CN113188627A - 一种窨井水位溢流冒井自动监测点位选取系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法及系统,属于窨井监测技术领域,待测管网包括主管网及其旁支管网,窨井包括主管网和旁支管网中的窨井;包括S1:延水流方向,对主管网和旁支管网中的窨井进行依次编号;S2:选取主管网末端的窨井井底中心点作为精密水准测量基点;S3:使用精密水准测量方法获取该管网内所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据;S4:计算主管网中窨井的相对最大值点和相对最小值点;S5:选取主管网中窨井水位溢流冒井自动监测点位;S6:计算各旁支管网对应的相对最大值点和相对最小值点;S7:选取各旁支管网窨井水位溢流冒井自动监测点位。本发明在提高监测效率的前提下,尽可能的节约资源。
Description
技术领域
本发明属于窨井监测技术领域,具体涉及窨井水位溢流冒井自动监测点位选取系统及方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展,我国的城市化进程在快速推进,城市效应引起的诸多问题逐渐浮现,例如城市的电力、通信、燃气、污水、供水、有线电视等地下管网越来越复杂和庞大,而窨井作为管理、安装和维护城市地下管网的重要设施,也随之日益增加。由于城市地下管网和窨井数的急剧增加,使得管网淤堵、溢流、井盖移位伤人、有毒有害气体聚集爆炸及城市内涝等问题日益严重,为了应对上述问题,智能窨井(井盖)监测系统应运而生。
智能窨井(井盖)监测系统,可实现窨井及其井盖的远程自动监测,降低人工巡检频率,提高相关事故预测预警能力,为监管部门及时发现和解决问题提供一首讯息,其主要子系统有井盖丢失监测、井盖破损监测、井盖倾斜监测、井盖位置监测、井内可燃气体监测、井内液体流速流量监测、井内水位溢流冒井自动监测等,其中井盖丢失监测、井盖破损监测、井盖倾斜监测、井盖位置监测等子系统点位为智能窨井(井盖)监测系统覆盖的所有窨井,井内可燃气体监测点位可选择在系统内管网的首个窨井,井内液体流速流量监测点位可选择在系统内管网交叉后汇流后液体流向的下一个窨井点位,而井内水位溢流冒井自动监测点位缺较难进行选择。
现有智能窨井(井盖)监测系统中,井内水位溢流冒井自动监测方法主要指,通过超声波液位计、投入式液位计、雷达液位计等液位测量传感器测量窨井内水位值,上述传感器通过串行接口连接数据采集传输装置,通过一定的无线组网方式,使得窨井管理单位可以远程获取窨井内水位信息,监测窨井是否存在溢流冒井情况以及管网是否淤堵。
一般一段排水管网的主管网由始端到末端间,存在几十至上百窨井,为了使排水顺畅,窨井低部相对于地平线高度逐渐降低,水流延此方向直接汇入或在最后一个窨井设置提升泵站,汇入另一段管网,同时,在管网中某窨井侧向,存在由数个窨井联通的旁支管路,通过该窨井汇入主管网。
因管网所在地区地势起伏不定,每个窨井井盖高度也不尽相同,而一般窨井水位溢流冒井多由管网淤堵或提升泵站未启动造成,难以直接确定合理的井内水位溢流冒井自动监测点位,为此在带有井内水位溢流冒井自动监测功能的智能窨井(井盖)监测系统中,往往选择以下两种方法,确定井内水位溢流冒井自动监测点位:(1)智能窨井(井盖)监测系统所在管网的所有窨井均安装井内水位溢流冒井自动监测子系统,这样做尽管能监测全部窨井水位情况,但很多不合理的监测点位也被选上,无疑大量增加了系统的成本;(2)直接采用间隔法确定井内水位溢流冒井自动监测点位,也就是每隔数个窨井为该窨井配备井内水位溢流冒井自动监测子系统,这样做尽管降低了系统成本,但是将使得监测效率大幅度降低。
同时,现有井内水位溢流冒井自动监测方法所测量的内容仅有所测窨井水位,缺乏窨井间相对高度等窨井间相对关系型参数,存在监测方法不合适,监测效率较低的问题,例如采用上述第一种点位确定方法时,由于缺少窨井间相对高度数据,若管路淤堵引起窨井水位溢流冒井,难以确定淤堵位置,采用第二种点位确定方法时,不仅出现前述淤堵位置难以确定的问题,同时由于点位选择不合理,使得难以及时发现未安装井内水位溢流冒井自动监测子系统的窨井存在的溢流冒井情况,监测效率不高。
发明内容
为了解决上述背景技术涉及到的技术问题,本申请提供一种窨井水位溢流冒井自动监测点位选取系统及方法,针对现有智能窨井(井盖)监测系统中井内水位溢流冒井自动监测子系统监测点位选取不合理,监测方法不合适,引起高成本或监测效率低,成本与效率难以平衡的问题。
本发明的第一目的是提供一种窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,包括:
S1:对待测管网内包括主管网及其旁支管网窨井进行编号,对于主管网窨井,延水流方向依次编号,对于旁支管网窨井,延水流方向编号增大;
S2:选取待测管网主管网的末端窨井井底中心点作为精密水准测量基点;
S3:使用精密水准测量方法获取该管网内包括主管网及其旁支管网中所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据;
S4:计算待测管网包括主管网窨井的相对最大值点和相对最小值点;
S5:选取待测管网内主管网窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S6:计算待测管网包括各旁支管网对应的相对最大值点和相对最小值点;
S7:选取待测管网内各旁支管网窨井水位溢流冒井自动监测点位。
优选地:所述S1具体步骤为:
S1-1:计算主管网窨井数量n;
S1-2:对主管网中窨井延水流方向的始端至末端依次进行编号,顺序为#(1)、#(2)...#(n);
S1-3:计算主管网中任意第#(x)号窨井的旁支管网窨井数量m;
S1-4:对主管网中任意第#(x)号窨井的旁支管网窨井延水流方向的始端至末端依次进行编号,顺序为#(x)(1)、#(x)(2)、...#(x)(m)。
优选地,所述S4具体步骤为:
S4-1:判断主管网中第#(1)号窨井是相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(1)号窨井井盖相对基点高程H#(1)与第#(2)号窨井井盖相对基点高程H#(2)的大小,当H#(1)-H#(2)≥0时,第#(1)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S4-2:判断主管网中第#(n)号窨井是相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(n)号窨井井盖相对基点高程H#(n)与第#(n-1)号窨井井盖相对基点高程H#(n-1)的大小,当H#(n)-H#(n-1)≥0时,第#(n)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S4-3:判断主管网中除第#(1)、#(n)号窨井外,任意第#(x)号窨井是相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(x-1)号窨井井盖相对基点高程H#(x-1)、第#(x)号窨井井盖相对基点高程H#(x)、第#(x+1)号窨井井盖相对基点高程H#(x+1)的大小,当H#(x)-H#(x-1)≥0且H#(x)-H#(x+1)≥0时,第#(x)号窨井是相对最大值点,当H#(x)-H#(x-1)≤0且H#(x)-H#(x+1)<0时,第#(x)号窨井是相对最小值点。
优选地,所述步骤S5的具体步骤为:
S5-1:所述主管网内除#(n)号窨井外,所有相对最大值点对应窨井均为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S5-2:所述主管网内#(1)号窨井为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S5-3:判断主管网中窨井相对最大值点数量,当主管网窨井相对最大值点和相对最小值点数量均等于1时,执行步骤S5-4,当主管网窨井相对最大值点或相对最小值点数量大于等于2时,执行步骤S5-5;
