CN104677418A - 一种智能排水窨井盖监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能排水窨井盖监测系统，包括排水管道、排水窨井、排水窨井盖，其特征在于排水管道内及排水窨井井壁上设置监测数据采集单元，所述监测数据采集单元通过数据传输单元与报警单元连接，报警单元根据监测数据采集单元采集到的监测数据，判断排水窨井盖、排水窨井、排水管道是否处于正常状态，所述系统还包括管理应用单元，包括数字化智能排水窨井盖管理应用平台和数字化智能排水窨井盖发布平台，所述管理应用单元与报警单元和数据传输单元连接，在接收到异常监测数据或报警信号后，数字化智能排水窨井盖发布平台发布信号。本发明的优点在于能够实时监测、稳定运行、安装简单、维护便捷、成本较低。

Description

一种智能排水窨井盖监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及市政排水领域的窨井盖监测技术，特别涉及一种智能排水窨井盖监测系统及监测方法。

背景技术

随着城市排水管线覆盖率越来越高，排水管线的监测与管理压力也与日俱增。排水窨井作为排水管网的重要管理节点，处于地下排水管网与地表道路交通、绿化市政设施以及社会各阶层人群的接触面，对排水窨井盖的管理具有重要的意义。

目前排水管线和窨井盖的监测、巡视、监管等工作还主要依靠人工开展，存在费时、费力且不能做到高效、实时和动态监测与管理等不足。且对排水管线的位移、沉降、形变，以及窨井盖的损坏、缺失等问题往往是滞后发现，这期间就留下了很大的安全隐患。

因此，本领域的科技研发和工程技术人员致力于开发一种实时监测、运行稳定、安装简单、维护便捷、综合成本较低的智能排水窨井盖监测系统和方法。

发明内容

本发明的一个目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实时监测、稳定运行、安装简单、维护便捷、成本较低的智能排水窨井盖监测系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种智能排水窨井盖监测系统，包括排水管道、排水窨井、排水窨井盖，其特征在于排水管道内及排水窨井井壁上设置监测数据采集单元，所述监测数据采集单元通过数据传输单元与报警单元连接，报警单元根据监测数据采集单元采集到的监测数据，判断排水窨井盖、排水窨井、排水管道是否处于正常状态，所述系统还包括管理应用单元，包括数字化智能排水窨井盖管理应用平台和数字化智能排水窨井盖发布平台，所述管理应用单元与报警单元和数据传输单元连接，在接收到异常监测数据或报警信号后，数字化智能排水窨井盖发布平台发布信号。

优选地，所述监测数据采集单元包括安装于所述排水窨井井壁上的超声波液位计、H₂S浓度监测探头和CH₄浓度监测探头，安装于所述排水管道底部的多普勒超声流量计、水质监测探头，安装于所述排水管道顶部的位移监测器、沉降监测器、压力形变监测器。

超声波液位计和多普勒超声流量计联合工作，可对排水管道是否处于正常排水过程进行实时监控，对排水管线的科学、高效和平稳运行提供数据监测，避免溢流等事故的发生。

H₂S浓度监测探头和CH₄浓度监测探头联合工作，可实时监控排水窨井、排水管道的内部环境是否处于正常状态，确保下井操作人员的工作安全。

水质监测探头可实时监控排水管道中的水质是否超过相应标准，为管理部门提供执法依据提供实时数据。

位移监测器、沉降监测器、压力形变监测器联合工作，可对排水管道的移动、振动、堆没、形变等状态的进行监控，判断排水管道是否处于正常工作状态，以达到对排水管线实时监控和发生事故后高效开展后续现场处理处置工作的作用。

优选地，监测数据采集单元还包括安装于排水窨井盖背面的姿态监测器和光线传感器，姿态传感器和光线传感器联合工作，可对包括井盖掀起、平移、大角度震动等非正常姿态改变进行实时监控，确保井盖处于正常状态下和特殊事件的及时处理。

