CN111521840A - 一种用于城市地下管网的监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于城市地下管网的监测系统及监测方法，旨在解决现有技术中现有的检测方式适用范围很窄的问题。监测系统包括信息化管理平台和若干组流向检测组件；每组流向检测组件包括数据传输单元和两个分别设置在监控管段进水端和出水端的水流数据检测装置；信息化管理平台获取水流数据检测装置通过数据传输单元传送的数据信息并得到水流流速、水流流向和监控管段的经纬度数据信息。监测方法，包括超排的检测步骤，污水泄漏的检测步骤，地下水混入的检测步骤，偷排的检测步骤。信息化管理平台通过水流数据检测装置检测的数据，可以获得水流流速和水流流向信息，从而可以判断出监测管段是否存在管道断裂、污水泄漏、地下水渗入、偷排和超排。

Description

一种用于城市地下管网的监测系统及监测方法

技术领域

本公开属于城市地下管网的监测技术领域，具体涉及一种用于城市地下管网的监测系统及监测方法。

背景技术

城市排水设施是城市基础设施的重要组成部分，就像人体内的“血管”，是城市赖以生存和发展的物质基础。排水设施是否完好，功能是否健全，直接关系到生活质量，关系到城市经济和社会的可持续发展，也关系到和谐社会的建设。随着城市的快速发展，排水管道逐渐增多，如果按照以往的养护管理模式，已经不能有效维护、发挥应有的功能。因此提高养护认识、完善养护管理、创新养护手段迫在眉睫。城市地下管网存在以下问题：

1、施工质量和管材质量的下降，降低管网的使用期限。

2、竣工验收环节缺乏有效监管手段，导致竣工与设计的差异。

3、城市建筑对附近地下管网的干扰，造成管网断裂。

4、超过20％的地下水或雨水渗入，稀释污水浓度，影响污水处理厂按设计参数运行。

5、地下水长期作用，排水管道附近土壤流失，管道基础松懈，造成管网的断裂和错位，泥沙的涌入造成管网堵塞。

6、排水管道附近土壤流失，路基松动，造成路面高低不平，路面塌陷等，是造成交通安全事故的重大隐患。

7、职能监管部门在初期往往得不到发现和修理，最终酿成重大事故，给国家财产造成巨额损失，甚至危及人身安全。

所以对管道进行定期“体检”和及时“治疗”是非常必要的，起到防患于未然。排水管道的结构稳固和功能保障是城市排水安全的重要保证，而对排水管道进行有效的检测正是验证这种保证的有力手段之一。

管道检测的对象是管道、检查井、雨水口以及附属设施。传统的管道检测方法有很多，一般采用直接目视或用一些简单的工具进行检查。但很多方法适用范围很窄，局限性很大，很难适应在地下和管道内水位很高的地区。

发明内容

本公开提供了一种用于城市地下管网的监测系统及监测方法，旨在解决现有技术中现有的检测方式适用范围很窄，局限性大的问题。

为了解决上述技术问题，本公开所采用的技术方案为：

一种用于城市地下管网的监测系统，包括信息化管理平台和若干组流向检测组件；

每组流向检测组件包括数据传输单元DTU和两个分别设置在监控管段进水端和出水端的水流数据检测装置；

信息化管理平台获取水流数据检测装置通过数据传输单元DTU传送的数据信息并得到水流流速、水流流向和监控管段的经纬度数据信息。

进一步改进的方案：水流数据检测装置包括信号采集单元和水流感应装置，所述信号采集单元用于采集水流感应装置的数据信息。

进一步改进的方案：所述水流感应装置包括叶轮、安装座和内管；所述内管固定插接在监控管段进水端或出水端的内壁上；所述安装座固定在内管的内侧壁上，叶轮通过转轴设置在安装座上；水流正向流动时，水流推动叶轮正向转动；水流反向流动时，水流推动叶轮反向转动；所述信号采集单元用于采集叶轮的转向数据和转速数据。

通过叶轮的正反转可以检测出水流的流动方向；通过叶轮的转速，可以对应出叶轮所在处水流的流速。此外，通过叶轮的转动和静止可以感应出是否有水流流过；信息化管理平台通过监控管段进水端和出水端的水流感应装置感应到的时间差和监控管段的长度，可以计算出排泄开始阶段整个监控管段的水流流速。

进一步改进的方案：所述安装座的内表面中部设有凹槽，所述叶轮设置在凹槽内；所述安装座上设有两个弧形导流段，导流段位于凹槽沿水流流向的前后两侧。

将叶轮设置在安装座的凹槽内，并在凹槽沿水流流向的前后两侧设置弧形导流段，可以避免垃圾缠绕在叶轮上。

进一步改进的方案：所述叶轮由转轴和均布在转轴上的三个叶片构成；所述叶片为梭形。将叶片设置为梭形，可以减少垃圾的缠绕。

进一步改进的方案：内管靠近监控管段外端的一侧设有沿着井道伸向地面的导线管，导线管的上端与容纳数据传输单元DTU的壳体相连，导线管的下端与安装座相连。导线管一方面可以起到保护线缆的作用，另一方面可以起到手柄的作用，便于拆装内管。

