CN111176205A - 一种雨水跌水井发电的智能化管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水跌水井发电的智能化管理系统及方法，利用互联网以及相适应的软硬件来对雨水系统设施、发电装置及其附属设施进行智能化管理；包括：PLC控制柜、工业路由器、服务器、远程PC端/手机端、各类执行机构与传感器。通过上述方式，本发明能够安全有效的利用智能化手段来利用雨水跌水井发电并提供运行监测、警报。

Description

一种雨水跌水井发电的智能化管理系统及方法

技术领域

本发明涉及排水、发电、自动化技术领域，尤其涉及一种雨水跌水井发电的智能化管理系统及方法。

背景技术

现有的跌水井，均是利用跌水井来做消能以及满足管道坡度符合规范要求的一种设施，雨水的能量白白浪费在排水设施中得不到利用；市政管网的在线监测仪器的供电安全不足，持续供电性能差；井下作业安全性差，工作人员下井的工作条件恶劣；市政排水管网设施智能化程度低下。如何在城镇中利用雨水这个清洁能源来发电、将电能运用在就近设施中，且如何更加安全有效的利用智能化、自动化控制来管理市政管网检测仪器、发电设施、安全设施是现有技术未解决的技术问题。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种雨水跌水井发电的智能化管理系统及方法，能够解决跌水井内发电设施的自动化控制问题，市政末端设施、一部分居民用电的安全性保障问题，解决井下作业的安全保障问题，更大程度上解决市政设施的智能化程度不高的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种雨水跌水井发电的智能化管理系统，利用互联网以及相适宜的软硬件来对雨水系统设施、发电装置及其附属设施进行智能化管理，包括有安装在雨水跌水井内部的PLC控制柜、执行机构和传感器以及雨水跌水井外部的触屏控制柜、服务器和远程客户端，所述的触屏控制柜包括有带有SIM卡的工业路由器和触控屏，所述的执行机构包括引水道口启闭装置、出水道口启闭装置、开关柜主回路接触器、变压器高压侧接触器、UPS电源、新风机、排风机、潜污泵、照明总控和配电柜，所述的传感器包括有流量在线检测仪、液位计、液位差计、发电机组、集水坑液位计和危险气体探测器；所述的服务器、远程客户端、带有SIM卡的工业路由器通过互联网进行交互通信；所述的触控屏与带有SIM卡的工业路由器通信，并通过互联网与服务器通信，所述PLC控制柜与触控屏通信；所述PLC控制柜分别与执行机构和传感器通信。

所述的远程客户端包括有PC客户端和手机客户端。

所述的雨水跌水井内部设有沉沙池、工作池、弃流池和设备室，在雨水跌水井的左右侧分别设有进水管和出水管，进水管、沉沙池、工作池、弃流池和出水管依次连通，所述的流量在线检测仪安装在进水管上，所述的液位计安装在沉沙池内，发电机组安装在工作池内，液位差计安装在沉沙池与工作池之间，在设备室内设有集水坑，所述的集水坑液位计安装在集水坑内，所述的危险气体探测器、开关柜主回路接触器、变压器高压侧接触器、UPS电源、新风机、排风机、潜污泵、照明总控和配电柜均安装在设备室内，在工作池和弃流池上分别设有引水道口和出水道口，所述的引水道口启闭装置和出水道口启闭装置分别安装在引水道口和出水道口处。