S5-4:从#(1)号窨井开始每隔2个窨井在该窨井处设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,跳过步骤S5-5;
S5-5:选取每相邻的最大值点窨井和最小值点窨井之间的窨井水位溢流冒井自动监测点位,具体方法为:从相邻最大值点窨井#(k)至相邻最小值点窨井#(p)区间内,每隔2个窨井设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,除p=1外,窨井#(p)不作为窨井水位溢流冒井自动监测点位,当最后一个监测点位为窨井#(p)时,选择上述区间内窨井#(p)相邻窨井作为窨井水位溢流冒井自动监测点位。
优选地,所述步骤S6的具体步骤为:
S6-1:判断主管网中每个窨井#(x)对应连接的旁支管网第#(x)(1)号窨井是该旁支管网的相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(x)(1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(1)与第#(x)(2)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(2)的大小,当H#(x)(1)-H#(x)(2)≥0时,第#(x)(1)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S6-2:判断主管网中每个窨井#(x)对应连接的旁支管网第#(x)(m)号窨井是该旁支管网的相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是,根据第#(x)(m)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(m)与第#(x)(m-1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(m-1)的大小,当H#(x)(m)-H#(x)(m-1)≥0时,第#(x)(m)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S6-3:判断主管网中每个窨井#(x)对应连接的旁支管网除第#(x)(1)、#(x)(m)号窨井外,任意第#(x)(y)号窨井是该旁支管网的相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是,根据第#(x)(y-1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(y-1)、第#(x)(y)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(y)、第#(x)(y+1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(y+1)的大小,当H#(x)(y)-H#(x)(y-1)≥0且H#(x)(y)-H#(x)(y+1)≥0时,第#(x)(y)号窨井是相对最大值点,当H#(x)-H#(x-1)≤0且H#(x)-H#(x+1)<0时,第#(x)(y)号窨井是相对最小值点。
优选地,所述步骤S7的具体步骤为:
S7-1:所述主管网中任意窨井#(x)对应连接的旁支管网内除#(x)(m)号窨井外,所有该旁支管网相对最大值点对应窨井均为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S7-2:所述主管网中任意窨井#(x)对应连接的旁支管网内#(x)(1)号窨井为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S7-3:判断所述主管网中任意窨井#(x)对应连接的旁支管网窨井相对最大值点数量,当该旁支管网窨井相对最大值点和相对最小值点数量均等于1时,执行步骤S7-4,当该旁支管网窨井相对最大值点或相对最小值点数量大于等于2时,执行步骤S7-5;
S7-4:从该旁支管网中第#(x)(1)号窨井开始每隔2个窨井在该窨井处设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,跳过步骤S7-5;
S7-5:选取每相邻的最大值点窨井和最小值点窨井之间的窨井水位溢流冒井自动监测点位,具体方法为,从该旁支管网相邻最大值点窨井#(x)(k)至相邻最小值点窨井#(x)(p)区间内,每隔2个窨井设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,除p=1外,窨井#(x)(p)不作为窨井水位溢流冒井自动监测点位,当最后一个监测点位为窨井#(x)(p)时,选择上述区间内窨井#(x)(p)相邻窨井作为窨井水位溢流冒井自动监测点位。
优选地,还包括如下步骤:
S8:根据上述窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法对待测管网进行窨井水位溢流冒井自动监测点位选取;
S9:在所选点位窨井内装设窨井水位溢流冒井自动监测装置;
S10:利用所述窨井水位溢流冒井自动监测装置,定时测量采集窨井内水位,并通过无线网络将数据上传至上位机;
S11:计算获取待测管网溢流冒井、淤堵及提升泵站启闭情况。
优选地,所述步骤S11主要计算步骤为:
S11-1:计算主管网中任意相对最小值点窨井#(x)内液面至井盖高度,计算公式为:
ΔT#(x)=H#(x)-(T#(a)+T#(b)+L#(a)+L#(b))/2;
式中,窨井#(a)和#(b)为距窨井#(x)最近的两个设有水位溢流冒井自动监测装置的窨井编号,T#(a)和T#(b)为窨井#(a)和#(b)内由窨井水位溢流冒井自动监测装置采集的窨井水位,L#(a)和L#(b)为窨井#(a)和#(b)井底相对上述基点高程;
S11-2:当上述ΔT#(x)接近零值时,在管网无淤堵情况下,判定主管网窨井#(x)即将发生溢流冒井;
S11-3:计算主管网中任意设置水位溢流冒井自动监测的窨井#(c)液面至所述基点的高程,计算公式为:
S#(c)=L#(c)+T#(c);
S11-4:当某一相对最小值点窨井ΔT#(x)接近零值时,主管网内所有窨井中,任意三个相邻的设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(d)、#(e)、#(f),d<e<f,比较|(S#(d)-S#(e))|与|(S#(e)-S#(f))|大小;
S11-5:如果有|(S#(d)-S#(e))|>>|(S#(e)-S#(f))|,判定窨井#(d)、#(e)间发生淤堵;
S11-6:如果有|(S#(d)-S#(e))|<<|(S#(e)-S#(f))|,判定窨井#(e)、#(f)间发生淤堵;
S11-7:如果有|(S#(d)-S#(e))|≈|(S#(e)-S#(f))|,判定管路尾部排水出现问题,提升泵站未启动;
S11-8:计算主管网中任意窨井#(z)对应的旁支管网相对最小值点窨井#(z)(y)内液面至井盖高度,分为二种情况:
情况一,该旁支管网内仅有一处水位溢流冒井自动监测点位时;
ΔT#(z)(y)=H#(z)(y)-(T#(z)(1)+T#(t)+L#(z)(1)+L#(t))/2
式中,窨井#(z)(1)为该旁支管网内唯一的溢流冒井自动监测点位窨井编号,#(t)为距该旁支管网最近的设有水位溢流冒井自动监测装置的主管网窨井编号;
情况二,该旁支管网内有二处及以上水位溢流冒井自动监测点位时;
ΔT#(z)(y)=H#(z)(y)-(T#(z)(a)+T#(z)(b)+L#(z)(a)+L#(z)(b))/2;
式中,窨井#(z)(a)和#(z)(b)为该旁支管网内距窨井#(z)(y)最近的设有水位溢流冒井自动监测装置的窨井编号;
