CN111487916A - 一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法 - Google Patents

一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法，包括智慧截流井建设中考虑防倒灌闸门的科学合理运行，需要配备雨量传感器、水位传感器、水质监测仪，利用此三项监测的数据，控制截流井中防倒灌闸门的运行；根据基础数据资料，确定闸门自动运行的参数阈值；对截流井闸门自动控制从关闭状态到开闸动作进行自动逻辑设定；对截流井闸门自动控制从开状态到关闸动作进行自动逻辑设定。本截流井在自动运行过程中，能够自动根据雨量、水质、水位自动判别防倒灌闸门的开启和关闭，此控制逻辑能够适应多工况的环境，此自动控制逻辑能够真正实现了污水不进河，河水不倒灌，确保智慧截流井的污水截流和防倒灌功能。

Description

一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种智慧截流井防倒灌 闸阀控制系统和方法。
背景技术
为了解决水体黑臭的核心问题，为解决环境治理后期的“提质增效”工程，开 始进行雨污混接改造，解决雨水排口雨污混流问题，行业内涌现了智慧截流井 产品，其能够实现旱天雨水管网存在的污水全部截流，雨天初期雨水截流，中 后期雨水排河的功能，是控制雨污混接污水入河和溢流污染的有力工具。
然而智慧截流井设置的自动控制逻辑能够实现旱天污水截流和 初期雨水截流以及中后期雨水排放的能效，控制进入水体的污染源， 但是对防倒灌的控制逻辑考虑不全面而且较为单一，导致不能科学合 理的对河水等“清水”截流，出现了闸门开启关闭连续动作或者闸门开 启后不能够自动关闸的问题，只能切换到手动模式进行关闸，这样会 加大运维人员的工作量和增加截流井的调度管理难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和 方法，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明 提供如下技术方案：一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法，具 体包括以下步骤：
步骤1、智慧截流井建设中，按照如图1所示位置安装防倒灌闸 阀，同时考虑防倒灌闸门的科学合理运行，需要配备雨量传感器、水 位传感器、水质监测仪(浊度)，利用此三项监测的数据，控制截流 井中防倒灌闸门的运行；
步骤2、根据基础数据资料，确定闸门自动运行的参数阈值，所 述基础数据资料为：实时水位Z，危险水位(开闸水位)Z1，关闸水 位Z2，降雨量P，降雨量阈值P1，水质WQ，水质(浊度)阈值WQ1， 降雨时刻t，开始降雨时刻t开始，降雨停止时刻t结束，降雨历时T1， 降雨历时阈值T2，降雨结束持续时间T3，降雨结束持续时间阈值T4；
步骤3、对截流井闸门自动控制从关闭状态到开闸动作进行自动 逻辑设定，逻辑设定如图2所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、当Z≥Z1，则自动开闸；否则返回初始判断状态；
(2)、当Z＜Z1，判断降雨，若降雨量P≥P1，执行下一步，否则 返回初始判断状态；
(3)、当P≥P1，可根据降雨历时T1或者监测的水质(浊度)WQ 进行判断。若T1＜T2，则返回初始判断状态，若T1≥T2，则开闸；若 监测水质WQ＜WQ1，则返回初始判断状态，若监测水质WQ≥WQ1， 则开闸；
步骤4、对截流井闸门自动控制从开状态到关闸动作进行自动逻 辑设定，逻辑设定如图3所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、通过雨量或通过水位判断闸门开启时的条件，进行雨量开 闸和水位开闸；
(2)、当开闸通过雨量判断时，判断降雨结束后的持续时间T3， 若T3＜T4，则返回初始判断状态，若T3≥T4，则关闸；
(3)、当开闸通过水位判断时，判断水位Z与Z2的关系，若Z≥Z2， 则返回初始判断状态，若Z＜Z2，则关闸。
优选地，所述步骤2中的闸门自动运行的参数阈值的部分参数计 算公式为：
Figure BDA0002427808310000031
T1＝t-t开始
其中，所述P为降雨量，T1为降雨历时。
优选地，所述步骤3中当P≥P1，根据降雨历时和监测水质判断 为或的关系。
优选地，所述步骤4中的雨量开闸和水位开闸为并列关系。
