CN111879485A - 装配式套管、应用该套管的监测系统及污水渗漏监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式套管、应用该套管的监测系统及污水渗漏监测方法，适用于大管径、大流量污水管网的监测工作，监测同事，无需断水。技术方案包括锥头，用于插入地下，锥头的尖端朝向地下；加长管，可拆卸连接于锥头顶部，顶部封闭管，可拆卸连接于加长管背离锥头一端，锥头内腔、加长管内腔和顶部封闭管内腔均连通，且装配式套管的外壁设有允许渗水的透水孔；在套管内设有传感器，传感器用于测量渗入装配式套管内的水位高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种不断水状态下监测大口径污水管渗漏的系统及方法，属于管线测绘领域。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国城市污水管网建设得到了飞速地增长，但伴随着使用年限的增长，塌陷、破损、渗漏等结构性缺陷频出，进而引发了人民群众的生命财产损失与道路恶性事故的发生。
为排除隐患，保证排水设施的安全运行，相关部门已制定了明确的要求。根据我国住建部发布的《城镇排水管道检测与评估技术规程》CJJ 181-2012的要求，管道结构性的普查一般周期为5-10年、管道的功能性普查周期为1-2年。《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》(国发〔2015〕17号)、《住房城乡建设部生态环境部关于印发城市黑臭水体治理攻坚战实施方案的通知》(建城〔2018〕104号)、和《江苏省城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》(苏政办发[2018]106号)都对城市污水管网的普查与运营维护提出了排查周期为5-10年的管网长效管理机制。
目前污水管道的结构性与功能性检测主要采用CCTV视频检测和声呐检测两种方法，但都存在一定的弊端。CCTV视频检测需要对管道进行封堵、抽水、设置临时排水管等工序，声呐检测也存在检测范围小、分辨率不足、缺陷判别有误差等缺陷。对于下游大管径、大流量(无法封堵)的管道检测，上述两种常规方法均无法胜任。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配式套管，适用于大管径、大流量污水管网的监测工作，监测同事，无需断水。技术方案包括锥头，用于插入地下，锥头的尖端朝向地下；加长管，可拆卸连接于锥头顶部，顶部封闭管，可拆卸连接于加长管背离锥头一端，锥头内腔、加长管内腔和顶部封闭管内腔均连通，且装配式套管的外壁设有允许渗水的透水孔；在套管内设有传感器，传感器用于测量渗入装配式套管内的水位高度。
进一步地，所述传感器与套管内壁之间的相对位置保持不变。
进一步地，所述传感器顶部设有电源线接头、信息传输线接头和抽水管，电源线接头上引出有电源线，信息传输线接头上引出有信息传输线，电源线、信息传输线均从顶部封闭管处穿出。
进一步地，电源线和信息传输线将所有的传感器串联。
进一步地，传感器上设有配重物，传感器、配重物沉在套管底部，传感器测得液面与套管底部之间的距离。
本发明的另一目的是提供一种监测系统，应用有上述的装配式套管，监测结构包括若干监测点，每个监测点处设有检测孔，装配式套管伸入检测孔中，监测点沿外界污水管道的两侧线性排列，每个监测点处设置传感器，传感器的信号输出至电脑终端。
本发明的另一目的是提供一种监测方法，应用了上述的装配式套管、监测系统，包括如下步骤：沿污水管道走向，在污水管道两侧设置监测点；每个监测点处钻孔、安置至少一根装配式套管；将传感器、配重物连接后，放入装配式套管中，并将装配式套管顶部封闭管封闭；对安装完成的监测孔进行编号，利用GNSS采集平面及高程信息，生成排水设施监测系统孔位布置图，存储在电脑终端，进行实时监控。
进一步地，按照检测点所钻孔的深度、组装装配式套管，装配式套管的轴向深度取决于待监测点处的污水管下沉深度，装配式套管的套管底端深于污水管底至少一米。
进一步地，给每个传感器所测得的液面高度记为：(h，n)，其中，h为该传感器所测得液面高度，n为传感器的编号；(h，n)传输至电脑终端处，且与排水设施监测系统孔位布置图上各监测点的位置对应，由电脑终端计算均值或筛选最高值。