一种雨水跌水井发电的智能化管理方法，具体包括以下步骤：

SA1、所述流量在线检测仪监测到流量达到设定流量Q1时，所述PLC控制柜开始计时；

SA2、计时T1 s后，打开引水道口启闭装置和出水道口启闭装置，所述发电机组开始发电；

SA3、发电机组开始发电后，PLC控制柜发出信号断开所述配电柜市电供应，所述UPS电源工作，接通所述开关柜主回路接触器；

SA4、接通所述变压器高压侧接触器，向外网供电；

SA5、所述流量在线监测仪监测到流量小于流量Q1时，切断所述变压器高压侧接触器；

SA6、切断开关柜主回路接触器，UPS电源临时供电，接通配电柜电源；

SA7、关闭引水道口启闭装置和出水道口启闭装置。

还包括有如下步骤：

SB1、所述UPS电源电量低于额定容量A%时，UPS电源进入充电状态，发电机组的电能补充UPS电源；

SB2、UPS电源电量低于额定容量A%时，UPS电源进入充电状态，发电机组处于停机状态时，利用配电柜的市电补充UPS电源。

还包括有如下步骤：

SC1、所述发电机组正常工作状态下，雨水跌水井内设备的电源均由发电机组提供；

SC2、发电机组停机状态下，雨水跌水井内设备的电源均由配电柜市电提供；

SC3、发电机组停机、配电柜市电停电的状态下，井内设备设施自动进入节能工作模式。

还包括有如下步骤：

SD1、人员下井作业前，通过地上触控屏，启动新风机与排风机；

SD2、通过触控屏上显示的危险气体探测器反馈的信号评判井下安全风险；

SD3、人员下井作业前，判定工作安全后，通过触控屏打开照明总控开关。

还包括有如下步骤：

SE1、集水坑液位计传输信号至PLC控制柜，积水达到集水坑起泵液位，控制柜启动潜污泵；

SE2、集水坑液位计传输信号至PLC控制柜，积水达到集水坑停泵液位时，控制柜关闭潜污泵；

SE3、触控屏可以就地手动启动潜污泵。

还包括有如下步骤：

SF1、流量在线检测仪的数据实时传输至服务器储存；

SF2、沉沙池液位计的数据实时传输至服务器储存，并与警戒液位比对，超过警戒液位，显示报警提醒远程客户端沉沙池淤积；

SF3、液位差计的数据在有雨水径流时传输至服务器储存，并与警戒液位差值比对，超过警戒值，显示报警提醒远程客户端沉沙池淤积风险；

SF4、发电机组运行数据实时传输至服务器储存；

SF5、UPS电源状态数据实时传输至服务器储存；

SF6、设备错误信号实时传输至服务器储存，并警报显示；

SF7、远程客户端根据分配到的权限实时监视、控制、采集数据。

本发明的优点是：本发明用智能化、自动化的管理方法来利用雨水原本在排水系统中应当损失的能量来发电，提高市政设施居民用电的可靠性，极大地提高了市政设施的智能化程度，提高了井下作业的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的平面示意图；

图2是本发明实施例I-I剖面图；

图3是本发明实施例II-II剖面图；

图4是本发明实施例III-III的示意图。

图5是本发明工作原理框图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，一种雨水跌水井发电的智能化管理系统，利用互联网44以及相适宜的软硬件来对雨水系统设施、发电装置及其附属设施进行智能化管理，包括有安装在雨水跌水井22内部的PLC控制柜13、执行机构和传感器以及雨水跌水井22外部的触屏控制柜39、服务器43和远程客户端40，所述的触屏控制柜39包括有带有SIM卡的工业路由器45和触控屏46，所述的执行机构包括引水道口启闭装置4、出水道口启闭装置5、开关柜主回路接触器10、变压器高压侧接触器11、UPS电源12、新风机16、排风机17、潜污泵15、照明总控19和配电柜38，所述的传感器包括有流量在线检测仪31、液位计32、液位差计35、发电机组6、集水坑液位计36和危险气体探测器37；所述的服务器43、远程客户端40、带有SIM卡的工业路由器45通过互联网进行交互通信；所述的触控屏46与带有SIM卡的工业路由器45通信，并通过互联网与服务器43通信，所述PLC控制柜13与触控屏46通信；所述PLC控制柜13分别与执行机构和传感器通信。在设备室33上还开有通气孔18。在工作池2的底部设有低流水槽30。

所述的远程客户端40包括有PC客户端41和手机客户端42。

雨水跌水井22为钢筋混凝土井室，井室上方设有钢筋混凝土盖板23，在钢筋混凝土盖板23上开有开口，在开口处设有钢筋混凝土井筒24，在钢筋混凝土上面设有M10水泥石浆砌成的C30砼砌块25，C30砼砌块25上面盖有五防铸铁井盖21，在井室下面设有C10细石砼找平层28，在钢筋混凝土井筒24内设有爬梯20。在所述的雨水跌水井内部设有沉沙池1、工作池2、弃流池3和设备室33，在雨水跌水井22的左右侧分别设有进水管7和出水管8，进水管7、沉沙池1、工作池2、弃流池3和出水管8依次连通，工作池2与弃流池3之间设有弃流口34，在沉沙池1和工作池2之间设有粗格栅26和细格栅27，并安装液位差计35，在进水管7处设有管口环筋29，所述的流量在线检测仪31安装在进水管7上，所述的液位计32安装在沉沙池1内，发电机组6安装在工作池2内，液位差计35安装在沉沙池1与工作池2之间，在设备室33内设有集水坑14，所述的集水坑液位计36安装在集水坑14内，所述的危险气体探测器37、开关柜主回路接触器10、变压器高压侧接触器11、UPS电源12、新风机16、排风机17、潜污泵15、照明总控19和配电柜38均安装在设备室33内，在工作池2和弃流池3上分别设有引水道口和出水道口，所述的引水道口启闭装置4和出水道口启闭装置5分别安装在引水道口和出水道口处。开关柜主回路接触器10通过电缆9分别与UPS电源12和变压器高压侧接触器11连接。

