CN103345208B - 城市雨洪防治智能控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市雨洪防治智能控制系统及控制方法，设有路面积水液位传感器、河道液位传感器、井池液位传感器、管道和水泵出水口的流速传感器和流量传感器、水泵上的调速变频器；并设有中央控制器与所述路面积水液位传感器、河道液位传感器、井池液位传感器、流速传感器、流量传感器和调速变频器进行信号和控制连接；中央控制器设有大屏幕显示器、打印机和与上位控制器进行数据传输的接口和通信线路。控制方法包括：设置控制系统并设置控制系统初始值；开通网络线路；连接中央控制器，系统运行；报警情况及时处理；数据存档，整理上报。本发明适用于城市排水和雨洪的监控和防治，结构完善，自动化程度高，运行简单，监控适时准确，能确保城市排水和防洪的安全。

Description

城市雨洪防治智能控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种城市雨洪防治，防止灾害发生，保证城市安全的智能控制系统以及控制的方法。

背景技术

在汛期，频繁的暴雨天气，经常造成城区，特别是城市低洼区域严重的积水即雨洪的发生。城市的雨水排放系统的运行管理直接影响到城市人民的生活和生产安全及城市的正常运转。目前，城市雨水排放系统的控制多为被动和应急管理模式，在问题诊断和调控方面多为人为判断，被动应付，不能及时准确地判断、发现和及时应对危险情况，防止灾害的发生，特别是防止人民生命和财产的重大损失。随着社会、经济的快速发展，城市基础设施建设的速度不断加快，地表不透水的面积不断增加，虽然排水设施部分也随之更新完善，如加大雨水排水管道，新建雨水调蓄池，更换抽水泵等，基本保证了在正常雨量情况下，安全有效的排放雨水。但是，还存在以下不足：(1)雨水排放系统的控制系统不够完善，不能及时准确掌握整个系统的排水现状，实时的雨情水情信息不畅；(2)雨水排放运行情况掌握不及时，不全面，不能及时发现和排除雨水排放过程中存在的问题和故障；(3)对雨洪情况掌握不精确，整个排水系统与当地积水情况的记录和原因分析不准确不全面，难以对市政建设中排水系统的及时调整和改善提出全面准确的建设性方案。针对以上情况，需要提出一种城市雨洪防治的智能控制系统和与之配套的智能控制方法，通过对系统整体的智能管理和调控，实现雨水排放系统的安全、稳定的运行，保障城区雨水及时排除，减少和防止雨水特别是雨洪对城市运行和人民生命财产造成的损失。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提出一种城市雨洪防治智能控制系统及控制方法，该系统和方法具有高度智能性，能及时掌握城区降雨情况、雨水排放情况、淤堵情况，能及时发现和排除雨水排放中的问题和险情，防止雨洪灾害的发生，并能准确地记录降雨和排水系统的运行数据，为不断改善市政建设中的雨水排放系统提供可靠的依据。

本发明采取的技术方案是：

城市雨洪防治智能控制系统，其特征在于：设有监测路面积滞水深度的路面积水液位传感器、监测检查井和集水池以及调蓄池水深的井池液位传感器、监测河道水位的河道液位传感器、监测实时降雨数据的雨量传感器、监测管道中雨水流速的流速传感器、监测雨水流量的流量传感器；所述路面积水液位传感器设置在城市的低洼路面、涵洞和桥区等易积水区域的最低点位置；所述井池液位传感器设置在排水系统中的调蓄池、雨水泵站的集水池和排水管道的检查井；所述河道液位传感器设置在排水系统的入河口所在河道；所述流速传感器和流量传感器设置在城市排水系统的排水管道中和抽水泵的出水口；在雨水排放系统中的每个抽水泵上设有调速变频器；并设有中央控制器，该中央控制器通过网络线路与所述路面积水液位传感器、井池液位传感器、河道液位传感器、流速传感器、流量传感器和抽水泵的调速变频器进行信号和控制连接；中央控制器并与所述路面积水液位传感器所在路段的交通信号灯进行控制连接；中央控制器设有大屏幕显示器的打印机，并设有与上位控制器进行数据信号和控制信号传输的接口和通信线路。

上述的城市雨洪防治智能控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设置智能控制系统并设置智能控制系统初始值：

设置智能控制系统：智能控制系统结构框架如下：

(1)设置各传感器的信号比较数值域——(2)设置从传感器提取数据时间间隔——(3)各提取数值与设置的比较数值域进行比较——(4)判断比较结果：当符合报警级别时进行相应级别的报警，当路面积水液位传感器的信号显示积水达到断路报警级别时发出开红色交通信号灯的控制信号——(5)提取的数据和比较结果数据在大屏幕上显示——(6)存储提取的数据和比较结果数据——(7)执行第(3)步；