本发明的技术效果和优点：本截流井在自动运行过程中，能够自 动根据雨量、水质、水位自动判别防倒灌闸门的开启和关闭，此控制 逻辑能够适应多工况的环境(河道水位低于雨水管网，河道水位高于 雨水管网，降雨期间河道水管过高等工况)，此自动控制逻辑能够真 正实现了污水不进河，河水不倒灌，确保智慧截流井的污水截流和防 倒灌功能。
附图说明
图1为本发明中截流井防倒灌闸阀位置示意图；
图2为本发明中截流井闸门自动控制从关闭状态到开闸动作的 自动逻辑设定的逻辑框图；
图3为本发明中截流井闸门自动控制从开启状态到关闸动作的 自动逻辑设定的逻辑框图。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于 明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述 中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接， 或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也 可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
实施例1
如图1～图3所示的一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法， 具体包括以下步骤：
步骤1、智慧截流井建设中，按照如图1所示位置安装防倒灌闸 阀，同时考虑防倒灌闸门的科学合理运行，需要配备雨量传感器、水 位传感器、水质监测仪(浊度)，利用此三项监测的数据，控制截流 井中防倒灌闸门的运行；
步骤2、根据基础数据资料，确定闸门自动运行的参数阈值，所 述基础数据资料为：实时水位Z，危险水位(开闸水位)Z1，关闸水 位Z2，降雨量P，降雨量阈值P1，水质WQ，水质(浊度)阈值WQ1， 降雨时刻t，开始降雨时刻t开始，降雨停止时刻t结束，降雨历时T1， 降雨历时阈值T2，降雨结束持续时间T3，降雨结束持续时间阈值T4；
步骤3、对截流井闸门自动控制从关闭状态到开闸动作进行自动 逻辑设定，逻辑设定如图2所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、当Z≥Z1，则自动开闸；否则返回初始判断状态；
(2)、当Z＜Z1，判断降雨，若降雨量P≥P1，执行下一步，否则 返回初始判断状态；
(3)、当P≥P1，可根据降雨历时T1或者监测的水质(浊度)WQ 进行判断。若T1＜T2，则返回初始判断状态，若T1≥T2，则开闸；若 监测水质WQ＜WQ1，则返回初始判断状态，若监测水质WQ≥WQ1， 则开闸；
步骤4、对截流井闸门自动控制从开状态到关闸动作进行自动逻 辑设定，逻辑设定如图3所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、通过雨量或通过水位判断闸门开启时的条件，进行雨量开 闸和水位开闸；
(2)、当开闸通过雨量判断时，判断降雨结束后的持续时间T3， 若T3＜T4，则返回初始判断状态，若T3≥T4，则关闸；
(3)、当开闸通过水位判断时，判断水位Z与Z2的关系，若Z≥Z2， 则返回初始判断状态，若Z＜Z2，则关闸。
实施例2
如图1～图3所示的一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法， 具体包括以下步骤：
步骤1、智慧截流井建设中，按照如图1所示位置安装防倒灌闸 阀，同时考虑防倒灌闸门的科学合理运行，需要配备雨量传感器、水 位传感器、水质监测仪(浊度)，利用此三项监测的数据，控制截流 井中防倒灌闸门的运行；
步骤2、根据基础数据资料，确定闸门自动运行的参数阈值，所 述基础数据资料为：实时水位Z，危险水位(开闸水位)Z1，关闸水 位Z2，降雨量P，降雨量阈值P1，水质WQ，水质(浊度)阈值WQ1， 降雨时刻t，开始降雨时刻t开始，降雨停止时刻t结束，降雨历时T1， 降雨历时阈值T2，降雨结束持续时间T3，降雨结束持续时间阈值T4；
步骤3、对截流井闸门自动控制从关闭状态到开闸动作进行自动 逻辑设定，逻辑设定如图2所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、当Z≥Z1，则自动开闸；否则返回初始判断状态；
(2)、当Z＜Z1，判断降雨，若降雨量P≥P1，执行下一步，否则 返回初始判断状态；
(3)、当P≥P1，可根据降雨历时T1或者监测的水质(浊度)WQ 进行判断。若T1＜T2，则返回初始判断状态，若T1≥T2，则开闸；若 监测水质WQ＜WQ1，则返回初始判断状态，若监测水质WQ≥WQ1， 则开闸；
