CN104863049A - 公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统，包括与桥体排水管出水口相连通的智能检测控制单元；智能检测控制单元包括密闭的检测水池，检测水池进水口与桥体排水管出水口相连通，检测水池进水口处设置有液体触发控制开关，液体触发控制开关信号输出接口与工控机信号输入接口连接；检测水池内设置有液体介电常数检测传感器和液体电导率检测传感器，检测水池外部设置有雨雪检测传感器；检测水池出水口通过由工控机控制开、关的排水电控阀和管道分别与雨水沉淀排放池和事故泄漏液收集池相连通。本发明优点在于实现智能检测和控制公路桥面危险品的泄漏，从而有效避免了桥上危险品泄漏对人类安全和生态环境安全造成的威胁。

Description

公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统

技术领域

本发明涉及桥面径流水收集系统，尤其是涉及公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统。

背景技术

随着公路交通运载危险品和化学品的车辆越来越多，危险品和化学品种类也越来越复杂，一旦发生泄漏事故，对当地的人类安全和周围环境会造成污染，有些甚至是生态灾难，对于跨越江、河、海之上的公路桥梁和饮用水源地附近的公路桥梁来说尤为如此。因此，环境保护部门要求公路桥面径流不能直接排泄至敏感水体；而对于公路桥面径流来说，重点防范的是液态危险品、液态化学品、可溶于水的固态危险品、可溶于水的固态化学品和液态气体（也包括可溶于水的气体危险品）等。上述危险品和化学品一旦泄漏至敏感水体，将会对水体生态和水体周边环境造成威胁，因此，必须在跨越江、河、海以及饮用水源地之上的公路桥梁上设置桥面径流收集系统。

目前，设置在公路桥梁上的桥面径流收集系统大都由桥面排水管及收集池组成。排水管采用PVC管材与桥面泄水孔相接，将排水管所收集到的桥面径流汇集在收集池内，收集池设于桥位下方靠近河岸位置。桥面径流收集系统存在主要的问题是：防范桥面径流对环境造成的污染，应该与“管理、预警、检测、控制、收集、处理”融合在一起，才能形成一整套有效的防范系统，目前“检测和控制”两个中间技术环节缺失。现有桥面径流收集装置存在的不足是：1、无法检测化学品和危险品泄漏，以及桥面径流水质是否受到危险品和化学品的污染，存在安全隐患。2、每次下雨后，收集池收集的桥面径流水需人工定期排放，以便其有充足的容积来容纳可能发生的危险品泄漏。如收集池没有及时排空，则收集池失去收集意义。3、对于“特大桥”（跨海大桥、跨江大桥、跨河大桥等），由于桥梁承重、行车安全、收集池的容量、收集池的建设地点等原因，无法安装桥面径流收集装置，使得特大桥的桥面径流均采用“直排”的方式。4、安装桥面径流收集装置需要有一定的建设地点，在平原地区这个问题容易解决，但对于山区公路，由于地势较高、建设难度大等原因，根本无法进行收集池的建设。

发明内容

本发明目的在于提供一种公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统，包括与桥体排水管出水口相连通的智能检测控制单元；所述智能检测控制单元包括密闭的检测水池，所述检测水池进水口与所述桥体排水管出水口相连通，检测水池进水口处设置有液体触发控制开关，所述液体触发控制开关信号输出接口与工控机信号输入接口连接；检测水池内设置有液体介电常数检测传感器和液体电导率检测传感器；所述液体介电常数检测传感器和液体电导率检测传感器的信号输出接口分别与安装在检测水池外部的所述工控机信号输入接口连接；检测水池外部设置有雨雪检测传感器，所述雨雪检测传感器的信号输出接口与所述工控机的信号输入接口连接；所述工控机信号输出接口与无线收发射器信号输入接口连接；所述检测水池出水口通过由所述工控机控制开、关的排水电控阀和管道分别与雨水沉淀排放池和事故泄漏液收集池相连通；所述雨水沉淀排放池和事故泄漏液收集池的进水口处分别设置有由所述工控机控制开、关的进水电控阀和事故泄漏液电控阀。

所述检测水池内设置有液体pH值检测传感器、液体浊度检测传感器、液体粘度检测传感器和液体密度检测传感器；检测水池外部设置有可燃性气体检测传感器，所述液体pH值检测传感器、液体浊度检测传感器、液体粘度检测传感器、液体密度检测传感器和可燃性气体检测传感器的信号输出接口分别与所述工控机的信号输入接口连接。