进一步改进的方案：所述信号采集单元为设置在安装座上的正反转传感器且用于采集叶轮转向信号和转速信号，所述正反转传感器与数据传输单元DTU通过有线通信连接。

进一步改进的方案：所述数据传输单元DTU包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块；无线通讯模块和电源模块均与CPU控制模块相连。

进一步改进的方案：所述无线通讯模块为GPRS模块。

一种用于城市地下管网的监测方法，包括以下步骤：

获取监控管段进水端水流的流速数据信息和水流的流向数据信息，获取监控管段出水端水流的流速数据信息和水流的流向数据信息；获取监控管段经纬度信息；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内，且水流的流向为正，以及出水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内且水流的流向为正；则监测管段正常；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正；则该监测管段进水端存在超排的现象；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内，且水流的流向为正，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比低于规定范围或水流的流向为反；则该监测管段管道破裂且存在污水泄漏的问题；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比低于规定范围内或水流的流向为反，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正；则该监测管段管道破裂且存在地下水混入的问题；

若未在规定时间内，进水端水流的流速数据不为零且水流的流向为正，以及水端水流的流速数据不为零且水流的流向为正；则监测管段存在偷排现象。

本公开的有益效果为：

本公开中信息化管理平台通过水流数据检测装置检测的数据，可以获得水流流速和水流流向信息，从而可以判断出监测管段是否存在管道断裂、污水泄漏、地下水渗入、偷排和超排的问题。通过经纬度数据信息可以定位出哪一监测管段出现了上述问题。相对于传统的工作人员进管道进行检测，安全快速且可以检测出的问题不局限于管道的断裂；相对于量泥斗法，可以检测出管道的断裂问题。本公开不仅可以检测出的问题较为全面，且安全度高，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。

图1是本公开中一个监控管段进水端和出水端的水流数据检测装置的布置结构示意图。

图2是本公开中水流感应装置的部分结构示意图。

图3是本公开中用于城市地下管网的监测系统示意图。

图中标号说明：

1-监测管段；2-内管；3-叶轮；4-导线管；5-数据传输单元DTU；6-井道；71-凹槽；72-导流段。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本公开，并不用于限定本公开。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开的保护范围。

实施例一：

参阅图1至图3，本实施例提供了一种用于城市地下管网的监测系统，包括信息化管理平台和若干组流向检测组件。

每组流向检测组件包括数据传输单元DTU5(Data Transfer unit)和两个分别设置在监控管段进水端和出水端的水流数据检测装置。其中，信号采集单元为设置在安装座上的正反转传感器且用于采集叶轮3转向信号和转速信号，所述正反转传感器与数据传输单元DTU5通过有线通信连接。

信息化管理平台获取水流数据检测装置通过数据传输单元DTU5传送的数据信息并得到水流流速、水流流向和监控管段的经纬度数据信息。

参阅图1和图2，水流数据检测装置包括信号采集单元和水流感应装置，所述水流感应装置包括叶轮3、安装座和内管2；所述内管2固定插接在监控管段进水端或出水端的内壁上；所述安装座固定在内管2的内侧壁上，叶轮3通过转轴设置在安装座上；水流正向流动时，水流推动叶轮3正向转动；水流反向流动时，水流推动叶轮3反向转动；所述信号采集单元用于采集叶轮3的转向数据和转速数据。

通过叶轮3的正反转可以检测出水流的流动方向；通过叶轮3的转速，可以匹配出叶轮所在位置水流的流速；通过叶轮3的转动和静止可以感应出是否有水流流过。

为了避免垃圾缠绕在叶轮3上，在上述方案的基础上，所述安装座的内表面中部设有凹槽71，所述叶轮3设置在凹槽71内；所述安装座上设有两个弧形导流段72，导流段72位于凹槽71沿水流流向的前后两侧。所述叶轮3由转轴和均布在转轴上的三个叶片构成；所述叶片为梭形。

在上述任一方案的基础上，内管2靠近监控管段外端的一侧设有沿着井道6伸向地面的导线管4，导线管4的上端与容纳数据传输单元DTU5的壳体相连，导线管4的下端与安装座相连。所述数据传输单元DTU5包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块；无线通讯模块和电源模块均与CPU控制模块相连。其中，无线通讯模块为GPRS模块。