S11-9:当上述ΔT#(z)(y)接近零值时,在管网无淤堵情况下,判定该旁支管网窨井#(z)(y)即将发生溢流冒井;
S11-10:计算主管网任意窨井#(z)对应的旁支管网任意设置水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(c)液面至所述基点的高程,计算公式为:
S#(z)(c)=L#(z)(c)+T#(z)(c)
S11-11:当该旁支管网中某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量大于等于3时,该旁支管网内所有窨井中,任意三个相邻的设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(d)、#(z)(e)、#(z)(f),d<e<f,比较|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|与|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|大小;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|>>|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,判定窨井#(d)、#(e)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|<<|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,判定窨井#(e)、#(f)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|≈|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动;
S11-12:当该旁支管网中某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量等于2时,该旁支管网内所有窨井中,设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(g)、#(z)(h)及与该旁支管网相邻的设有水位溢流冒井自动监测点位的窨井#(i),g<h且z<i,比较|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|与|(S#(z)(h)-S#(i))|大小;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|>>|(S#(z)(h)-S#(i))|,判定该旁支管网内窨井#(z)(g)、#(z)(h)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|<<|(S#(z)(h)-S#(i))|,判定该旁支管网内窨井#(z)(h)、#(z)(m)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|≈|(S#(z)(h)-S#(i))|,判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动;
S11-13:当该旁支管网中某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量等于1时,该旁支管网内设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(1)及与该旁支管网相邻的设有水位溢流冒井自动监测点位的窨井#(j)、#(k),z<j<k,比较|(S#(z)(1)-S#(j))|与|(S#(j)-S#(k))|大小;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|>>|(S#(j)-S#(k))|,判定该旁支管网内窨井#(z)(1)、#(z)(m)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|<<|(S#(j)-S#(k))|,判定主管网内窨井#(j)、#(k)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|≈|(S#(j)-S#(k))|,判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动。
本发明的第二目的是提供一种实现上述窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法的系统,至少包括:
编号模块:延水流方向,对主管网和旁支管网中的窨井进行依次编号;
基点选取模块:选取主管网末端的窨井井底中心点作为精密水准测量基点;
高程数据获取模块:使用精密水准测量方法获取该管网内所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据;
计算模块A:计算主管网中窨井的相对最大值点和相对最小值点;
监测点位选取模块A:选取主管网中窨井水位溢流冒井自动监测点位;
计算模块B:计算各旁支管网对应的相对最大值点和相对最小值点;
监测点位选取模块B:选取各旁支管网窨井水位溢流冒井自动监测点位。
优选地,窨井水位溢流冒井自动监测装置包括通讯天线、RTU、防水外壳、锂离子电池、液位计、液位测量钢管;其中:
所述防水外壳侧壁固定有四个防水接头,其中一个防水接头为防水天线接头,防水天线接头母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳内,另外三个防水接头为4芯防水航空插头,所述4芯防水航空插头母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳内;
所述锂离子电池与RTU固定于防水外壳内部,通过电源线相连。
优选地,所述防水外壳为铝合金材质;所述RTU包括RS-485通信接口、通信天线接口、对外供电接口、电源接口,所述通信天线接口与防水天线接头焊接头相连,所述对外供电接口及RS-485通信接口与4芯防水航空插头焊接头相连;所述通信天线与防水天线接头母口相连;所述液位计通过带有防水航空插头公口的4芯线缆与4芯防水航空插头母口相连;所述所述液位计为投入式液位计。
本发明的优点及积极效果为:
通过采用上述技术方案,本发明具有如下的技术效果:
本发明使用精密水准测量方法获取待测管网内包括主管网及其旁支管网中所有窨井井盖和井底相对管网末端窨井井底中心点的高程数据,使用窨井水位溢流冒井自动监测装置测量窨井内水位,以此为基础进行窨井水位溢流冒井自动监测点位的选取及监测方法的确定,其中,点位选取方法可在提高监测效率的前提下,尽可能的降低成本投入,监测方法可监测各窨井水位溢流冒井情况,并在管路淤堵情况下,将淤堵点位的范围确定在两个窨井相邻管路,并可判断提升泵站是否工作正常。
本发明可在提高监测效率的前提下,尽可能的降低成本投入,以上述点位选取方法为基础,设计了溢流冒井自动监测方法,可监测各窨井水位溢流冒井情况,并在管路淤堵情况下,将淤堵点位的范围确定在两个窨井相邻管路,并可判断提升泵站是否工作正常。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。
图1是本发明优选实例中液位测量钢管的结构示意图;
图2是本发明优选实例中待测管网的纵向示意图;
图3是本发明优选实例中待测管网的横向示意图;
图4是本发明优选实例中窨井水位溢流冒井自动监测装置在窨井内安装示意图;
图5是本发明优选实例中窨井水位溢流冒井自动监测装置结构示意图;
图6是本发明优选实例中点位选取方法流程图;
图7是本发明优选实例中监测方法流程图;
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。
请参阅图1至图7,具体方案为:
本发明首先选取待测管网的末端窨井井底中心点作为基点,使用精密水准测量方法获取该管网内包括主管网及其旁支管网中所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据,使用窨井水位溢流冒井自动监测装置测量窨井内水位;
所述窨井水位溢流冒井自动监测装置,主要功能为定时测量窨井内水位,并通过无线网络将数据上传至数据中心。
一种窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,包括如下步骤:
S1:对待测管网内包括主管网及其旁支管网窨井进行编号,对于主管网窨井,延水流方向依次编号,对于旁支管网窨井,延水流方向编号增大;设待测管网的主管网共由n个窨井,延水流方向的始端至末端窨井的编号为#(1)、#(2)、#(3)...#(n);主管网所在某一旁支管网水流汇入主管网#(x)号窨井,该旁支管网共由m个窨井,延水流方向编号为#x(1)、#x(2)...#x(m);
S2:选取待测管网主管网的末端窨井井底中心点作为精密水准测量基点;
S3:使用精密水准测量方法获取该管网内包括主管网及其旁支管网中所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据;主管网#(x)号窨井井盖相对上述基点高程为H#(x),井底相对上述基点高程为L#(x),窨井高h#(x)=H#(x)-L#(x),水位为T#(x),其旁支#(x)(y)号窨井井盖相对上述基点高程为H#(x)(y),井底相对上述基点高程为L#(x)(y),窨井高h#(x)(y)=H#(x)(y)-L#(x)(y),水位为T#(x)(y)。
S4:计算待测管网包括主管网窨井的相对最大值点和相对最小值点;具体为:
S4-1:判断主管网第#(1)号窨井是相对最大值点或相对最小值点,具体方法是,根据第#(1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(1)与第#(2)号窨井井盖相对上述基点高程H#(2)的大小,当H#(1)-H#(2)≥0时,第#(1)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S4-2:判断主管网第#(n)号窨井是相对最大值点或相对最小值点,具体方法是,根据第#(n)号窨井井盖相对上述基点高程H#(n)与第#(n-1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(n-1)的大小,当H#(n)-H#(n-1)≥0时,第#(n)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S4-3:判断主管网除第#(1)、#(n)号窨井外,任意第#(x)号窨井是相对最大值点或相对最小值点,具体方法是,根据第#(x-1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x-1)、第#(x)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)、第#(x+1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x+1)的大小,当H#(x)-H#(x-1)≥0且H#(x)-H#(x+1)≥0时,第#(x)号窨井是相对最大值点,当H#(x)-H#(x-1)≤0且H#(x)-H#(x+1)<0时,第#(x)号窨井是相对最小值点;
S5:选取待测管网内主管网窨井水位溢流冒井自动监测点位;具体为:
S5-1:所述主管网内除#(n)号窨井外,所有相对最大值点对应窨井均为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S5-2:所述主管网内#(1)号窨井为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S5-3:判断所述主管网窨井相对最大值点数量,当主管网窨井相对最大值点和相对最小值点数量均等于1时,执行步骤S5-4,当主管网窨井相对最大值点或相对最小值点数量大于等于2时,执行步骤S5-5;
S5-4:从#(1)号窨井开始每隔2个窨井在该窨井处设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,跳过步骤S5-5;
S5-5:选取每相邻的最大值点窨井和最小值点窨井之间的窨井水位溢流冒井自动监测点位,具体方法为,从相邻最大值点窨井#(k)至相邻最小值点窨井#(p),每隔2个窨井设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,除p=1外,窨井#(p)不作为窨井水位溢流冒井自动监测点位,当本方法最后一个监测点位为窨井#(p)时,选择上述区间内窨井#(p)相邻窨井作为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S6:计算待测管网包括各旁支管网对应的相对最大值点和相对最小值点;具体为:
S6-1:判断主管网每个窨井#(x)对应连接的旁支管网第#(x)(1)号窨井是该旁支管网的相对最大值点或相对最小值点,具体方法是,根据第#(x)(1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)(1)与第#(x)(2)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)(2)的大小,当H#(x)(1)-H#(x)(2)≥0时,第#(x)(1)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S6-2:判断主管网每个窨井#(x)对应连接的旁支管网第#(x)(m)号窨井是该旁支管网的相对最大值点或相对最小值点,具体方法是,根据第#(x)(m)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)(m)与第#(x)(m-1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)(m-1)的大小,当H#(x)(m)-H#(x)(m-1)≥0时,第#(x)(m)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S6-3:判断主管网每个窨井#(x)对应连接的旁支管网除第#(x)(1)、#(x)(m)号窨井外,任意第#(x)(y)号窨井是该旁支管网的相对最大值点或相对最小值点,具体方法是,根据第#(x)(y-1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)(y-1)、第#(x)(y)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)(y)、第#(x)(y+1)号窨井井盖相对上述基点高程H#(x)(y+1)的大小,当H#(x)(y)-H#(x)(y-1)≥0且H#(x)(y)-H#(x)(y+1)≥0时,第#(x)(y)号窨井是相对最大值点,当H#(x)-H#(x-1)≤0且H#(x)-H#(x+1)<0时,第#(x)(y)号窨井是相对最小值点;
S7:选取待测管网内各旁支管网窨井水位溢流冒井自动监测点位;具体为:
S7-1:所述主管网任意窨井#(x)对应连接的旁支管网内除#(x)(m)号窨井外,所有该旁支管网相对最大值点对应窨井均为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S7-2:所述主管网任意窨井#(x)对应连接的旁支管网内#(x)(1)号窨井为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S7-3:判断所述主管网任意窨井#(x)对应连接的旁支管网窨井相对最大值点数量,当该旁支管网窨井相对最大值点和相对最小值点数量均等于1时,执行步骤S7-4,当该旁支管网窨井相对最大值点或相对最小值点数量大于等于2时,执行步骤S7-5;