实施例1：

请参阅图1-图5，本发明实例1包括：

SA1、流量在线检测仪31监测到流量达到设定流量Q1时，PLC控制柜13开始计时；

SA2、主机计时T1 s后，打开引水道口启闭装置4和出水道口启闭装置5，发电机组6开始发电；

SA3、发电机组6开始发电后，PLC控制柜13发出信号断开配电柜38市电供应，UPS电源12工作，接通开关柜主回路接触器；

SA4、接通变压器高压侧接触器11，向外网供电。

SA5、流量在线监测仪31监测到流量小于流量Q1时，切断变压器高压侧接触器11。

SA6、切断开关柜主回路接触器10，UPS电源12临时供电，接通配电柜38电源；

SA7、关闭引水道口启闭装置4、出水道口启闭装置5。

实施例2：

请参阅图1-图5，本发明实例1包括：

SB1、UPS电源12电量低于额定容量A%时，UPS电源12进入充电状态。优先，发电机组的电能补充UPS电源。

SB2、UPS电源12电量低于额定容量A%时，UPS电源12进入充电状态。发电机组处于停机状态时，利用配电柜38的市电补充UPS电源。

实施例3：

SC1、发电机组6正常工作状态下，井内设备的电源均由发电机组6提供。

SC2、发电机组6停机状态下，井内设备的电源均由配电柜38市电提供。

SC3、发电机组6停机、配电柜38市电停电的状态下，井内设备设施自动进入节能工作模式。

实施例4：

SD1、人员下井作业前，通过地上触控屏46，启动新风机16与排风机17。

SD2、通过触控屏46上显示的危险气体探测器37反馈的信号评判井下安全风险。

SD3、人员下井作业前，判定工作安全后，通过触控屏46打开照明灯具19。

实施例5：

SE1、集水坑液位计36传输信号至PLC控制柜13，积水达到集水坑起泵液位，控制柜启动潜污泵15。

SE2、集水坑液位计36传输信号至PLC控制柜13，积水达到集水坑停泵液位时，控制柜关闭潜污泵15。

SE3、触控屏46可就地手动启动潜污泵15。

实施例6：

SF1、流量在线检测仪31的数据实时传输至服务器43储存。

SF2、沉沙池液位计32的数据实时传输至服务器43储存，并与警戒液位比对，超过警戒液位，显示报警提醒远程客户端40沉沙池1淤积。

SF3、液位差计35的数据在有雨水径流时传输至服务器43储存，并与警戒液位差值比对，超过警戒值，显示报警提醒远程客户端40沉沙池淤积风险。

SF4、发电机组6运行数据实时传输至服务器43储存。

SF5、UPS电源12状态数据实时传输至服务器43储存。

SF6、设备错误信号实时传输至服务器43储存，并警报显示。

SF7、远程客户端40根据分配到的权限实时监视、控制、采集数据。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种雨水跌水井发电的智能化管理系统，其特征在于：包括有安装在雨水跌水井内部的PLC控制柜、执行机构和传感器以及雨水跌水井外部的触屏控制柜、服务器和远程客户端，所述的触屏控制柜包括有带有SIM卡的工业路由器和触控屏，所述的执行机构包括引水道口启闭装置、出水道口启闭装置、开关柜主回路接触器、变压器高压侧接触器、UPS电源、新风机、排风机、潜污泵、照明总控和配电柜，所述的传感器包括有流量在线检测仪、液位计、液位差计、发电机组、集水坑液位计和危险气体探测器；所述的服务器、远程客户端、带有SIM卡的工业路由器通过互联网进行交互通信；所述的触控屏与带有SIM卡的工业路由器通信，并通过互联网与服务器通信，所述PLC控制柜与触控屏通信；所述PLC控制柜分别与执行机构和传感器通信。

