованного наблюдения и из блока управления. При этом к мультимедиа-входам блока управления подключен по крайней мере один микрофон, а к сигнальным выходам блока управления подключен по крайней мере одно устройство оповещения.

К мультимедиа-входам блока управления может быть подключена по крайней мере одна видеокамера.

Вход питания блока управления может быть электрически соединен с одним или несколькими источниками питания.

К блоку управления может быть подключен один источник питания, выполненный в виде:

- источника бесперебойного питания, содержащего аккумуляторную батарею;

- или энергоустановки на солнечных батареях, содержащей также и аккумуляторную батарею;

- или ветроэнергетической установки.

Устройство приема-передачи предпочтительно выполнено в виде GSM-модема, а каждый блок коммуникации выполнен содержащим первый и второй GSM-модемы. При этом блок управления дополнительно содержит блок памяти, предназначенный для хранения номеров пользователей системы, которым рассылаются информационные сообщения из блока управления. При этом блок управления дополнительно содержит блок контроля баланса, предназначенный для отправки сообщения, на заданный телефонный номер при недостатке денежных средств на лицевом счете SIM-карты устройства приема-передачи. При этом каждый пульт централизованного наблюдения содержит блок хранения, предназначенный для хранения телефонных номеров пользователей системы, которым рассылаются информационные сообщения из этого пульта централизованного наблюдения.

Блок коммуникации каждого пульта централизованного наблюдения целесообразно снабжать Интернет-сервером, выполненным с возможностью обеспечения дистанционного управления параметрами пульта оператором пульта, доступа пользователей системы к информации пульта и рассылки оповещений пользователям системы.

Каждый датчик уровня воды желательно конструктивно выполнять в одном антивандальном корпусе с соответствующими датчиком несанкционированного доступа, датчиком температуры воздуха и датчиком температуры воды.

Устройство приема-передачи может содержать модуль соединения с аналоговой телефонной линией с запрограмированными в его блок памяти номерами телефонов.

Систему допустимо дополнительно снабжать по крайней мере одним датчиком снежного покрова, выход которого необходимо электрически соединять с сигнальным входом блока управления.

Система дополнительно может содержать по крайней мере одну подсистему видеонаблюдения, выполненную с возможностью записи оцифрованных изображений и видеоинформации в свой блок памяти, и передачи оцифрованных изображений и видеоинформации на электронную почту по каналам сотовой связи стандарта GSM/ GPRS/ EDGE/ WCDMA при срабатывании датчиков уровня воды, датчиков несанкционированного доступа или по смс команде. При этом сигнальные входы подсистемы видеонаблюдения необходимо электрически соединять с выходами датчиков уровня воды и датчиков несанкционированного доступа.

Сущность заявляемого датчика уровня воды состоит в том, что он содержит снабженный отверстиями корпус с размещенной в нем трубкой из немагнитного материала. При этом в нижней части трубки размещен геркон, а в верхней части трубки с возможностью свободного движения размещен магнит, жестко закрепленный на поплавке, охватывающем трубку. Причем поплавок установлен с возможностью свободного движения относительно трубки.

Трубка выполнена предпочтительно из пластиков.

Трубку желательно закреплять к корпусу с помощью немагнитного материала, например, алюминия.

Упомянутые отверстия целесообразно выполнять на нижней и верхней поверхностях корпуса.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема системы мониторинга наводнений, на фиг.2 - схема системы по примеру 5, на фиг.3 - схема датчика уровня воды.

Система мониторинга наводнений содержит (фиг.1):

- блок управления (1);

- по крайней мере один датчик уровня воды (2);

- по крайней мере один датчик несанкционированного доступа (3);

- по крайней мере один датчик температуры воздуха (4);

- по крайней мере один датчик температуры воды (12);

- по крайней мере один микрофон (5);

- по крайней мере одну видеокамеру (6) с инфракрасной подсветкой;

- по крайней мере один источник питания (7);

- по крайней мере одно устройство оповещения (8);

- по крайней мере один пульт централизованного наблюдения (9).

Блок управления (1) предназначен для непосредственного получения сигналов от датчиков (2, 3, 4, 12), микрофонов (5) и видеокамер (6), непосредственного управления устройствами оповещения (8), передачи информационных сообщений, а также получения и обработки команд управления. Блок управления (1) функционирует под управлением специализированного программного обеспечения.

При этом датчики уровня воды (2), датчики несанкционированного доступа (3), датчики температуры воздуха (4) и датчики температуры воды (12) электрически соединены с соответствующими сигнальными входами блока управления (1). Микрофоны (5) и видеокамеры (6) электрически соединены с соответствующими мультимедиа-входами блока управления (1). Источники питания (7) электрически соединены со входом питания блока управления (1). Устройства оповещения (8) электрически соединены с соответствующими сигнальными выходами блока управления (1).