S7-4:从该旁支管网#(x)(1)号窨井开始每隔2个窨井在该窨井处设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,跳过步骤S7-5;
S7-5:选取每相邻的最大值点窨井和最小值点窨井之间的窨井水位溢流冒井自动监测点位,具体方法为,从该旁支管网相邻最大值点窨井#(x)(k)至相邻最小值点窨井#(x)(p),每隔2个窨井设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,除p=1外,窨井#(x)(p)不作为窨井水位溢流冒井自动监测点位,当本方法最后一个监测点位为窨井#(x)(p)时,选择上述区间内窨井#(x)(p)相邻窨井作为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
在上述优选实施例的基础上,还包括:
S8:根据上述窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法对待测管网进行窨井水位溢流冒井自动监测点位选取;
S9:在所选点位窨井内装设窨井水位溢流冒井自动监测装置;
S10:利用所述窨井水位溢流冒井自动监测装置,定时测量采集窨井内水位,并通过无线网络将数据上传至上位机;
S11:计算获取待测管网溢流冒井、淤堵及提升泵站启闭情况;具体为:
S11-1计算主管网任意相对最小值点窨井#(x)内液面至井盖高度,公式为ΔT#(x)=H#(x)-(T#(a)+T#(b)+L#(a)+L#(b))/2;
式中,窨井#(a)和#(b)为距窨井#(x)最近的两个设有水位溢流冒井自动监测装置的窨井编号,T#(a)和T#(b)为窨井#(a)和#(b)内由窨井水位溢流冒井自动监测装置采集的窨井水位,L#(a)和L#(b)为窨井#(a)和#(b)井底相对上述基点高程。
S11-2:当上述ΔT#(x)接近零值时,在管网无淤堵情况下,可判定主管网窨井#(x)即将发生溢流冒井;
S11-3:计算主管网任意设置水位溢流冒井自动监测的窨井#(c)液面至所述基点的高程,公式为
S#(c)=L#(c)+T#(c);
S11-4:当某一相对最小值点窨井ΔT#(x)接近零值时,主管网内所有窨井中,任意三个相邻的设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(d)、#(e)、#(f),d<e<f,比较|(S#(d)-S#(e))|与|(S#(e)-S#(f))|大小;
S11-5:如果有|(S#(d)-S#(e))|>>|(S#(e)-S#(f))|,可判定窨井#(d)、#(e)间发生淤堵;
S11-6:如果有|(S#(d)-S#(e))|<<|(S#(e)-S#(f))|,可判定窨井#(e)、#(f)间发生淤堵;
S11-7:如果有|(S#(d)-S#(e))|≈|(S#(e)-S#(f))|,可判定管路尾部排水出现问题,提升泵站未启动;
S11-8:计算主管网任意窨井#(z)对应的旁支管网相对最小值点窨井#(z)(y)内液面至井盖高度,分为二种情况:
情况一,该旁支管网内仅有一处水位溢流冒井自动监测点位
ΔT#(z)(y)=H#(z)(y)-(T#(z)(1)+T#(t)+L#(z)(1)+L#(t))/2
式中,窨井#(z)(1)为该旁支管网内唯一的溢流冒井自动监测点位窨井编号,#(t)为距该旁支管网最近的设有水位溢流冒井自动监测装置的主管网窨井编号。
情况二,该旁支管网内有二处及以上水位溢流冒井自动监测点位
ΔT#(z)(y)=H#(z)(y)-(T#(z)(a)+T#(z)(b)+L#(z)(a)+L#(z)(b))/2
式中,窨井#(z)(a)和#(z)(b)为该旁支管网内距窨井#(z)(y)最近的设有水位溢流冒井自动监测装置的窨井编号。
S11-9:当上述ΔT#(z)(y)接近零值时,在管网无淤堵情况下,可判定该旁支管网窨井#(z)(y)即将发生溢流冒井;
S11-10:计算主管网任意窨井#(z)对应的旁支管网任意设置水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(c)液面至所述基点的高程,公式为S#(z)(c)=L#(z)(c)+T#(z)(c)
S11-11:当该旁支管网某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量大于等于3时,该旁支管网内所有窨井中,任意三个相邻的设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(d)、#(z)(e)、#(z)(f),d<e<f,比较|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|与|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|大小;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|>>|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,可判定窨井#(d)、#(e)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|<<|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,可判定窨井#(e)、#(f)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|≈|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,可判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动;
S11-12:当该旁支管网某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量等于2时,该旁支管网内所有窨井中,设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(g)、#(z)(h)及与该旁支管网相邻的设有水位溢流冒井自动监测点位的窨井#(i),g<h且z<i,比较|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|与|(S#(z)(h)-S#(i))|大小;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|>>|(S#(z)(h)-S#(i))|,可判定该旁支管网内窨井#(z)(g)、#(z)(h)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|<<|(S#(z)(h)-S#(i))|,可判定该旁支管网内窨井#(z)(h)、#(z)(m)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|≈|(S#(z)(h)-S#(i))|,可判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动;