设置智能控制系统初始值：设置排水系统中每个路面积水液位传感器所在路面位置的积水深度的红、黄、绿三个级别的积水报警值：“红”为实际积水深度大于等于27cm，“黄”为实际积水深度在27-5cm之间，“绿”为实际积水深度小于等于5cm；设置每个井池液位传感器所在检查井、集水池和调蓄池液位的红、黄、绿三个级别的液位报警值：检查井：“红”为实际液位大于等于地面高程，“黄”为实际液位在地面高程和连接检查井管段的管顶高程之间，“绿”为实际液位小于等于连接检查井管段的管顶高程；集水池：“红”为实际液位大于等于集水池设计的最高液位，“黄”为实际液位在集水池设计的最高液位和启泵液位之间，“绿”为实际液位小于等于启泵液位；调蓄池：“红”为实际液位大于等于调蓄池设计的最高液位，“黄”为实际液位在调蓄池设计的最高液位和进水管管顶高程之间，“绿”为实际液位小于等于进水管的管顶高程；设置每个河道液位传感器所在河道液位的红、黄、绿三个级别的液位报警值：“红”为实际液位大于等于河道的警戒水位，“黄”为实际液位在河道的警戒水位和常水位之间，“绿”为实际液位小于等于河道常水位；设置每个雨量传感器的小中大三个等级的雨量报警值：“小”为小时降雨量小于等于30mm，“中”为小时降雨量30mm-40mm之间，“大”为小时降雨量大于等于40mm；设置每个流速传感器红黄绿三个级别的流速报警值：“红”为实测流速大于等于管道最大设计流速的80％，“黄”为实测流速在管道最大设计流速的10％到80％之间。绿为实测流速小于等于管道最大设计流速的10％；设置每个抽水泵的允许变频值：允许的频率变化范围为35-50HZ；并设置各种数据提取纪录时间间隔：平时为1-6小时；降雨时为1-10分钟；设置控制器向上位控制器传送数据的时间间隔：平时为6-12小时，降雨时为5-30分钟；

2)开通网络线路，连接中央控制器，整个智能控制系统进行运转：在中央控制器的大屏幕显示器上实时显示排水系统各监控部位的积水情况、蓄水情况、河道液位情况、瞬时降雨雨量情况、管道和抽水泵排水流速情况和流量情况；当出现报警时，立即通过电话或派人员现场核实，并立即针对实际情况及时处理；

3)当天气预报报告将有降雨时，根据预报降雨等级预备好备用抽水泵、管道疏通工具和人员；

4)降雨过程中中央控制器设置的各种数据提取和纪录的时间间隔改小：1-10分钟；及时处理各报警部位的报警情况，及时清淤疏堵，保证雨洪的及时通畅地排放；特别注意路面积水情况，一旦出现危及行人和行车安全的过度积水报警情况，立刻检查控制器是否发出打开红色交通信号灯的控制信号；

5)每次报警情况发生之后，用打印机打印出具体数据存档，每个汛期结束后将所有报警数据集中整理上报，作为今后市政建设中雨洪排放系统改扩建的依据。

本发明的城市雨洪防治智能控制系统及控制方法具体以下优点：

1)自动控制程度高，监控实时，能连续不断地进行监控，而且操作简单，全局一目了然；

2)监控及时准确，情况掌握及时准确，便于及时快速适当地进行处置各种排水故障和雨洪危害；

3)数据全面精确，有利于更好地进行市政建设中的排水系统建设，不断改善城市雨水排放系统；

4)能确保城市排水安全，雨洪防治有效可靠，保证城市人民生活生产安全，减少因排水不当和雨洪给带来的灾害和损失。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行说明：实施例：参见附图，城市雨洪防治智能控制系统，设有监测路面积滞水深度的路面积水液位传感器2、监测检查井和集水池以及调蓄池水深的井池液位传感器3、监测河道水位的河道液位传感器4、监测实时降雨数据的雨量传感器5、监测管道中雨水流速的流速传感器6、监测雨水流量的流量传感器7；所述路面积水液位传感器设置在城市的低洼路面、涵洞和桥区等易积水区域的最低点位置；所述井池液位传感器设置在排水系统中的调蓄池、雨水泵站的集水池和排水管道的检查井；所述河道液位传感器设置在排水系统的入河口所在河道；所述流速传感器和流量传感器设置在城市排水系统的排水管道中和抽水泵的出水口；在雨水排放系统中的每个抽水泵上设有调速变频器8；并设有中央控制器10，该中央控制器通过网络线路与所述路面积水液位传感器、井池液位传感器、河道液位传感器、流速传感器、流量传感器和抽水泵的调速变频器进行信号和控制连接；中央控制器并与所述路面积水液位传感器所在路段的交通信号灯1进行控制连接；中央控制器设有大屏幕显示器9的打印机11，并设有与上位控制器进行数据信号和控制信号传输的接口和通信线路。