进一步地，传感器采用红外传感器或光电传感器或声波传感器，通过测得液面高度与传感器之间的距离，得出水位高度；具体测量过程为：测得传感器上所受压强和当前装配式套管内的水密度，通过公式：P＝ρgh，g取值9.8；计算得出液面高度h；如任一指标报警或者增长的幅度有异常，在加密监测频率的同时，根据异常点的坐标，找到对应的监测孔，用小水泵连接抽水管进行采样，带回实验室进行化学COD测试，通过测试结果判定附近是否有污水渗漏。
本发明具有如下有益效果：
1、通用性强、组装方便快速。单个组件的体积均不大，能够实现快速组装。
2、设备主要为装配式的预制件。在实际的施工过程中，根据实际的管道的埋深情况，能够通过增加或者减少组件的办法，快速实现埋深位置的变化，可操作性强。
3、通过物联网技术，远程监控管理，节约劳动力，提高生产效率。由于传感器能够实时监控水位高度，因此电脑终端能够收集实时数据，并且及时筛选出水位高的点或收到整体水位升高的信息。
4、通过基础数据收集、大数据分析，可做趋势分析。
5、全套组件均可以多次重复使用，成本低廉，材料节能环保，对土壤无污染。
6、实际使用中不需要管道停水断水，对城市居民的生产生活不造成影响。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的施工示意图；
图3为装配式套管的局部结构示意图。
图中，1、锥头；2、加长管；3、顶部封闭管；4、信息传输线；5、电源线；6、监测点；7、透水孔；8、传感器；9、配重物；10、污水管；11、预留抽水管；12、进水区域。
具体实施方式
实施例1：
一种装配式套管，如图1和图3所示，包括锥头，在锥头顶端螺纹连接有加长管，在加长管背离锥头一端螺纹连接有顶部封闭管。本实施例中，所有的可拆卸的零部件之间均采用螺纹连接的结构。使用时，锥头用于插入地下，锥头的尖端朝向地下；锥头内腔、加长管内腔和顶部封闭管内腔均连通，锥头、加长管、顶部封闭管安装形成中空的管体；且装配式套管的外壁设有允许渗水的透水孔；
在套管内设有传感器，传感器用于测量渗入装配式套管内的水位高度。传感器顶部有1根电源线接头、一根信息传输线接头和一根抽水管。顶部封闭管上部预留有电源线孔和信息传输线孔，电源线和信息传输线将所有的传感器串联，并最终接入污水厂的监控终端，电源线连接电源或者太阳能电板。抽水管预留在顶部封闭管内。使用时，传感器与套管内壁之间的相对位置保持不变。
传感器上设有配重物，传感器、配重物沉在套管底部，传感器测得液面与套管底部之间的距离。本实施例中，配重物采用尼龙材质的圆柱块体，轴长20厘米，直径5厘米，单个重量0.5KG；传感器外直径5厘米，长度30厘米，重量0.5KG，以便置于装配式套管内。一个配重物、一个传感器的总重量为1.1kg，本实施例中取g＝10N/KG，则G物＝10N；1个锥头1+1个顶部封闭管的长度为1米，满水状态下G浮＝ρgV＝9.8N。G物>G浮，以保证传感器不会浮起来。
配重物、传感器之间螺纹连接，在传感器和配重物之间还预留有进水区域，进水区域也是透水石制成，在传感器顶部，除了信息传输线和电源线之外，还设有预留抽水管。
实施例2：
一种监测系统，应用有实施例1中的若干个装配式套管，如图1和2所示，监测结构包括若干监测点，每个监测点处设有检测孔，装配式套管伸入检测孔中，按照检测点所钻孔的深度、组装装配式套管，装配式套管的轴向深度取决于待监测点处的污水管下沉深度，装配式套管的套管底端深于污水管底至少一米。
本实施例中，沿污水管道走向按100米间距两侧布设监测点，管节的焊接处必布置监测点。监测点平面位置距污水管不超过0.5米，深度超过现状污水管道埋深1米；
监测点用直径10厘米的麻花钻成孔。监测点平面位置距污水管不超过0.5米，深度超过现状污水管道底埋深1米。
监测点沿外界污水管道的两侧线性排列，每个监测点处设置传感器，传感器的信号输出至电脑终端。监测孔布设完成后，按一定规律进行编号并利用GNSS采集平面及高程信息，提交“排水设施监测系统孔位布置图”，存储在电脑终端，进行实时监控。
实施例3：
一种监测方法，应用了实施例1的装配式套管、实施例2的监测系统，包括如下步骤：沿污水管道走向，在污水管道两侧设置监测点；每个监测点处钻孔、安置至少一根装配式套管；将传感器、配重物连接后，放入装配式套管中，并将装配式套管顶部封闭管封闭；对安装完成的监测孔进行编号，利用GNSS采集平面及高程信息，生成排水设施监测系统孔位布置图，存储在电脑终端，进行实时监控。给每个传感器所测得的液面高度记为：(h，n)，其中，h为该传感器所测得液面高度，n为传感器的编号；(h，n)传输至电脑终端处，且与排水设施监测系统孔位布置图上各监测点的位置对应，由电脑终端计算均值或筛选最高值。