S11-13:当该旁支管网某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量等于1时,该旁支管网内设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(1)及与该旁支管网相邻的设有水位溢流冒井自动监测点位的窨井#(j)、#(k),z<j<k,比较|(S#(z)(1)-S#(j))|与|(S#(j)-S#(k))|大小;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|>>|(S#(j)-S#(k))|,可判定该旁支管网内窨井#(z)(1)、#(z)(m)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|<<|(S#(j)-S#(k))|,可判定主管网内窨井#(j)、#(k)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|≈|(S#(j)-S#(k))|,可判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动;
上述窨井水位溢流冒井自动监测装置包括通讯天线1、RTU2、防水外壳3、锂离子电池4、液位计5、液位测量钢管6;其中:
防水外壳侧壁固定有4个防水接头,其中一个防水接头为防水天线接头7,防水天线接头7母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳内,另外三个防水接头为4芯防水航空插头8,4芯防水航空插头8母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳3内;锂离子电池4与RTU2固定于防水外壳3内部,通过电源线相连;所述防水外壳3为铝合金材质;RTU2具备RS-485通信接口9、通信天线接口10、对外供电接口11、电源接口12,RTU的通信天线接口与防水天线接头焊接头相连,RTU的对外供电接口及RS-485通信接口与4芯防水航空插头焊接头相连;通信天线与防水天线接头母口相连;液位计通过带有防水航空插头公口的4芯线缆与4芯防水航空插头母口相连;所述液位计为投入式液位计;所述液位测量钢管为圆柱形中空不锈钢钢管,内径大于液位计外径2mm,长度为1m,从底部向上每隔0.1m存在对称穿孔13,孔径8mm,其中最底部对穿穿孔穿入定位螺丝14;
所述窨井水位溢流冒井自动监测装置安装于窨井内部,其中防水外壳固定于窨井内壁顶端,通信天线固定于防水外壳外侧,液位计放置于液位测量钢管6中,落于定位螺丝之上。
按照排水管网设计原则,各窨井井底相对上述基点高程延水流方向必然逐渐降低,对于主管网任意第i号(i>n)窨井#(i)必有L#(i)≥L#(i+1),对于主管网#(x)号窨井的旁支管网任意第j号(j<m)窨井#(i)必有L#(x)(j)≥L#(x)(j+1)。
延上述主管网编号顺序,对于主管网任意第#(k)号窨井,当k=1时,若H#(k)≥H#(k+1),则设#(k)号窨井井盖相对上述基点为一个相对最大值点,若H#(k)≤H#(k+1),则设#(k)号窨井井盖相对上述基点高程数据为一个相对最小值点;设1<k<n,若H#(k-1)≥H#(k),且H#(k)≥H#(k+1),则主管网第#(k)号窨井为一个相对最大值点,若H#(k-1)≤H#(k),且H#(k)≤H#(k+1),则主管网第#(k)号窨井为一个相对最小值点;当k=n时,若H#(k-1)≤H#(k),则设#(k)号窨井井盖相对上述基点为一个相对最大值点,若H#(k-1)≥H#(k),则设#(k)号窨井井盖相对上述基点高程数据为一个相对最小值点。
所述主管网水位溢流冒井自动监测点位选取方法如下:
1、所述主管网内除#(n)号窨井外,所有相对最大值点对应窨井均设置水位溢流冒井自动监测,除#(n)和#(1)号窨井外,所有相对最小值点对应窨井均不设置水位溢流冒井自动监测;
2、为了监测主管网第#(1)号窨井水位溢流冒井情况,#(1)号窨井无论是相对最小值点还是相对最大值点,均设置井内水位溢流冒井自动监测;
3、当任意主管网#(k),1≤k<n,有H#(k)≥H#(k-1),所有窨井有且只有一个相对最大值点和一个相对最小值点,则从#(1)号窨井开始每隔2个窨井在该窨井处设置水位溢流冒井自动监测;
4、当主管网所有窨井,至少有两个相对最大值点,且#(k)窨井为一相对最大值点,设与其相临的相对最小值点为#(p),当k<p时,自#(k)窨井开始至#(p),每隔2个窨井在所在窨井设置水位溢流冒井自动监测窨井点位,设#(k)至#(p)段,最后一个设置水位溢流冒井自动监测窨井点位为#(q),若p-k=3,选取#(p-1)为一个设置水位溢流冒井自动监测窨井点位;当k>p时,自#(k)窨井开始至#(p),每隔2个窨井在所在窨井设置水位溢流冒井自动监测窨井点位,设#(k)至#(p)段,最后一个设置水位溢流冒井自动监测窨井点位为#(q),若q-p=3,选取#(p+1)为一个设置水位溢流冒井自动监测窨井点位;
一般一个旁支管网窨井数量较少,所述主管网的各旁支管网水位溢流冒井自动监测点位选取方法如下:
任意主管网窨井#(x)存在旁支管网时,在该旁支管网第#(x)(1)号窨井设置水位溢流冒井自动监测;当旁支管网窨井数m≥3时,旁支管网水位溢流冒井自动监测点位按照上述主管网水位溢流冒井自动监测点位选取方法进行选择。
根据所述管网水位溢流冒井自动监测点位选取方法选取窨井水位溢流冒井自动监测点位后,可监测管网内各窨井水位情况,由此可以进一步监测到由于淤堵或提升泵站不启动造成的窨井水位溢流冒井情况,并提前预警,同时可以将淤堵点位定位在1至2个相邻窨井所接管道,具体监测方法如下:
最易发生溢流冒井点位为所述主管网各相对最小值点窨井,对于任意相对最小值点窨井#(x),选取距其最近的两个设有水位溢流冒井自动监测窨井,编号分别#(y)、#(z),由于管网坡度较小,临近的窨井及其管路可作为液体连通器考虑,窨井内液面基本持平,窨井#(x)内水位至其井盖高度可表示为:
ΔT#(x)=H#(x)-(T#(y)+T#(z)+L#(y)+L#(z))/2;
当上述ΔT#(x)接近零值时,可判定窨井#(x)即将发生溢流冒井,此时,任意设置水位溢流冒井自动监测的窨井#(a)液面至所述基点的高程为:S#(a)=L#(a)+T#(a);
当某一相对最小值点窨井ΔT#(x)接近零值时,管网内所有窨井中,任意三个相邻的设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(b)、#(c)、#(d),b<c<d,如果有|(S#(b)-S#(c))|>>|(S#(c)-S#(d))|,可判定窨井#(b)、#(c)间发生淤堵,若|(S#(b)-S#(c))|<<|(S#(c)-S#(d))|,可判定窨井#(c)、#(d)间发生淤堵,若|(S#(b)-S#(c))|≈|(S#(c)-S#(d))|,可判定管路尾部排水出现问题,提升泵站未启动。
一种实现上述窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法的系统,至少包括:
编号模块:延水流方向,对主管网和旁支管网中的窨井进行依次编号;
基点选取模块:选取主管网末端的窨井井底中心点作为精密水准测量基点;
高程数据获取模块:使用精密水准测量方法获取该管网内所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据;
计算模块A:计算主管网中窨井的相对最大值点和相对最小值点;
监测点位选取模块A:选取主管网中窨井水位溢流冒井自动监测点位;
计算模块B:计算各旁支管网对应的相对最大值点和相对最小值点;
监测点位选取模块B:选取各旁支管网窨井水位溢流冒井自动监测点位。
其中,窨井水位溢流冒井自动监测装置包括通讯天线、RTU、防水外壳、锂离子电池、液位计、液位测量钢管;其中:
所述防水外壳侧壁固定有四个防水接头,其中一个防水接头为防水天线接头,防水天线接头母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳内,另外三个防水接头为4芯防水航空插头,所述4芯防水航空插头母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳内;
所述锂离子电池与RTU固定于防水外壳内部,通过电源线相连。
