CN112083135A - 一种重力流排水管道下沉式自动监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，系统包括监测井、箱体、水质监测单元、控制与数据传输单元、供电单元以及远程监控单元；所述监测井为下沉式的独立地下空间，设置在重力流排水管道检查井旁；所述箱体设置在监测井内；所述水质监测单元、控制与数据传输单元以及供电单元设置在箱体内；所述水质监测单元包括水质监测传感器、污水流通池、取水泵、取水管以及信号电缆；所述控制与数据传输单元包括控制系统、电气元件以及无线传输模块。本发明实现对排水管网重要节点进行水量水质在线监测，感知排水管网运行状况，实现对水质的在线监测和远程显示，实现污水处理厂进水前置管理，辅助污水处理系统稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于废水监测技术领域，具体涉及一种重力流排水管道下沉式自动监测系统。
背景技术
城镇污水处理厂纳污区域存有一定数量排污工业企业，存在工业企业违规排放工业废水进入市政污水管网情况，导致污水处理厂进水水质异常，包括含生物毒性物质、重金属以及难降解有机物质，pH异常，盐度异常等情况，对废水处理系统，尤其是生物处理环节造成不利影响，破坏处理稳定性，出水水质恶化甚至不达标。
目前，对于纳污区域内重力流污水管网缺乏污水在线监测手段，而人工定点周期性采样监测，工作量大，时效性差，成本高，难以实施，因此，污水处理厂只能监测即时进入废水处理系统的污水水质情况，难以获知纳污区域管网收集的废水变化情况，无法预测进入废水处理厂的废水波动以及异常情况，工艺调控和异常应对较为被动，难以保障废水处理系统持续稳定性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，用于感知排水管网运行状况，实现对水质的在线监测和远程显示，实现污水处理厂进水前置管理，辅助污水处理系统稳定运行。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，包括监测井、箱体、水质监测单元、控制与数据传输单元、供电单元以及远程监控单元；
所述监测井为下沉式的独立地下空间，设置在重力流排水管道检查井旁并且设有套管通道与重力流排水管道检查井连通；
所述箱体设置在监测井内；
所述水质监测单元、控制与数据传输单元以及供电单元设置在箱体内；
所述水质监测单元包括水质监测传感器、污水流通池、变送器、取水泵、取水管以及信号电缆，所述水质监测传感器分为井内监测传感器和井外监测传感器，所述井外水质监测传感器与取水管通过所述套管通道下沉至重力流排水管道，与污水接触；所述井内水质监测传感器集成设置在污水流通池内；所述信号电缆连接井外水质监测传感器与水质监测单元；所述取水泵与取水管连通；所述污水流通池用于存储取水泵通过取水管抽取上来的污水；
所述控制与数据传输单元包括控制系统、电气元件以及无线传输模块，与水质监测单元、远程监控单元无线通信连接，用于控制水质监测单元工作，采集污水监测数据、系统运行数据并传输给远程监控单元；
所述远程监控单元为远程监控云平台，用于接收控制与数据传输单元传输的数据、污水水质变化情况的监测与分析、污水异常情况报警以及系统运行状态监测；
所述供电单元包括锂电池供电系统和逆变系统，用于水质监控单元和控制与数据传输单元的供电。
优选的，所述监测井内部为钢筋混凝土结构，顶部设有液压重型井盖，底面设有用于水质监测单元重力排水和监测井意外进水及时排空的地漏。
优选的，所述地漏通过管道与重力流排水管道检查井相通，并且管道内配置有止回阀，用于防止重力流排水管道检查井污水倒灌。
优选的，所述箱体具体为一体式防水不锈钢箱体，内部分为上半部的干区与下半部的湿区；所述箱体外侧面设有水浸报警器，用于监测井意外进水报警，箱体底部设有液压提升机构，用于设备维护时将一体式防水不锈钢箱体提升至地面检修；所述取水管与信号电缆采用快速接头与一体式防水不锈钢箱体连接。
优选的，所述控制与数据传输单元以及供电单元具体设置在一体式防水不锈钢箱体的干区，所述水质监测单元设置在箱体的湿区。
优选的，所述水浸报警器与远程监控单元通信连接，监测井内水位达到水浸报警器高度时将发出报警信号并传输至远程监控单元。
优选的，所述井外水质监测传感器包括pH、电导率的污水指标传感器，所述井内水质监测传感器包括COD、氨氮、重金属铜以及水中油的污水指标传感器；所述井外水质监测传感器外设传感器保护装置，用于防止污水中杂物损坏传感器。
优选的，所述水质监测单元的监测方式包括实时监测与间歇监测，所述实时监测具体为井外水质监测传感器实时监测污水的pH、电导率指标，监测数据传输至控制与数据传输单元；
所述间歇监测包括按时间周期抽水监测以及触发监测；所述按时间周期抽水监测具体为每隔一定时间周期，控制与数据传输单元的控制程序控制取水泵抽取污水至污水流通池进行污水COD、氨氮、重金属铜以及水中油指标监测，监测数据传输至控制与数据传输单元；
所述触发监测具体为井外水质监测传感器检测到污水出现pH和电导率指标异常，产生信号并触发控制与数据传输单元的控制程序，控制程序控制取水泵抽取污水至污水流通池，污水流通池内的井内水质监测传感器进行污水COD、氨氮、重金属铜以及水中油指标监测，监测数据传输至控制与数据传输单元。