数据采集传输单元由设施设备属性RFID标签、数据采集器、存储模块和集线箱构成，所述超声波液位计、多普勒超声流量计、H₂S浓度监测探头、CH₄浓度监测探头、水质监测探头、位移监测器、沉降监测器、压力形变监测器与所述数据采集器连接，所述数据采集器、存储模块和高容量蓄电池安装于所述集线箱内，所述集线箱安装于所述排水窨井井壁上，所述设施设备属性RFID标签、数据采集器的输出端、所述姿态监测器、光线传感器、报警器集成于RFID传感器内，所述RFID传感器安装于所述排水窨井盖的背面。所述RFID传感器通过4G网络、GPRS技术与管理应用单元进行数据传输。

采用物联网管理技术，管理人员巡线利用手持读卡设备，读取设施设备属性RFID标签内置的排水窨井盖、排水窨井、排水管道的建造年代、权属单位、材质类型、管径、埋深等各类信息，进行排水窨井盖、排水窨井、排水管道的巡线管理，并为快速处理处置排水窨井盖、排水窨井、排水管道的破损、缺失、事故等问题提供实时基础资料。

报警器通过内置的报警控制程序，基于姿态监测器、光线传感器、超声波液位计、多普勒超声流量计、H₂S浓度监测探头、CH₄浓度监测探头、水质监测探头、位移监测器、沉降监测器、压力形变监测器的监测数据，判断排水窨井盖、排水窨井、排水管道是否处于正常状态。

所述RFID传感器集成设施设备属性RFID标签、数据采集器的输出端、姿态监测器、光线传感器、报警器集于一体，具备监测物理状态、鉴权管理、坐标管理、流程管理和巡线管理等多种功能。本发明的智能排水窨井盖监测系统具备对排水窨井盖、排水窨井、排水管道进行物理状态监测、鉴权管理、坐标管理、流程管理和巡线管理等多种功能。

本发明的另一个目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实时监测、稳定运行、维护便捷的智能排水窨井盖监测系统的监测方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种智能排水窨井盖监测系统的监测方法，所述智能排水窨井盖监测系统包括排水窨井盖、排水窨井、排水管道、监测数据采集单元、数据传输单元、报警单元和管理应用单元，数据传输单元由设施设备属性RFID标签、数据采集器、存储模块和集线箱构成，所述设施设备属性RFID标签、数据采集器的输出端、姿态监测器、光线传感器和报警单元集成于RFID传感器内，其特征在于所述监测方法包括实时监控模式，所述实时监控模式包括监控数据采集单元获取排水窨井盖、排水窨井和排水管道内实时状态信息；数据采集器采集监控数据采集单元的实时监控数据，将数据存储在存储模块内；报警单元判断监控数据采集单元的实时监控数据是否处于安全状态，如否则报警单元发出警报；RFID传感器与管理应用单元进行实时和定期数据传输，如管理应用单元接收到异常监测数据或报警信号后，数字化智能排水窨井盖发布平台发布信号，排水管线管理人员根据预案奔赴现场进行处理处置；排水管线管理人员利用手持读卡设备，读取设施设备属性RFID标签内置的排水窨井盖、排水窨井、排水管道的建造年代、权属单位、材质类型、管径、埋深信息，处理处置排水窨井盖、排水窨井、排水管道的问题。

所述方法还包括巡线模式：排水管线巡线人员根据数字化智能排水窨井盖管理应用平台的设定周期，对排水窨井盖、排水窨井和排水管道进行例行巡检；当排水管理巡线人员接近预定的巡检对象时，利用手持的手持读卡设备读取设施设备属性RFID标签内置的各类信息，手持读卡设备进行电子打卡，并传输存储模块存储的长期数据；RFID传感器，将排水管线巡检人员的巡检记录与管理应用单元进行实时上传。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）系统适用范围广，尤其适合排水管线量多且分布分散情况下，节省大量的人力物力；