本发明优点在于实现智能检测和控制公路桥面危险品的泄漏，以及桥面径流水质是否受到危险品的污染，同时也解决了“特大桥梁”化学危险品泄漏无法控制的问题。提出了将“检测和控制”融入桥面径流安全防范体系，从而有效避免了桥上危险品泄漏对人类安全和生态环境安全造成的威胁。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的I部放大结构示意图。

图3是本发明的控制原理示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明所述的公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统，包括与桥体1排水管2出水口相连通的智能检测控制单元；所述智能检测控制单元包括密闭的检测水池3，检测水池3进水口与桥体1排水管2的出水口相连通，检测水池3内设置有由液体介电常数检测传感器、液体电导率检测传感器、液体pH值检测传感器、液体粘度检测传感器、液体密度检测传感器、液体浊度检测传感器构成的化学危险品检测单元4，检测水池3外部设置有雨雪检测传感器5和可燃性气体检测传感器6；所述液体介电常数检测传感器、液体电导率检测传感器、液体pH值检测传感器、液体粘度检测传感器、液体密度检测传感器、液体浊度检测传感器、雨雪检测传感器5和可燃性气体检测传感器6的信号输出接口分别与安装在检测水池3外部的工控机7信号输入接口连接，工控机7信号输出接口与无线收发射器8信号输入接口连接；检测水池3出水口通过由工控机7按照设定程序控制开、关的排水电控阀9和管道分别与雨水沉淀排放池10和事故泄漏液收集池11相连通；雨水沉淀排放池10和事故泄漏液收集池11的进水口处分别设置有由工控机7按照设定程序控制开、关的进水电控阀12和事故泄漏液电控阀13。在检测水池3进水口处设置有液体触发控制开关14，液体触发控制开关14信号输出接口与工控机7信号输入接口连接。

本发明工作原理简述如下：

一、非雨雪天气：

非雨雪天气情况下，雨雪传感器5没有检测信号输出，检测水池3出水口处的排水电控阀9一直处于关闭状态，确保化学危险品和不明液体不流入桥下水体内。同时桥面任何流入桥体1排水管2内的液体触动液体触发控制开关14后流入至检测水池3内，通过这一判别，解决了“非雨雪天气”时化学品、危险品和正常雨水的判别问题；同时触动液体触发开关14发出信号给工控机7，工控机7对化学危险品检测单元4输出的各传感器信号进行设定程序的运行判断，并通过无线收发射器8向管理部门的监控主机和监控手机发出报警信号和化学危险品及不明液体的化学、物理属性。

二、雨雪天气：

雨雪天气情况下，雨雪检测传感器5输出检测信号给工控机7，工控机7打开排水电控阀9，并根据化学危险品检测单元4内各传感器输出的检测信号进行桥面径流水质安全的综合分析和判断。

1、当检测到进入检测水池3内的水质异常时，工控机7判断后发出控制信号关闭雨水沉淀排放池10进水口处的进水电控阀12，并打开事故泄漏液收集池11进水口处的事故泄漏液电控阀13，使异常的桥面径流液体流入事故泄漏液收集池11内；同时工控机7通过无线收发射器8向管理部门的监控主机和监控手机发出报警信号和不明液体的化学和物理属性。

2、当检测到进入检测水池3内的水质正常时，工控机7判断后发出控制信号关闭事故泄漏液收集池11进水口处的事故泄漏液电控阀13，同时打开雨水沉淀排放池10进水口处的进水电控阀12，桥面径流通过雨水沉淀排放池10经沉淀后排入桥梁边沟内。

三、对于跨径总长大于500m的特大桥梁和有些山区公路桥梁，以及由于种种原因无法安装桥面径流收集装置的桥梁，采取将桥梁上的泄水孔通过排水管分组、分区域进行检测和控制，即5～10个泄水孔“串联组合”作为一组，通过排水管2与本智能检测控制单元中的检测水池3进水口连通即可。

1、非雨雪天气时，各组的工控机7发出控制信号将本组的排水电控阀9关闭，如桥上发生事故或危险品泄露，可以直接将危险品封堵在桥面上（桥面备有草垫、沙包等便于专业人员及时进行处理），同时工控机7通过无线收发射器8向管理部门的监控主机和监控手机发出报警信号和不明液体的化学和物理属性。

2、雨雪天气时，各组的智能检测控制单元实时检测流入排水管2内的径流是否安全可靠，如果径流安全可靠，经工控机7判断后发出控制信号打开排水电控阀9，将桥面径流直接排入河体；如检测到非正常径流时，工控机7判断后发出控制信号关闭排水电控阀9，将危险液体封堵在桥面上；同时工控机7通过无线收发射器8向管理部门的监控主机和监控手机发出报警信号和不明液体的化学和物理属性。