Блок управления (1) снабжен устройством приема-передачи (10), выполненным с возможностью осуществления двусторонней беспроводной связи блока управления (1) с пультами централизованного наблюдения (9) и с возможностью отправки информационных сообщений из блока управления (1) пользователям (13) системы.

Каждый пульт централизованного наблюдения (9) содержит блок коммуникации (11), выполненный с возможностью:

- осуществления двусторонней беспроводной связи между этим пультом (9) и по крайней мере одним блоком управления (1);

- отправки информационных сообщений пользователям (13) системы;

- организации для пользователей (13) системы дистанционного доступа к информации пульта, в частности к информации о местах наводнений и порядке рекомендуемых действий в случаях наводнений;

- организации дистанционного управления параметрами пульта для операторов пульта.

Каждый пульт централизованного наблюдения (9) содержит по крайней мере одно специализированное программное обеспечение для приема фото и видеоинформации от блока управления (1).

В одном антивандальном корпусе конструктивно размещены:

- один датчик уровня воды (2);

- один датчик несанкционированного доступа (3);

- один датчик температуры воздуха (4);

- один датчик температуры воды (12).

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Система мониторинга наводнений содержит три датчика уровня воды (2) и три датчика несанкционированного доступа (3). При этом указанная система содержит три устройства оповещения (8): одну сирену, одно устройство световой сигнализации и один рупор звуковых сообщений. Упомянутые датчики уровня воды (2) и устройства оповещения (8) устанавливаются в одном месте водоема. При этом датчики уровня воды (2) устанавливаются один над другим для контроля степени поднятия воды.

Пример 2. Устройство приема-передачи (10) выполнено в виде GSM-модема.

При этом блок управления (1) дополнительно содержит блок памяти, предназначенный для хранения номеров пользователей системы, которым рассылаются информационные и голосовые сообщения.

При этом также блок управления (1) дополнительно содержит блок контроля баланса (не показан), предназначенный для отправки сообщения, например, SMS-сообщения, на заданный телефонный номер при недостатке денежных средств на лицевом счете SIM-карты устройства приема-передачи (10).

При этом блок коммуникации (11) каждого пульта централизованного наблюдения (9) содержит первый и второй GSM-модемы и Интернет-сервер. С помощью первого GSM-модема осуществляется двусторонняя связь между пультом (9) и блоком управления (1), а также дистанционное управление параметрами пульта операторами пульта. С помощью второго GSM-модема осуществляется рассылка информационных сообщений пользователям системы.

С помощью Интернет-сервера осуществляется:

- дистанционное управление параметрами пульта операторами пульта;

- доступ пользователей (13) системы к информации пульта, в том числе к данным фото и видеосъемки;

- рассылка оповещения о наводнении, информационного или голосового сообщения пользователям системы - абонентам цифрового телевидения, проживающим в районе, соответствующем месту срабатывания датчика уровня воды (2).

Каждый пульт централизованного наблюдения (9) содержит блок хранения, предназначенный для хранения телефонных номеров и/или адресов электронной почты пользователей системы, которым рассылаются информационные сообщения из пульта централизованного наблюдения (9).

Каждый пульт централизованного наблюдения (9) содержит по крайней мере одно специализированное программное обеспечение для смс оповещения населения о поднятии уровня воды.

Пример 3. Устройство приема-передачи (10) содержит модуль соединения с аналоговой телефонной линией с запрограмированными в его блок памяти номерами телефонов для дозвона в случае срабатывания датчика уровня воды.

Пример 4. Система мониторинга наводнений дополнительно содержит по крайней мере один датчик снежного покрова (не показан), выход которого электрически соединен с сигнальным входом блока управления (1).

Пример 5. Система мониторинга наводнений дополнительно содержит по крайней мере одну подсистему видеонаблюдения (14) (фиг.2). Эта подсистема выполнена с возможностью записи оцифрованных изображений и видеоинформации в свой блок памяти, и передачи оцифрованных изображений и видеоинформации на электронную почту по каналам сотовой связи стандарта GSM/ GPRS/ EDGE/ WCDMA. Подсистема видеонаблюдения выполнена с возможностью упомянутых записи и передачи оцифрованных изображений и видеоинформации при срабатывании датчиков уровня воды (2), датчиков несанкционированного доступа (3) или по смс команде.

При этом сигнальные входы подсистемы видеонаблюдения электрически соединены с выходами датчиков уровня воды (2) и датчиков несанкционированного доступа (3).