优选的，所述取水管末端顺着水流方向呈45度及以上向上折弯。
优选的，所述远程监控云平台支持公有云架构以及企业内部私有云架构，并且支持web网页以及公众号。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明开发了一种适用于重力流排水管道下沉式自动监测系统，实现对地埋式重力流排水管道中污水多水质指标的在线监测，实现对重力流排水管网中污水水质变化情况的实时监测分析，对排放管网的异常污水快速识别，为污水处理厂提前预警，实现前置管理，辅助污水处理系统稳定运行。解决了以往人工定期采样分析的时效性差、成本高的问题，填补了目前重力流排水管道污水水质在线监测与异常诊断的技术空白。
2、本发明的下沉式自动监测系统为一体化柜体结构，在重力流排水管道目标检查井旁边开挖防水防震隔热的钢筋混凝结构地下监测井放置水质自动监测系统，电池供电，无任何管线与外部连接，井盖密封后，不影响监测位点路面交通，应用灵活，维护方便。
3、本发明通过数据无线传输和远程云监控方式实现对所有分散布置的重力流排水管道自动监测系统及污水监测数据的集中监控和分析，实现各监测位点的污水水质变化情况远程监控与分析、污水异常情况报警以及监测设备运行状态监控，具有远程大屏幕、web网页、公众号等多客户端，大幅减少传统人工巡检强度和成本，系统故障和污水异常识别、定位和诊断快速精准。
附图说明
图1是本发明系统的示意图；
附图标号说明：1-监测井；2-一体化不锈钢箱体；3-水质监测单元；4-供电单元；5-控制与数据传输单元；6-液压重型井盖；7-液压提升机构；8-套管管道；9-信号电缆；10-传感器保护装置；11-取水管；12-地漏；13-止回阀；14-水浸报警器；15-提升装置；16-远程监控平台；17-快速接头。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明一种基于重力流排水管道下沉式自动监测系统，包括监测井1、箱体、水质监测单元3、控制与数据传输单元5、供电单元4以及远程监控单元；
在本实施例中，在重力流排水管道检查井旁开挖一个独立地下空间作为监测井1，监测井内部为钢筋混凝土结构，井内防水隔热，顶部为液压重型井盖6，井盖闭合后与路面齐平，不影响道路交通，底面设有用于水质监测单元3重力排水和监测井意外进水及时排空的地漏12，监测井一侧还设有套管管道8，与旁边的重力流排水管道检查井贯通，通道采用套管密封防水设计；所述地漏12通过管道与重力流排水管道检查井相通，并且管道内配置有止回阀13，用于防止重力流排水管道检查井污水倒灌。
在本实施例中，所述箱体为一体式防水不锈钢箱体2，设置在监测井1内；箱体内分为上半部的干区与下半部的湿区，干区安置控制与数据传输单元5以及供电单元4，湿区安置水质监测单元3；箱体外侧面设有水浸报警器14，与远程监控单元通信连接，监测井内水位达到水浸报警器14高度时将发出报警信号并传输至远程监控单元；箱体底部设有液压提升机构7，用于设备维护时将一体式防水不锈钢箱体2提升至地面检修。
在本实施例中，所述水质监测单元水质监测传感器、污水流通池、变送器(包括pH、电导率、COD、氨氮、水中油传感器配套变送器，用于采集传感器数据)、取水泵、取水管11、信号电缆9以及管路，所述水质监测传感器3分为井内监测传感器和井外监测传感器，井外水质监测传感器包括pH、电导率等污水指标传感器，井内水质监测传感器包括COD、氨氮、重金属铜以及水中油等污水指标传感器。所述井外水质监测传感器与取水管11通过所述套管通道下沉至重力流排水管道，与污水接触；所述井内水质监测传感器集成设置在污水流通池内。所述井外水质监测传感器外设传感器保护装置10，用于防止污水中杂物损坏传感器。所述信号电缆9用于信号传输，连接井外水质监测传感器与水质监测单元；所述取水管11与取水泵连通，取水管末端顺着水流方向呈45度及以上向上折弯；所述污水流通池用于存储取水泵通过取水管11抽取上来的污水；所述取水管11与信号电缆采用快速接头17与一体式防水不锈钢箱体2连接，在设备维护时，实现便捷快速脱开与再连接。
在本实施例中，所述控制与数据传输单元包括控制系统、电气元件以及无线传输模块，与水质监测单元、远程监控单元无线通信连接，用于控制水质监测单元工作，采集污水监测数据、系统运行数据并传输给远程监控单元。
本实施例中，还包括提升装置15，提升装置15用于将相应装置提升至需要的位置。
在本实施例中，所述远程监控单元为远程监控云平台16，用于接收多个分布设置的自动监测系统传输的数据、污水水质变化情况的监测与分析、污水异常情况报警以及系统运行状态监测，支持公有云架构以及企业内部私有云架构，并且具备远程大屏幕、web网页以及公众号等多客户端。
在本实施例中，所述供电单元包括锂电池供电系统和逆变系统，用于水质监控单元和控制与数据传输单元的供电，需要定期进行电池更换充电。
在本实施例中，水质监测单元的监测方式包括实时监测与间歇监测，所述实时监测具体为：
井外水质监测传感器实时监测污水的pH、电导率指标，监测数据传输至控制与数据传输单元。
所述间歇监测包括按时间周期抽水监测以及触发监测；所述按时间周期抽水监测具体为：