四、可燃性气体检测传感器

可燃性气体检测传感器6按照一定的检测距离分别安装在桥面上，当检测到有可燃性气体时，发出信号传送至工控机7，工控机7判断后发出控制信号关闭排水电控阀9，同时通过无线收发射器8向管理部门的监控主机和监控手机发出报警信号和危险气体的化学和物理属性。

五、本发明的化学危险品检测单元4的检测原理简述如下：

1、采用否定检测方法：危险品和化学品种类种类繁多，成分越来越复杂。化学危险品的检测方法有很多种，如：感官检测法、生物实验法、理化分析法等。感官检测法、生物实验法是提供辅助性信息的方法。目前市场上现行的化学检测装置（CDE）主要是对危险化学品应急检测，该装置具有正确的识别出有害物质，确定危害的范围和程度以及快速识别危险物质等功能，同时也能够确定危险化学品的污染程度，但是该检测装置需专业人员到现场检测，因此不适合桥面径流的水质安全检测。本发明采用多参数综合否定的检测方法，即：化学危险品检测单元4内的各传感器输出信号有一项不符合要求，则工控机7判断为非正常径流。

2、液体介电常数检测传感器

正常桥面径流（雨水）其介电常数与纯净水接近，约为80.4；与水的介电常数接近的物质只有少数几种，如：氧化氘（78.3）、甲酰胺（84）、氢氟酸（83.6）、过氧化氢（84.2）、硫酸（84）等，其它液体危险品的介电常数与水等普通液体相差很大。因此测量桥面径流的介电常数是本发明所述的公路桥面径流智能安全检测重要的参数之一。

3、液体电导率检测传感器

正常桥面径流的水质由于是天然雨水，基本上不具备离子液体溶液的电导率性质。普通纯水的电导率为1～10us/cm，桥面径流（雨水、泥水混合液）的电导率约为520us/cm，而7%的氯化钠溶液电导率约为12280us/cm，其数值相差较大。电导率的检测主要是检测溶于桥面径流的液态危险品和固态危险品，同时溶于水的有机物也会大大降低桥面径流的电导率，甚至出现“检不出”的情况，因此电导率检测数据过低或出现检不出的桥面径流也为非正常径流。液体电导率检测传感器是本发明重要的参数之一。它弥补了与正常桥面径流介电常数接近，又无法通过介电常数检测到的化学品和危险品。

4、液体pH值检测传感器

正常雨水，由于水里溶解了二氧化碳，pH 值约为5.6 。本发明采用液体pH值检测主要是为了检测具有强酸、强碱特性的化学危险品，由于检测系统中有电导率的检测，在溶液酸碱度较大时，溶液的电导率也会随之增加，所以pH 值检测是本发明的备选检测参数。

5、其它检测传感器

本发明的化学危险品检测单元还考虑到不同地区的降水和桥上泥土具有不同的性质，例如：降雨的酸碱度不同、土壤中的矿物质及含量不同等因素，因此备选有液体粘度检测传感器、液体密度检测传感器、液体浊度检测传感器。同理，可燃性气体检测传感器主要针对不同地区的公路运输不同危险气体的特点而选择的备选检测传感器。

Claims (2)

1.一种公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统，包括与桥体排水管出水口相连通的智能检测控制单元；其特征在于：所述智能检测控制单元包括密闭的检测水池，所述检测水池进水口与所述桥体排水管出水口相连通，检测水池进水口处设置有液体触发控制开关，所述液体触发控制开关信号输出接口与工控机信号输入接口连接；检测水池内设置有液体介电常数检测传感器和液体电导率检测传感器；所述液体介电常数检测传感器和液体电导率检测传感器的信号输出接口分别与安装在检测水池外部的所述工控机信号输入接口连接；检测水池外部设置有雨雪检测传感器，所述雨雪检测传感器的信号输出接口与所述工控机的信号输入接口连接；所述工控机信号输出接口与无线收发射器信号输入接口连接；所述检测水池出水口通过由所述工控机控制开、关的排水电控阀和管道分别与雨水沉淀排放池和事故泄漏液收集池相连通；所述雨水沉淀排放池和事故泄漏液收集池的进水口处分别设置有由所述工控机控制开、关的进水电控阀和事故泄漏液电控阀。

2.根据权利要求1所述的公路桥面径流化学危险品智能检测控制系统，其特征在于：所述检测水池内设置有液体pH值检测传感器、液体浊度检测传感器、液体粘度检测传感器和液体密度检测传感器；检测水池外部设置有可燃性气体检测传感器，所述液体pH值检测传感器、液体浊度检测传感器、液体粘度检测传感器、液体密度检测传感器和可燃性气体检测传感器的信号输出接口分别与所述工控机的信号输入接口连接。