Пример 6. Источник питания (7) выполнен в виде источника бесперебойного питания, содержащего аккумуляторную батарею. Источник бесперебойного питания предназначен для подключения к сети электропитания 220 В.

Пример 7. Источник питания (7) выполнен в виде энергоустановки на солнечных батареях, содержащей также и аккумуляторную батарею.

Пример 8. Источник питания (7) выполнен в виде ветроэнергетической установки.

Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.

Описание работы.

Система мониторинга наводнений работает следующим образом.

Перед началом работы корпусы с размещенными в них датчиками уровня воды (2) и датчиками несанкционированного доступа (3) закрепляют на водных объектах, где требуется контролировать уровень воды. Указанные корпусы размещают предпочтительно на опорах мостов. При этом для контроля нескольких уровней подъема воды несколько датчиков уровня воды (2) располагают в одном месте водоема на заданном расстоянии один над другим. Расстояние между датчиками может быть выбрано, например, из диапазона 0,4-1,5 метра и зависит от сезонного изменения уровня воды в месте установки датчиков конкретного водоема.

Блок управления (1) размещают, преимущественно, на берегу вблизи расположения датчиков или в прибрежных строениях.

При повышении уровня воды в водоеме выше установки одного из датчиков уровня воды (2) происходит срабатывание датчика. При этом блок управления (I):

- производит запись данных микрофонов (5) и видеокамер (6), соответствующих сработавшему датчику уровня воды (2);

- включает устройства оповещения (8), соответствующие сработавшему датчику уровня воды (2);

- отправляет на пульты централизованного наблюдения (9) информационное сообщение, содержащее информацию, идентифицирующую сработавший датчик уровня воды (2), а также соответствующие данные микрофонов (5) и видеокамер (6);

- отправляет пользователям системы информационное сообщение, соответствующее месту и времени срабатывания датчика уровня воды (2).

При срабатывании датчика несанкционированного доступа (3) блок управления (1):

- производит запись данных микрофонов (5) и видеокамер (6), соответствующих сработавшему датчику несанкционированного доступа (3);

- включает устройства оповещения (8), соответствующие сработавшему датчику несанкционированного доступа (3);

- отправляет на пульты централизованного наблюдения (9) информационное сообщение, содержащее информацию, идентифицирующую сработавший датчик несанкционированного доступа (3), а также соответствующие данные микрофонов (5) и видеокамер (6).

Информация, полученная пультом централизованного наблюдения (9), отображается на его устройствах вывода и запоминается. Отображение информации происходит, преимущественно, в картографическом режиме.

Оператор пульта выполняет проверку поступившей информации о срабатывании датчиков уровня воды (2) и/или несанкционированного доступа (3). При этом оператор может послать запрос с пульта (9) на блок управления (1) на получение сведений о состоянии сработавших датчиков (2, 3), и повторную запись данных микрофонами (5) и видеокамерами (6), соответствующими сработавшим датчикам. При получении такого запроса блок управления (1) выполняет соответствующие действия и отправляет данные, соответствующие запросу, на пульт (9), с которого поступил запрос.

Дополнительно пульт централизованного наблюдения (9) по команде оператора или автоматически производит отправку пользователям системы оповещения о наводнении, информационного или голосового сообщения по сетям GSM, Интернет каналам, абонентам цифрового телевидения, проживающим в районе, соответствующем месту срабатывания датчика уровня воды (2).

Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемой системе мониторинга наводнений заявляемый технический результат: «повышение надежности информирования пользователей системы о событиях системы» достигается за счет того, что она содержит блок управления, к сигнальным входам которого подключены:

- по крайней мере один датчик уровня воды;

- по крайней мере один датчик несанкционированного доступа;

- по крайней мере один датчик температуры воды;

- по крайней мере один датчик температуры воздуха.

Заявляемый датчик уровня воды содержит корпус (20) с размещенной в нем трубкой (21) из немагнитного материала, например, из пластиков (фиг.3). Трубка (21) закреплена к корпусу (20), предпочтительно с помощью немагнитного материала. Трубка (21) может быть закреплена к корпусу (20) креплением (25) из алюминия.

Для попадания внутрь корпуса (20) воды на его нижней и верхней поверхностях выполнены отверстия (27).

В нижней части трубки (21) размещен геркон (22). Его проводники (26) выведены за пределы корпуса (20).

В верхней части трубки (21) с возможностью свободного движения размещен магнит (23), жестко закрепленный на поплавке (24), охватывающем трубку (21). Поплавок (24) установлен с возможностью свободного движения относительно трубки (21).

Заявляемый датчик уровня воды работает следующим образом.

Датчик устанавливают вертикально. При этом поплавок (24) и магнит (23) полностью опущены, геркон (22) выключен.