每隔一定时间周期，控制与数据传输单元的控制程序控制取水泵抽取污水至污水流通池进行污水COD、氨氮、重金属铜以及水中油指标监测，监测数据传输至控制与数据传输单元。
所述触发监测具体为：
井外水质监测传感器检测到污水出现pH和电导率指标异常，产生信号并触发控制与数据传输单元的控制程序，控制程序控制取水泵抽取污水至污水流通池，污水流通池内的井内水质监测传感器进行污水COD、氨氮、重金属铜以及水中油指标监测，监测数据传输至控制与数据传输单元。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，包括监测井、箱体、水质监测单元、控制与数据传输单元、供电单元以及远程监控单元；
所述监测井为下沉式的独立地下空间，设置在重力流排水管道检查井旁并且设有套管通道与重力流排水管道检查井连通；
所述箱体设置在监测井内；
所述水质监测单元、控制与数据传输单元以及供电单元设置在箱体内；
所述水质监测单元包括水质监测传感器、污水流通池、变送器、取水泵、取水管以及信号电缆，所述水质监测传感器分为井内监测传感器和井外监测传感器，所述井外水质监测传感器与取水管通过所述套管通道下沉至重力流排水管道，与污水接触；所述井内水质监测传感器集成设置在污水流通池内；所述信号电缆连接井外水质监测传感器与水质监测单元；所述取水泵与取水管连通；所述污水流通池用于存储取水泵通过取水管抽取上来的污水；
所述控制与数据传输单元包括控制系统、电气元件以及无线传输模块，与水质监测单元、远程监控单元无线通信连接，用于控制水质监测单元工作，采集污水监测数据、系统运行数据并传输给远程监控单元；
所述远程监控单元为远程监控云平台，用于接收控制与数据传输单元传输的数据、污水水质变化情况的监测与分析、污水异常情况报警以及系统运行状态监测；
所述供电单元包括锂电池供电系统和逆变系统，用于水质监控单元和控制与数据传输单元的供电。
2.根据权利要求1所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述监测井内部为钢筋混凝土结构，顶部设有液压重型井盖，底面设有用于水质监测单元重力排水和监测井意外进水及时排空的地漏。
3.根据权利要求2所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述地漏通过管道与重力流排水管道检查井相通，并且管道内配置有止回阀，用于防止重力流排水管道检查井污水倒灌。
4.根据权利要求1所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述箱体具体为一体式防水不锈钢箱体，内部分为上半部的干区与下半部的湿区；所述箱体外侧面设有水浸报警器，用于监测井意外进水报警，箱体底部设有液压提升机构，用于设备维护时将一体式防水不锈钢箱体提升至地面检修；所述取水管与信号电缆采用快速接头与一体式防水不锈钢箱体连接。
5.根据权利要求4所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述控制与数据传输单元以及供电单元具体设置在一体式防水不锈钢箱体的干区，所述水质监测单元设置在箱体的湿区。
6.根据权利要求1所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述水浸报警器与远程监控单元通信连接，监测井内水位达到水浸报警器高度时将发出报警信号并传输至远程监控单元。
7.根据权利要求1所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述井外水质监测传感器包括pH、电导率的污水指标传感器，所述井内水质监测传感器包括COD、氨氮、重金属铜以及水中油的污水指标传感器；所述井外水质监测传感器外设传感器保护装置，用于防止污水中杂物损坏传感器。
8.根据权利要求1所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述水质监测单元的监测方式包括实时监测与间歇监测，所述实时监测具体为井外水质监测传感器实时监测污水的pH、电导率指标，监测数据传输至控制与数据传输单元；
所述间歇监测包括按时间周期抽水监测以及触发监测；所述按时间周期抽水监测具体为每隔一定时间周期，控制与数据传输单元的控制程序控制取水泵抽取污水至污水流通池进行污水COD、氨氮、重金属铜以及水中油指标监测，监测数据传输至控制与数据传输单元；
所述触发监测具体为井外水质监测传感器检测到污水出现pH和电导率指标异常，产生信号并触发控制与数据传输单元的控制程序，控制程序控制取水泵抽取污水至污水流通池，污水流通池内的井内水质监测传感器进行污水COD、氨氮、重金属铜以及水中油指标监测，监测数据传输至控制与数据传输单元。
9.根据权利要求1所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述取水管末端顺着水流方向呈45度及以上向上折弯。
10.根据权利要求1所述的一种重力流排水管道下沉式自动监测系统，其特征在于，所述远程监控云平台支持公有云架构以及企业内部私有云架构，并且支持web网页以及公众号。
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