传感器采用红外传感器或光电传感器或声波传感器，通过测得液面高度与传感器之间的距离，得出水位高度；具体测量过程为：测得传感器上所受压强和当前装配式套管内的水密度，通过公式：
P＝ρgh，g取值9.8；
计算得出液面高度h；如任一指标报警或者增长的幅度有异常，在加密监测频率的同时，根据异常点的坐标，找到对应的监测孔，用小水泵连接抽水管进行采样，带回实验室进行化学COD测试，通过测试结果判定附近是否有污水渗漏。分析数据，对测试结果严重超标的区域进行加密监测，并采用钻探、加密布孔等方法找出渗漏位置，进行修复。
本实施例中，传感器设置的报警值分别为：CODcr＝50mg/L，BOD5＝10mg/L，SS＝10mg/L，NH3-N＝8mg/L，TN＝15mg/L，TP＝0.5mg/L。整套设备初次安装完毕后，灌满干净的纯水，测量一次数值作为基本值存储，正常情况每天测量一次。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种装配式套管，其特征在于，包括：
锥头，用于插入地下，锥头的尖端朝向地下；
加长管，可拆卸连接于锥头顶部，
顶部封闭管，可拆卸连接于加长管背离锥头一端，锥头内腔、加长管内腔和顶部封闭管内腔均连通，且装配式套管的外壁设有允许渗水的透水孔；
在套管内设有传感器，传感器用于测量渗入装配式套管内的水位高度。
2.根据权利要求1所述的一种装配式套管，其特征在于，所述传感器与套管内壁之间的相对位置保持不变。
3.根据权利要求2所述的一种装配式套管，其特征在于，所述传感器顶部设有电源线接头、信息传输线接头和抽水管，电源线接头上引出有电源线，信息传输线接头上引出有信息传输线，电源线、信息传输线均从顶部封闭管处穿出。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种装配式套管，其特征在于，电源线和信息传输线将所有的传感器串联。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种装配式套管，其特征在于，传感器上设有配重物，传感器、配重物沉在套管底部，传感器测得液面与套管底部之间的距离。
6.一种监测系统，其特征在于，应用有权利要求1-5任意一项所述的装配式套管，监测结构包括若干监测点，每个监测点处设有检测孔，装配式套管伸入检测孔中，监测点沿外界污水管道的两侧线性排列，每个监测点处设置传感器，传感器的信号输出至电脑终端。
7.一种监测方法，其特征在于，应用了权利要求1-5任意一项所述的装配式套管、权利要求6所述的监测系统，包括如下步骤：沿污水管道走向，在污水管道两侧设置监测点；每个监测点处钻孔、安置至少一根装配式套管；将传感器、配重物连接后，放入装配式套管中，并将装配式套管顶部封闭管封闭；对安装完成的监测孔进行编号，利用GNSS采集平面及高程信息，生成排水设施监测系统孔位布置图，存储在电脑终端，进行实时监控。
8.根据权利要求6所述的一种监测方法，其特征在于，按照检测点所钻孔的深度、组装装配式套管，装配式套管的轴向深度取决于待监测点处的污水管下沉深度，装配式套管的套管底端深于污水管底至少一米。
9.根据权利要求6所述的一种监测方法，其特征在于，给每个传感器所测得的液面高度记为：(h，n)，其中，h为该传感器所测得液面高度，n为传感器的编号；(h，n)传输至电脑终端处，且与排水设施监测系统孔位布置图上各监测点的位置对应，由电脑终端计算均值或筛选最高值。
10.根据权利要求7-9任意一项所述的一种监测方法，其特征在于，传感器采用红外传感器或光电传感器或声波传感器，通过测得液面高度与传感器之间的距离，得出水位高度；
具体测量过程为：测得传感器上所受压强和当前装配式套管内的水密度，通过公式：
P＝ρgh，g取值9.8；
计算得出液面高度h；如任一指标报警或者增长的幅度有异常，在加密监测频率的同时，根据异常点的坐标，找到对应的监测孔，用小水泵连接抽水管进行采样，带回实验室进行化学COD测试，通过测试结果判定附近是否有污水渗漏。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201103 |
|
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