2.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电的智能化管理系统，其特征在于：所述的远程客户端包括有PC客户端和手机客户端。

3.根据权利要求1所述的一种雨水跌水井发电的智能化管理系统，其特征在于：所述的雨水跌水井内部设有沉沙池、工作池、弃流池和设备室，在雨水跌水井的左右侧分别设有进水管和出水管，进水管、沉沙池、工作池、弃流池和出水管依次连通，所述的流量在线检测仪安装在进水管上，所述的液位计安装在沉沙池内，发电机组安装在工作池内，液位差计安装在沉沙池与工作池之间，在设备室内设有集水坑，所述的集水坑液位计安装在集水坑内，所述的危险气体探测器、开关柜主回路接触器、变压器高压侧接触器、UPS电源、新风机、排风机、潜污泵、照明总控和配电柜均安装在设备室内，在工作池和弃流池上分别设有引水道口和出水道口，所述的引水道口启闭装置和出水道口启闭装置分别安装在引水道口和出水道口处。

4.一种雨水跌水井发电的智能化管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

SA1、所述流量在线检测仪监测到流量达到设定流量Q1时，所述PLC控制柜开始计时；

SA2、计时T1 s后，打开引水道口启闭装置和出水道口启闭装置，所述发电机组开始发电；

SA3、发电机组开始发电后，PLC控制柜发出信号断开所述配电柜市电供应，所述UPS电源工作，接通所述开关柜主回路接触器；

SA4、接通所述变压器高压侧接触器，向外网供电；

SA5、所述流量在线监测仪监测到流量小于流量Q1时，切断所述变压器高压侧接触器；

SA6、切断开关柜主回路接触器，UPS电源临时供电，接通配电柜电源；

SA7、关闭引水道口启闭装置和出水道口启闭装置。

5.根据权利要求4所述的一种雨水跌水井发电的智能化管理方法，其特征在于：还包括有如下步骤：

SB1、所述UPS电源电量低于额定容量A%时，UPS电源进入充电状态，发电机组的电能补充UPS电源；

SB2、UPS电源电量低于额定容量A%时，UPS电源进入充电状态，发电机组处于停机状态时，利用配电柜的市电补充UPS电源。

6.根据权利要求5所述的一种雨水跌水井发电的智能化管理方法，其特征在于：还包括有如下步骤：

SC1、所述发电机组正常工作状态下，雨水跌水井内设备的电源均由发电机组提供；

SC2、发电机组停机状态下，雨水跌水井内设备的电源均由配电柜市电提供；

SC3、发电机组停机、配电柜市电停电的状态下，井内设备设施自动进入节能工作模式。

7.根据权利要求6所述的一种雨水跌水井发电的智能化管理方法，其特征在于：还包括有如下步骤：

SD1、人员下井作业前，通过地上触控屏，启动新风机与排风机；

SD2、通过触控屏上显示的危险气体探测器反馈的信号评判井下安全风险；

SD3、人员下井作业前，判定工作安全后，通过触控屏打开照明总控开关。

8.根据权利要求7所述的一种雨水跌水井发电的智能化管理方法，其特征在于：还包括有如下步骤：

SE1、集水坑液位计传输信号至PLC控制柜，积水达到集水坑起泵液位，控制柜启动潜污泵；

SE2、集水坑液位计传输信号至PLC控制柜，积水达到集水坑停泵液位时，控制柜关闭潜污泵；

SE3、触控屏可以就地手动启动潜污泵。

9.根据权利要求8所述的一种雨水跌水井发电的智能化管理方法，其特征在于：还包括有如下步骤：

SF1、流量在线检测仪的数据实时传输至服务器储存；

SF2、沉沙池液位计的数据实时传输至服务器储存，并与警戒液位比对，超过警戒液位，显示报警提醒远程客户端沉沙池淤积；

SF3、液位差计的数据在有雨水径流时传输至服务器储存，并与警戒液位差值比对，超过警戒值，显示报警提醒远程客户端沉沙池淤积风险；

SF4、发电机组运行数据实时传输至服务器储存；

SF5、UPS电源状态数据实时传输至服务器储存；

SF6、设备错误信号实时传输至服务器储存，并警报显示；

SF7、远程客户端根据分配到的权限实时监视、控制、采集数据。

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