步骤4、对截流井闸门自动控制从开状态到关闸动作进行自动逻 辑设定，逻辑设定如图3所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、通过雨量或通过水位判断闸门开启时的条件，进行雨量开 闸和水位开闸；
(2)、当开闸通过雨量判断时，判断降雨结束后的持续时间T3， 若T3＜T4，则返回初始判断状态，若T3≥T4，则关闸；
(3)、当开闸通过水位判断时，判断水位Z与Z2的关系，若Z≥Z2， 则返回初始判断状态，若Z＜Z2，则关闸。
优选地，所述步骤2中的闸门自动运行的参数阈值的部分参数计 算公式为：
Figure BDA0002427808310000071
T1＝t-t开始
其中，所述P为降雨量，T1为降雨历时。
优选地，所述步骤3中当P≥P1，根据降雨历时和监测水质判断 为或的关系。
优选地，所述步骤4中的雨量开闸和水位开闸为并列关系。
本发明工艺流程和工作原理为：通过利用互联网、物联网、通信 技术和plc技术，设计截流井的防倒灌闸门的自动运行逻辑关系，其 逻辑运行参数涉及到雨量、水质和水位。从关闸状态到开闸动作的逻 辑判断层级关系为：水位判断为第一层级，雨量判断和水质判断并列 为第二层级，能够确保截流井闸门开启科学合理；从开启状态到关闸 动作的逻辑判断层级关系为：判断闸门上次开启条件(雨量、水位) 为第一层级；水位判断为第二层级，雨量判断为第三层级。通过这三 个指标联合自动控制智慧截流井防倒灌闸门的自动开启和关闭，能够 有效解决截流井防倒灌闸门的自动控制不合理性，确保智慧截流井防倒灌闸门的科学合理的运行。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不 用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法，其特征在于：具体包括以下步骤；
步骤1、智慧截流井建设中，按照如图1所示位置安装防倒灌闸阀，同时考虑防倒灌闸门的科学合理运行，需要配备雨量传感器、水位传感器、水质监测仪(浊度)，利用此三项监测的数据，控制截流井中防倒灌闸门的运行；
步骤2、根据基础数据资料，确定闸门自动运行的参数阈值，所述基础数据资料为：实时水位Z，危险水位(开闸水位)Z1，关闸水位Z2，降雨量P，降雨量阈值P1，水质WQ，水质(浊度)阈值WQ1，降雨时刻t，开始降雨时刻t开始，降雨停止时刻t结束，降雨历时T1，降雨历时阈值T2，降雨结束持续时间T3，降雨结束持续时间阈值T4；
步骤3、对截流井闸门自动控制从关闭状态到开闸动作进行自动逻辑设定，逻辑设定如图2所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、当Z≥Z1，则自动开闸；否则返回初始判断状态；
(2)、当Z＜Z1，判断降雨，若降雨量P≥P1，执行下一步，否则返回初始判断状态；
(3)、当P≥P1，可根据降雨历时T1或者监测的水质(浊度)WQ进行判断。若T1＜T2，则返回初始判断状态，若T1≥T2，则开闸；若监测水质WQ＜WQ1，则返回初始判断状态，若监测水质WQ≥WQ1，则开闸；
步骤4、对截流井闸门自动控制从开状态到关闸动作进行自动逻辑设定，逻辑设定如图3所示，具体步骤包括以下内容：
(1)、通过雨量或通过水位判断闸门开启时的条件，进行雨量开闸和水位开闸；
(2)、当开闸通过雨量判断时，判断降雨结束后的持续时间T3，若T3＜T4，则返回初始判断状态，若T3≥T4，则关闸；
(3)、当开闸通过水位判断时，判断水位Z与Z2的关系，若Z≥Z2，则返回初始判断状态，若Z＜Z2，则关闸。
2.根据权利要求1所述的一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法，其特征在于：所述步骤2中的闸门自动运行的参数阈值的部分参数计算公式为：
Figure FDA0002427808300000021
T1＝t-t开始
其中，所述P为降雨量，T1为降雨历时。
3.根据权利要求1所述的一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法，其特征在于：所述步骤3中当P≥P1，根据降雨历时和监测水质判断为或的关系。
4.根据权利要求1所述的一种智慧截流井防倒灌闸阀控制系统和方法，其特征在于：所述步骤4中的雨量开闸和水位开闸为并列关系。
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