该实施例的城市雨洪防治智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：

1)设置控制系统并设置控制系统初始值：

设置控制系统：控制系统结构框架如下：

(1)设置各传感器的信号比较数值域——(2)设置从传感器提取数据时间间隔——(3)各提取数值与设置的比较数值域进行比较——(4)判断比较结果：当符合报警级别时进行相应级别的报警，当路面积水液位传感器的信号显示积水达到断路报警级别时发出开红色交通信号灯的控制信号——(5)提取的数据和比较结果数据在大屏幕上显示——(6)存储提取的数据和比较结果数据——(7)执行第(3)步：

设置控制系统初始值：设置排水系统中每个路面积水液位传感器所在路面位置的积水深度的红、黄、绿三个级别的积水报警值：“红”为实际积水深度大于等于27cm，“黄”为实际积水深度在27-5cm之间，“绿”为实际积水深度小于等于5cm；设置每个井池液位传感器所在检查井、集水池和调蓄池液位的红、黄、绿三个级别的液位报警值：检查井“红”为实际液位大于等于地面高程，“黄”为实际液位在地面高程和连接检查井管段的管顶高程之间，“绿”为实际液位小于等于连接检查井管段的管顶高程；集水池：“红”为实际液位大于等于集水池设计的最高液位，“黄”为实际液位在集水池设计的最高液位和启泵液位之间，“绿”为实际液位小于等于启泵液位；调蓄池：“红”为实际液位大于等于调蓄池设计的最高液位，“黄”为实际液位在调蓄池设计的最高液位和进水管管顶高程之间，“绿”为实际液位小于等于进水管的管顶高程；设置每个河道液位传感器所在河道液位的红、黄、绿三个级别的液位报警值：“红”为实际液位大于等于河道的警戒水位，“黄”为实际液位在河道的警戒水位和常水位之间，“绿”为实际液位小于等于河道常水位；设置每个雨量传感器的小中大三个等级的雨量报警值：“小”为小时降雨量小于等于30mm，“中”为小时降雨量30mm-40mm之间，“大”为小时降雨量大于等于40mm；设置每个流速传感器红黄绿三个级别的流速报警值：“红”为实测流速大于等于管道最大设计流速的80％，“黄”为实测流速在管道最大设计流速的10％到80％之间。绿为实测流速小于等于管道最大设计流速的10％；设置每个抽水泵的允许变频值：允许的频率变化范围为35-50HZ；并设置各种数据提取纪录时间间隔：平时为6小时；降雨时为10分钟；设置控制器向上位控制器传送数据的时间间隔：平时为12小时，降雨时为30分钟；

2)开通网络线路，连接中央控制器，整个智能控制系统进行运转：在中央控制器的大屏幕显示器上实时显示排水系统各监控部位的积水情况、蓄水情况、河道液位情况、瞬时降雨雨量情况、管道和抽水泵排水流速情况和流量情况；当出现报警时，立即通过电话或派人员现场核实，并立即针对实际情况及时处理；

3)当天气预报报告将有降雨时，根据预报降雨等级预备好备用抽水泵、管道疏通工具和人员；

4)降雨过程中中央控制器设置的各种数据提取和纪录的时间间隔改小：10分钟；及时处理各报警部位的报警情况，及时清淤疏堵，保证雨洪的及时通畅地排放；特别注意路面积水情况，一旦出现危及行人和行车安全的过度积水报警情况，立刻检查控制器是否发出打开红色交通信号灯的控制信号；

5)每次报警情况发生之后，用打印机打印出具体数据存档，每个汛期结束后将所有报警数据集中整理上报，作为今后市政建设中雨洪排放系统改扩建的依据。

本实施例在某一城市的1/4城区进行了小范围的半年试用，共发生了四次较大范围的排水管道堵塞，及时进行了处理；在雨季共发生了两次较大雨洪天气，大量集中的降雨给城市排水系统造成非常大的压力，发生了部分桥洞深度积水、管道堵塞，均及时报警并妥善处理，没有因雨洪给城市生活带来较大的影响和损失，证明是行之有效的。在实践中，只是发现排水系统中传感器的设置、联网和维护需要一定的投入维护费用，便这比起雨洪监测和处理不及时不准确发生灾害带来的损失还是小得多。

Claims (1)