При подъеме уровня воды поплавок (24) и магнит (23) поднимаются, магнитное поле, действующее на геркон (22), ослабевает, и геркон (22) включается.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом датчике уровня воды заявляемый технический результат: «обеспечение возможности длительной работы без обслуживания» достигается за счет того, что датчик содержит снабженный отверстиями корпус с размещенной в нем трубкой из немагнитного материала. При этом в нижней части трубки размещен геркон, а в верхней части трубки с возможностью свободного движения размещен магнит, жестко закрепленный на поплавке, охватывающем трубку. Причем поплавок установлен с возможностью свободного движения относительно трубки.

Промышленная применимость.

Автором полезной модели изготовлен опытный образец (15 шт.) заявляемых системы и датчика, испытания которых подтвердили достижение технического результата.

Каждая полезная модель из заявляемой группы реализована с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. Интернет-ресурсы http://hoermann-rus.ru/home/t_projects/rumin, http://hoermann-rus.ru/downloads/file/HOERMANN.zip

2. Интернет-ресурс http://recon-pro.ru/solutions/s01_1.htm.

3. Интернет-ресурс http://www.straus-com.ru/index.php?p=76.

1. Система мониторинга наводнений, содержащая блок управления, к сигнальным входам которого подключены:

- по крайней мере один датчик уровня воды;

- по крайней мере один датчик несанкционированного доступа;

- по крайней мере один датчик температуры воды;

- по крайней мере один датчик температуры воздуха,

отличающаяся тем, что система мониторинга дополнительно содержит по крайней мере один пульт централизованного наблюдения, каждый из которых снабжен блоком коммуникаций, а блок управления снабжен устройством приема-передачи, при этом блок коммуникаций и устройство приема-передачи выполнены с возможностью обеспечения двусторонней беспроводной связи между пультами централизованного наблюдения и блоком управления и возможностью отправки информационных сообщений пользователям системы соответственно из пульта централизованного наблюдения и из блока управления, при этом к мультимедиавходам блока управления подключен по крайней мере один микрофон, а к сигнальным выходам блока управления подключено по крайней мере одно устройство оповещения.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что к мультимедиавходам блока управления подключена по крайней мере одна видеокамера.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что вход питания блока управления электрически соединен с по крайней мере одним источником питания.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что к блоку управления подключен один источник питания, выполненный в виде источника бесперебойного питания, содержащего аккумуляторную батарею.

5. Система по п.3, отличающаяся тем, что к блоку управления подключен один источник питания, выполненный в виде энергоустановки на солнечных батареях, содержащей также и аккумуляторную батарею.

6. Система по п.3, отличающаяся тем, что к блоку управления подключен один источник питания, выполненный в виде ветроэнергетической установки.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство приема-передачи выполнено в виде GSM-модема, а каждый блок коммуникации содержит первый и второй GSM-модемы, при этом блок управления дополнительно содержит блок памяти, предназначенный для хранения номеров пользователей системы, которым рассылаются информационные сообщения из блока управления, при этом блок управления дополнительно содержит блок контроля баланса, предназначенный для отправки сообщения на заданный телефонный номер при недостатке денежных средств на лицевом счете SIM-карты устройства приема-передачи, при этом каждый пульт централизованного наблюдения содержит блок хранения, предназначенный для хранения телефонных номеров пользователей системы, которым рассылаются информационные сообщения из этого пульта централизованного наблюдения.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок коммуникации каждого пульта централизованного наблюдения содержит Интернет-сервер, выполненный с возможностью обеспечения дистанционного управления параметрами пульта оператором пульта, доступа пользователей системы к информации пульта и рассылки оповещений пользователям системы.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый датчик уровня воды конструктивно выполнен в одном антивандальном корпусе с соответствующими датчиком несанкционированного доступа, датчиком температуры воздуха и датчиком температуры воды.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство приема-передачи содержит модуль соединения с аналоговой телефонной линией с запрограмированными в его блок памяти номерами телефонов.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по крайней мере один датчик снежного покрова, выход которого электрически соединен с сигнальным входом блока управления.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по крайней мере одну подсистему видеонаблюдения, выполненную с возможностью записи оцифрованных изображений и видеоинформации в свой блок памяти и передачи оцифрованных изображений и видеоинформации на электронную почту по каналам сотовой связи стандарта GSM/ GPRS/ EDGE/ WCDMA при срабатывании датчиков уровня воды, датчиков несанкционированного доступа или по смс-команде, при этом сигнальные входы подсистемы видеонаблюдения электрически соединены с выходами датчиков уровня воды и датчиков несанкционированного доступа.