参阅图3，在整个城市地下管网，每个检测管段均设置一组流向检测组件，采用信息化管理平台对整个地下管网的流向检测组件进行统一监管和处理。

其中，信息化管理平台为服务器，并按照实施例二的算法流程进行相应的判断，检测出出问题的监控管段，并进行及时的处理。

其中，井道6为排泄管道、检查井、雨水口或窨井等进入地下管网的井道。

实施例二：

本实施例提供了一种用于城市地下管网的监测方法，包括以下步骤：

获取监控管段进水端水流的流速数据信息和水流的流向数据信息，获取监控管段出水端水流的流速数据信息和水流的流向数据信息；获取监控管段经纬度信息。

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内，且水流的流向为正，以及出水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内且水流的流向为正；则监测管段正常。

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正；则该监测管段进水端存在超排的现象。为了进一步核实超排的现象，信息化管理平台通过监控管段进水端和出水端的水流感应装置感应到的时间差和监控管段的长度，可以计算出排泄开始阶段整个监控管段的水流流速，若该水流速度超过规定值，则可以进一步核实超排。

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内，且水流的流向为正，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比低于规定范围或水流的流向为反；则该监测管段管道破裂且存在污水泄漏的问题。注：由于管道破裂会导致污水泄漏，从而导致出水端水流的流速降低。

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比低于规定范围内或水流的流向为反，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正；则该监测管段管道破裂且存在地下水混入的问题。注：由于地下水混入，会冲击进水端的水流的排泄，甚至发生逆流的情况，且会使出水端水流的流速加快。

若未在规定时间内，进水端水流的流速数据不为零且水流的流向为正，以及水端水流的流速数据不为零且水流的流向为正；则监测管段存在偷排现象。注：由于在规定时间段之外不会有排泄污水，故若在规定时间外，检测到有水流，则说明存在偷排的现象。

工厂的废水在排泄时，为定时定量的排泄；在规定时间段内，获取监控管段进水端水流的水流流速和水流流向数据信息，获取监控管段出水端水流流速和水流的流向数据信息，获取监控管段经纬度信息。通过经纬度数据信息可以定位出哪一监测管段出现了上述问题。

本公开不局限于上述可选实施方式，任何人在本公开的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本公开权利要求界定范围内的技术方案，均落在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：包括信息化管理平台和若干组流向检测组件；

每组流向检测组件包括数据传输单元DTU和两个分别设置在监控管段进水端和出水端的水流数据检测装置；

信息化管理平台获取水流数据检测装置通过数据传输单元DTU传送的数据信息并得到水流流速、水流流向和监控管段的经纬度数据信息。

2.根据权利要求1所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：水流数据检测装置包括信号采集单元和水流感应装置，所述信号采集单元用于采集水流感应装置的数据。

3.根据权利要求2所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：所述水流感应装置包括叶轮、安装座和内管；所述内管固定插接在监控管段进水端或出水端的内壁上；所述安装座固定在内管的内侧壁上，叶轮通过转轴设置在安装座上；水流正向流动时，水流推动叶轮正向转动；水流反向流动时，水流推动叶轮反向转动；所述信号采集单元用于采集叶轮的转向数据和转速数据。

4.根据权利要求3所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：所述安装座的内表面中部设有凹槽，所述叶轮设置在凹槽内；所述安装座上设有两个弧形导流段，导流段位于凹槽沿水流流向的前后两侧。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：所述叶轮由转轴和均布在转轴上的三个叶片构成；所述叶片为梭形。

6.根据权利要求3所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：内管靠近监控管段外端的一侧设有沿着井道伸向地面的导线管，导线管的上端与容纳数据传输单元DTU的壳体相连，导线管的下端与安装座相连。

7.根据权利要求3或6所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：所述信号采集单元为设置在安装座上的正反转传感器且用于采集叶轮转向信号和转速信号，所述正反转传感器与数据传输单元DTU通过有线通信连接。

8.根据权利要求3所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：所述数据传输单元DTU包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块；无线通讯模块和电源模块均与CPU控制模块相连。

9.根据权利要求8所述的一种用于城市地下管网的监测系统，其特征在于：所述无线通讯模块为GPRS模块。

10.一种用于城市地下管网的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取监控管段进水端水流的流速数据信息和水流的流向数据信息，获取监控管段出水端水流的流速数据信息和水流的流向数据信息；获取监控管段经纬度信息；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内，且水流的流向为正，以及出水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内且水流的流向为正；则监测管段正常；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正；则该监测管段进水端存在超排的现象；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比误差在规定范围内，且水流的流向为正，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比低于规定范围或水流的流向为反；则该监测管段管道破裂且存在污水泄漏的问题；

若在规定时间段内，进水端水流的流速数据信息与规定数据相比低于规定范围内或水流的流向为反，出水端水流的流速数据信息与规定数据相比高于规定范围且水流的流向为正；则该监测管段管道破裂且存在地下水混入的问题；

若未在规定时间内，进水端水流的流速数据不为零且水流的流向为正，以及水端水流的流速数据不为零且水流的流向为正；则监测管段存在偷排现象。

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