1.城市雨洪防治智能控制系统，其特征在于：设有监测路面积滞水深度的路面积水液位传感器(2)、监测检查井和集水池以及调蓄池水深的井池液位传感器(3)、监测河道水位的河道液位传感器(4)、监测实时降雨数据的雨量传感器(5)、监测管道中雨水流速的流速传感器(6)、监测雨水流量的流量传感器(7)；所述路面积水液位传感器设置在城市的低洼路面、涵洞和桥区等易积水区域的最低点位置；所述井池液位传感器设置在排水系统中的调蓄池、雨水泵站的集水池和排水管道的检查井；所述河道液位传感器设置在排水系统的入河口所在河道；所述流速传感器和流量传感器设置在城市排水系统的排水管道中和抽水泵的出水口；在雨水排放系统中的每个抽水泵上设有调速变频器(8)；并设有中央控制器(10)，该中央控制器通过网络线路与所述路面积水液位传感器、井池液位传感器、河道液位传感器、流速传感器、流量传感器和抽水泵的调速变频器进行信号和控制连接；中央控制器并与所述路面积水液位传感器所在路段的交通信号灯(1)进行控制连接；中央控制器设有大屏幕显示器(9)和打印机(11)，并设有与上位控制器进行数据信号和控制信号传输的接口和通信线路；

所述的城市雨洪防治智能控制系统的控制方法包括以下步骤：

1)设置智能控制系统并设置智能控制系统初始值：

设置智能控制系统：控制系统结构框架如下：

(1)设置各传感器的信号比较数值域——(2)设置从传感器提取数据时间间隔——(3)各提取数值与设置的比较数值域进行比较——(4)判断比较结果：当符合报警级别时进行相应级别的报警，当路面积水液位传感器的信号显示积水达到断路报警级别时发出开红色交通信号灯的控制信号——(5)提取的数据和比较结果数据在大屏幕上显示——(6)存储提取的数据和比较结果数据——(7)执行第(3)步；

设置智能控制系统初始值：设置排水系统中每个路面积水液位传感器所在路面位置的积水深度的红、黄、绿三个级别的积水报警值：“红”为实际积水深度大于等于27cm，“黄”为实际积水深度在27-5cm之间，“绿”为实际积水深度小于等于5cm；设置每个井池液位传感器所在检查井、集水池和调蓄池液位的红、黄、绿三个级别的液位报警值：检查井：“红”为实际液位大于等于地面高程，“黄”为实际液位在地面高程和连接检查井管段的管顶高程之间，“绿”为实际液位小于等于连接检查井管段的管顶高程；集水池：“红”为实际液位大于等于集水池设计的最高液位，“黄”为实际液位在集水池设计的最高液位和启泵液位之间，“绿”为实际液位小于等于启泵液位；调蓄池：“红”为实际液位大于等于调蓄池设计的最高液位，“黄”为实际液位在调蓄池设计的最高液位和进水管管顶高程之间，“绿”为实际液位小于等于进水管的管顶高程；设置每个河道液位传感器所在河道液位的红、黄、绿三个级别的液位报警值：“红”为实际液位大于等于河道的警戒水位，“黄”为实际液位在河道的警戒水位和常水位之间，“绿”为实际液位小于等于河道常水位；设置每个雨量传感器的小中大三个等级的雨量报警值：“小”为小时降雨量小于等于30mm，“中”为小时降雨量在30mm-40mm之间，“大”为小时降雨量大于等于40mm；设置每个流速传感器红黄绿三个级别的流速报警值：“红”为实测流速大于等于管道最大设计流速的80％，“黄”为实测流速在管道最大设计流速的10％到80％之间；绿为实测流速小于等于管道最大设计流速的10％；设置每个抽水泵的允许变频值：允许的频率变化范围为35-50HZ；并设置各种数据提取纪录时间间隔：平时为1-6小时；降雨时为1—10分钟；设置中央控制器向上位控制器传送数据的时间间隔：平时为6-12小时，降雨时为5-30分钟；

2)开通网络线路，连接中央控制器，整个智能控制系统进行运转：在中央控制器的大屏幕显示器上实时显示排水系统各监控部位的积水情况、蓄水情况、河道液位情况、瞬时降雨雨量情况、管道和抽水泵排水流速情况和流量情况；当出现报警时，立即通过电话或派人员现场核实，并立即针对实际情况及时处理；

3)当天气预报报告将有降雨时，根据预报降雨等级预备好备用抽水泵、管道疏通工具和人员；

4)降雨过程中中央控制器设置的各种数据提取和纪录的时间间隔改小为1-10分钟；及时处理各报警部位的报警情况，及时清淤疏堵，保证雨洪的及时通畅地排放；特别注意路面积水情况，一旦出现危及行人和行车安全的过度积水报警情况，立刻检查中央控制器是否发出打开红色交通信号灯的控制信号；

5)每次报警情况发生之后，用打印机打印出具体数据存档，每个汛期结束后将所有报警数据集中整理上报，作为今后市政建设中雨洪排放系统修改扩建的依据。