（2）智能排水窨井盖监测系统能准确及时高效的获取实时状态信息，并对突发状况进行及时处理，更加的智能高效，同时及时避免安全的事故的发生；

（3）智能排水窨井盖监测系统自动化程度较高，提高了操作人员的安全；

（4）系统自动化控制，全过程信息化管理，运行稳定性高，易于实施日常管理；

（5）通过RFID身份识别以及鉴权管理系统，使得巡线、维修作业处于统一调度之下开展，提高应急状态下的反应速度和安全系数；

（6）数字化排水管线管理平台能及时核实并处理对报警信息；

（7）智能排水窨井盖监测系统可对排水管线进行日常养护、检测、维修以及管线监护、抢险的智能化、标准化管理。

附图说明

图1为智能排水窨井盖监测系统流程示意图。

图2为监测数据采集单元、数据传输单元和报警单元结构示意图。

其中1、排水窨井盖，2、排水窨井，3、排水管道，4、监测数据采集单元，5、数据传输单元，6、报警单元，7、管理应用单元，41、姿态监测器，42、光线传感器，43、超声波液位计，44、多普勒超声流量计，45、H₂S浓度监测探头，46、CH₄浓度监测探头，47水质监测探头，48位移监测器，49沉降监测器，410压力形变监测器，411、高容量蓄电池，51、设施设备属性RFID标签，52、数据采集器，53、存储模块，54、集线箱，55、RFID传感器，61、报警器、62、报警控制程序，71、数字化智能排水窨井盖管理应用平台，72、数字化智能排水窨井盖发布平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，一个实施例中，一种智能排水窨井盖监测系统包括排水窨井盖1、排水窨井2、排水管道3、监测数据采集单元4、数据传输单元5、报警单元6和管理应用单元7。监测数据采集单元4由姿态监测器41、光线传感器42、超声波液位计43、多普勒超声流量计44、H₂S浓度监测探头45、CH₄浓度监测探头46、水质监测探头47、位移监测器48、沉降监测器49、压力形变监测器410和高容量蓄电池411构成。数据采集传输单元5由设施设备属性RFID标签51、数据采集器52、存储模块53、集线箱54和RFID传感器55构成；报警单元6由报警器61和内置报警控制程序62构成；管理应用单元7由数字化智能排水窨井盖管理应用平台71和数字化智能排水窨井盖发布平台72构成。数字化智能排水窨井盖管理应用平台71对接收的监测数据进行分析，

如图1和图2所示，一种智能排水窨井盖监测系统具备对排水窨井盖1、排水窨井2、排水管道3进行物理状态监测、鉴权管理、坐标管理、流程管理和巡线管理等多种功能。

如图2所示，所述超声波液位计43、H₂S浓度监测探头45、CH₄浓度监测探头46安装于所述排水窨井2井壁上。所述多普勒超声流量计44、水质监测探头47安装于所述排水管道3底部。所述位移监测器48、沉降监测器49、压力形变监测器410安装于所述排水管道3顶部。所述超声波液位计43、多普勒超声流量计44、H₂S浓度监测探头45、CH₄浓度监测探头46、水质监测探头47、位移监测器48、沉降监测器49、压力形变监测器410与所述数据采集器52连接。所述数据采集器52、存储模块53和高容量蓄电池411安装于所述集线箱54内。集线箱54由IP68防护等级的工程塑料制成，高容量蓄电池411可为监测数据采集单元4、数据传输单元5、报警单元6实时监测设备提供长达3个月的工作用电。所述集线箱54安装于所述排水窨井2井壁上。所述RFID传感器55安装于所述排水窨井盖1的背面，所述姿态监测器41、光线传感器42、设施设备属性RFID标签51、数据采集器52的输出端、报警器61集成于所述RFID传感器55内。所述高容量蓄电池411为所述姿态监测器41、光线传感器42、超声波液位计43、多普勒超声流量计44、H₂S浓度监测探头45、CH₄浓度监测探头46、水质监测探头47、位移监测器48、沉降监测器49、压力形变监测器410、设施设备属性RFID标签51、数据采集器52、存储模块53、RFID传感器55和报警器61提供稳定长期工作用电。存储模块53可存监测数据采集单元4长达3个月的实时监测数据。所述RFID传感器55通过4G网络、GPRS技术与管理应用单元7进行数据传输。