所述防水外壳为铝合金材质;所述RTU包括RS-485通信接口、通信天线接口、对外供电接口、电源接口,所述通信天线接口与防水天线接头焊接头相连,所述对外供电接口及RS-485通信接口与4芯防水航空插头焊接头相连;所述通信天线与防水天线接头母口相连;所述液位计通过带有防水航空插头公口的4芯线缆与4芯防水航空插头母口相连;所述所述液位计为投入式液位计。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现,所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,待测管网包括主管网及其旁支管网,所述窨井包括主管网和旁支管网中的窨井;其特征在于,至少包括:
S1:延水流方向,对主管网和旁支管网中的窨井进行依次编号;
S2:选取主管网末端的窨井井底中心点作为精密水准测量基点;
S3:使用精密水准测量方法获取该管网内所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据;
S4:计算主管网中窨井的相对最大值点和相对最小值点;
S5:选取主管网中窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S6:计算各旁支管网对应的相对最大值点和相对最小值点;
S7:选取各旁支管网窨井水位溢流冒井自动监测点位。
2.根据权利要求1所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,其特征在于,所述S1具体步骤为:
S1-1:计算主管网窨井数量n;
S1-2:对主管网中窨井延水流方向的始端至末端依次进行编号,顺序为#(1)、#(2)...#(n);
S1-3:计算主管网中任意第#(x)号窨井的旁支管网窨井数量m;
S1-4:对主管网中任意第#(x)号窨井的旁支管网窨井延水流方向的始端至末端依次进行编号,顺序为#(x)(1)、#(x)(2)、...#(x)(m)。
3.根据权利要求2所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,其特征在于,所述S4具体步骤为:
S4-1:判断主管网中第#(1)号窨井是相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(1)号窨井井盖相对基点高程H#(1)与第#(2)号窨井井盖相对基点高程H#(2)的大小,当H#(1)-H#(2)≥0时,第#(1)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S4-2:判断主管网中第#(n)号窨井是相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(n)号窨井井盖相对基点高程H#(n)与第#(n-1)号窨井井盖相对基点高程H#(n-1)的大小,当H#(n)-H#(n-1)≥0时,第#(n)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S4-3:判断主管网中除第#(1)、#(n)号窨井外,任意第#(x)号窨井是相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(x-1)号窨井井盖相对基点高程H#(x-1)、第#(x)号窨井井盖相对基点高程H#(x)、第#(x+1)号窨井井盖相对基点高程H#(x+1)的大小,当H#(x)-H#(x-1)≥0且H#(x)-H#(x+1)≥0时,第#(x)号窨井是相对最大值点,当H#(x)-H#(x-1)≤0且H#(x)-H#(x+1)<0时,第#(x)号窨井是相对最小值点。
4.根据权利要求3所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,其特征在于,所述步骤S5的具体步骤为:
S5-1:所述主管网内除#(n)号窨井外,所有相对最大值点对应窨井均为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S5-2:所述主管网内#(1)号窨井为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S5-3:判断主管网中窨井相对最大值点数量,当主管网窨井相对最大值点和相对最小值点数量均等于1时,执行步骤S5-4,当主管网窨井相对最大值点或相对最小值点数量大于等于2时,执行步骤S5-5;
S5-4:从#(1)号窨井开始每隔2个窨井在该窨井处设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,跳过步骤S5-5;
S5-5:选取每相邻的最大值点窨井和最小值点窨井的窨井水位溢流冒井自动监测点位,具体方法为:从相邻最大值点窨井#(k)至相邻最小值点窨井#(p)区间内,每隔2个窨井设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,除p=1外,窨井#(p)不作为窨井水位溢流冒井自动监测点位,当最后一个监测点位为窨井#(p)时,选择上述区间内窨井#(p)相邻窨井作为窨井水位溢流冒井自动监测点位。
5.根据权利要求4所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,其特征在于,所述步骤S6的具体步骤为:
S6-1:判断主管网中每个窨井#(x)对应连接的旁支管网第#(x)(1)号窨井是该旁支管网的相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是:根据第#(x)(1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(1)与第#(x)(2)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(2)的大小,当H#(x)(1)-H#(x)(2)≥0时,第#(x)(1)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S6-2:判断主管网中每个窨井#(x)对应连接的旁支管网第#(x)(m)号窨井是该旁支管网的相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是,根据第#(x)(m)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(m)与第#(x)(m-1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(m-1)的大小,当H#(x)(m)-H#(x)(m-1)≥0时,第#(x)(m)号窨井是相对最大值点,否则为相对最小值点;
S6-3:判断主管网中每个窨井#(x)对应连接的旁支管网除第#(x)(1)、#(x)(m)号窨井外,任意第#(x)(y)号窨井是该旁支管网的相对最大值点还是相对最小值点;具体判断方法是,根据第#(x)(y-1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(y-1)、第#(x)(y)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(y)、第#(x) (y+1)号窨井井盖相对基点高程H#(x)(y+1)的大小,当H#(x)(y)-H#(x)(y-1)≥0且H#(x)(y)-H#(x)(y+1)≥0时,第#(x)(y)号窨井是相对最大值点,当H#(x)-H#(x-1)≤0且H#(x)-H#(x+1)<0时,第#(x)(y)号窨井是相对最小值点。
6.根据权利要求5所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,其特征在于,所述步骤S7的具体步骤为:
S7-1:所述主管网中任意窨井#(x)对应连接的旁支管网内除#(x)(m)号窨井外,所有该旁支管网相对最大值点对应窨井均为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S7-2:所述主管网中任意窨井#(x)对应连接的旁支管网内#(x)(1)号窨井为窨井水位溢流冒井自动监测点位;