如图2所示，其中姿态监测器41、光线传感器42发送排水窨井盖1的姿态、光强实时监测数据到数据采集器52，再由RFID传感器55将监测数据通过4G网络、GPRS技术传输至管理应用单元7。同时，图1中内置报警控制程序62对排水窨井盖1的姿态、光强数据进行判断，当最大许可位移量或最大许可光线强度超过允许值时，报警器61发出警报。数字化智能排水窨井盖管理应用平台71亦对上传的姿态、光强数据进行现状和趋势分析，当接近允许值时，数字化智能排水窨井盖管理发布平台72发出指令，排水管线管理人员按预定程序赴现场，查看排水窨井盖1的现场状态。到达现场后，排水管线管理人员利用手持读卡设备，读取设施设备属性RFID标签51内置的排水窨井盖1的建造年代、权属单位、材质类型等各类信息，快速处理处置排水窨井盖1的破损、缺失、事故等问题，排除潜在危险和影响。

如图2所示，其中超声波液位计43、多普勒超声流量计44、H₂S浓度监测探头45、CH₄浓度监测探头46和水质监测探头47发送排水窨井2和排水管道3的水位、流量、H₂S、CH₄和水质实时监测数据到数据采集器52，再由RFID传感器55将监测数据通过4G网络、GPRS技术传输至管理应用单元7。数字化智能排水窨井盖管理应用平台71亦对上传水位、流量、H₂S、CH₄和水质监测数据进行现状和趋势分析，供数字化智能排水窨井盖管理应用平台71所用。当水位、流量、H₂S、CH₄和水质监测数据异常时，数字化智能排水窨井盖管理发布平台72发出指令，排水管线管理人员按预定程序赴现场。到达现场后，排水管线管理人员利用手持读卡设备，读取设施设备属性RFID标签51内置的排水窨井2、排水管道3的建造年代、权属单位、材质类型、管径、埋深等各类信息，快速处理处置排水窨井2、排水管道3的污水冒溢、H₂S浓度、CH₄浓度和水质超标原因，排除潜在危险和影响。

如图2所示，其中位移监测器48、沉降监测器49、压力形变监测器410发送排水管道3的位移、沉降和压力形变实时监测数据到数据采集器52，再由RFID传感器55将监测数据通过4G网络、GPRS技术传输至管理应用单元7。同时，内置报警控制程序62对排水管道3的位移、沉降和压力形变数据进行判断，当最大许可位移量、沉降量和压力形变量任一数据超过允许值时，报警器61发出警报。数字化智能排水窨井盖管理应用平台71亦对上传的位移、沉降和压力形变数据进行现状和趋势分析，当接近允许值时，数字化智能排水窨井盖管理发布平台72发出指令，排水管线管理人员按预定程序赴现场，查看排水管道3的现场状态。到达现场后，排水管线管理人员利用手持读卡设备，读取设施设备属性RFID标签51内置的排水管道3的建造年代、权属单位、材质类型、管径、埋深等各类信息，快速处理处置排水管道3的破损、开裂、沉降等问题，排除潜在危险和影响。

如图2所示，排水管线巡线人员进行例行巡检工作时，当巡线人员接近预定的巡检对象时，利用手持的手持读卡设备读取设施设备属性RFID标签51内置的排水窨井盖、排水窨井、排水管道的建造年代、权属单位、材质类型、管径、埋深等各类信息，巡视周边环境情况，手持读卡设备进行电子打卡，并传输存储模块53存储备份的姿态监测器41、光线传感器42、超声波液位计43、多普勒超声流量计44、H₂S浓度监测探头45、CH₄浓度监测探头46、水质监测探头47、位移监测器48、沉降监测器49和压力形变监测器410长期监测数据。同时，RFID传感器55将排水管线巡线人员达到、离开时间通过4G网络、GPRS技术传输至管理应用单元7，供排水管线管理单位对巡线管理人员工作情况进行监督、考核。

Claims (6)

1.一种智能排水窨井盖监测系统，包括排水管道、排水窨井、排水窨井盖，其特征在于排水管道内及排水窨井井壁上设置监测数据采集单元，所述监测数据采集单元通过数据传输单元与报警单元连接，报警单元根据监测数据采集单元采集到的监测数据，判断排水窨井盖、排水窨井、排水管道是否处于正常状态，所述系统还包括管理应用单元，包括数字化智能排水窨井盖管理应用和数字化智能排水窨井盖发布平台，所述管理应用单元与报警单元和数据传输单元连接，在接收到异常监测数据或报警信号后，利用数字化智能排水窨井盖管理发布平台发布信号。

2.权利要求1所述的智能排水窨井盖监测系统，其特征在于所述监测数据采集单元包括安装于所述排水窨井井壁上的超声波液位计、H₂S浓度监测探头和CH₄浓度监测探头，安装于所述排水管道底部的多普勒超声流量计、水质监测探头，安装于所述排水管道顶部的位移监测器、沉降监测器、压力形变监测器。

3.权利要求2所述的智能排水窨井盖监测系统，其特征在于监测数据采集单元还包括安装于排水窨井盖背面的姿态监测器和光线传感器。

4.权利要求3所述的智能排水窨井盖监测系统，其特征在于数据采集传输单元由设施设备属性RFID标签、数据采集器、存储模块、集线箱和RFID传感器构成，所述超声波液位计、多普勒超声流量计、H₂S浓度监测探头、CH₄浓度监测探头、水质监测探头、位移监测器、沉降监测器、压力形变监测器与所述数据采集器连接，所述数据采集器、存储模块和高容量蓄电池安装于所述集线箱内，所述集线箱安装于所述排水窨井井壁上，所述设施设备属性RFID标签、数据采集器的输出端、所述姿态监测器、光线传感器、报警器集成于所述RFID传感器内，所述RFID传感器安装于所述排水窨井盖的背面。

5.一种智能排水窨井盖监测系统的监测方法，所述智能排水窨井盖监测系统包括排水窨井盖、排水窨井、排水管道、监测数据采集单元、数据传输单元、报警单元和管理应用单元，数据传输单元由设施设备属性RFID标签、数据采集器、存储模块和集线箱构成，所述设施设备属性RFID标签、数据采集器的输出端、姿态监测器、光线传感器和报警单元集成于RFID传感器内，其特征在于所述监测方法包括实时监控模式，所述实时监控模式包括监控数据采集单元获取排水窨井盖、排水窨井和排水管道内实时状态信息；数据采集器采集监控数据采集单元的实时监控数据，将数据存储在存储模块内；报警单元判断监控数据采集单元的实时监控数据是否处于安全状态，如否则报警单元发出警报；RFID传感器与管理应用单元进行实时和定期数据传输，如管理应用单元接收到异常监测数据或报警信号后，数字化智能排水窨井盖管理应用和发布平台发布信号，排水管线管理人员根据预案奔赴现场进行处理处置；排水管线管理人员利用手持读卡设备，读取设施设备属性RFID标签内置的排水窨井盖、排水窨井、排水管道的建造年代、权属单位、材质类型、管径、埋深信息，处理处置排水窨井盖、排水窨井、排水管道的问题。

6.如权利要求5所述的一种智能排水窨井盖监测系统的监测方法，其特征在于所述方法还包括巡线模式：排水管线巡线人员根据数字化智能排水窨井盖管理应用平台的设定周期，对排水窨井盖、排水窨井和排水管道进行例行巡检；当排水管理巡线人员接近预定的巡检对象时，利用手持的手持读卡设备读取设施设备属性RFID标签内置的各类信息，手持读卡设备进行电子打卡，并传输存储模块存储的长期数据；RFID传感器，将排水管线巡检人员的巡检记录与管理应用单元进行实时上传。