S7-3:判断所述主管网中任意窨井#(x)对应连接的旁支管网窨井相对最大值点数量,当该旁支管网窨井相对最大值点和相对最小值点数量均等于1时,执行步骤S7-4,当该旁支管网窨井相对最大值点或相对最小值点数量大于等于2时,执行步骤S7-5;
S7-4:从该旁支管网中第#(x)(1)号窨井开始每隔2个窨井在该窨井处设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,跳过步骤S7-5;
S7-5:选取每相邻的最大值点窨井和最小值点窨井之间的窨井水位溢流冒井自动监测点位,具体方法为,从该旁支管网相邻最大值点窨井#(x)(k)至相邻最小值点窨井#(x)(p)区间内,每隔2个窨井设置窨井水位溢流冒井自动监测点位,除p=1外,窨井#(x)(p)不作为窨井水位溢流冒井自动监测点位,当最后一个监测点位为窨井#(x)(p)时,选择上述区间内窨井#(x)(p)相邻窨井作为窨井水位溢流冒井自动监测点位。
7.根据权利要求6所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,其特征在于,还包括如下步骤:
S8:根据上述窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法对待测管网进行窨井水位溢流冒井自动监测点位选取;
S9:在所选点位窨井内装设窨井水位溢流冒井自动监测装置;
S10:利用所述窨井水位溢流冒井自动监测装置,定时测量采集窨井内水位,并通过无线网络将数据上传至上位机;
S11:计算获取待测管网溢流冒井、淤堵及提升泵站启闭情况。
8.根据权利要求7所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法,其特征在于,所述步骤S11主要计算步骤为:
S11-1:计算主管网中任意相对最小值点窨井#(x)内液面至井盖高度,计算公式为:
ΔT#(x)=H#(x)-(T#(a)+T#(b)+L#(a)+L#(b))/2;
式中,窨井#(a)和#(b)为距窨井#(x)最近的两个设有水位溢流冒井自动监测装置的窨井编号,T#(a)和T#(b)为窨井#(a)和#(b)内由窨井水位溢流冒井自动监测装置采集的窨井水位,L#(a)和L#(b)为窨井#(a)和#(b)井底相对上述基点高程;
S11-2:当上述ΔT#(x)接近零值时,在管网无淤堵情况下,判定主管网窨井#(x)即将发生溢流冒井;
S11-3:计算主管网中任意设置水位溢流冒井自动监测的窨井#(c)液面至所述基点的高程,计算公式为:
S#(c)=L#(c)+T#(c);
S11-4:当某一相对最小值点窨井ΔT#(x)接近零值时,主管网内所有窨井中,任意三个相邻的设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(d)、#(e)、#(f),d<e<f,比较|(S#(d)-S#(e))|与|(S#(e)-S#(f))|大小;
S11-5:如果有|(S#(d)-S#(e))|>>|(S#(e)-S#(f))|,判定窨井#(d)、#(e)间发生淤堵;
S11-6:如果有|(S#(d)-S#(e))|<<|(S#(e)-S#(f))|,判定窨井#(e)、#(f)间发生淤堵;
S11-7:如果有|(S#(d)-S#(e))|≈|(S#(e)-S#(f))|,判定管路尾部排水出现问题,提升泵站未启动;
S11-8:计算主管网中任意窨井#(z)对应的旁支管网相对最小值点窨井#(z)(y)内液面至井盖高度,分为二种情况:
情况一,该旁支管网内仅有一处水位溢流冒井自动监测点位时;
ΔT#(z)(y)=H#(z)(y)-(T#(z)(1)+T#(t)+L#(z)(1)+L#(t))/2
式中,窨井#(z)(1)为该旁支管网内唯一的溢流冒井自动监测点位窨井编号,#(t)为距该旁支管网最近的设有水位溢流冒井自动监测装置的主管网窨井编号;
情况二,该旁支管网内有二处及以上水位溢流冒井自动监测点位时;
ΔT#(z)(y)=H#(z)(y)-(T#(z)(a)+T#(z)(b)+L#(z)(a)+L#(z)(b))/2;
式中,窨井#(z)(a)和#(z)(b)为该旁支管网内距窨井#(z)(y)最近的设有水位溢流冒井自动监测装置的窨井编号;
S11-9:当上述ΔT#(z)(y)接近零值时,在管网无淤堵情况下,判定该旁支管网窨井#(z)(y)即将发生溢流冒井;
S11-10:计算主管网任意窨井#(z)对应的旁支管网任意设置水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(c)液面至所述基点的高程,计算公式为:
S#(z)(c)=L#(z)(c)+T#(z)(c)
S11-11:当该旁支管网中某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量大于等于3时,该旁支管网内所有窨井中,任意三个相邻的设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(d)、#(z)(e)、#(z)(f),d<e<f,比较|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|与|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|大小;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|>>|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,判定窨井#(d)、#(e)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|<<|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,判定窨井#(e)、#(f)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(d)-S#(z)(e))|≈|(S#(z)(e)-S#(z)(f))|,判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动;
S11-12:当该旁支管网中某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量等于2时,该旁支管网内所有窨井中,设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(g)、#(z)(h)及与该旁支管网相邻的设有水位溢流冒井自动监测点位的窨井#(i),g<h且z<i,比较|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|与|(S#(z)(h)-S#(i))|大小;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|>>|(S#(z)(h)-S#(i))|,判定该旁支管网内窨井#(z)(g)、#(z)(h)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|<<|(S#(z)(h)-S#(i))|,判定该旁支管网内窨井#(z)(h)、#(z)(m)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(g)-S#(z)(h))|≈|(S#(z)(h)-S#(i))|,判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动;
S11-13:当该旁支管网中某一相对最小值点窨井ΔT#(z)(y)接近零值时,且旁支管网内水位溢流冒井自动监测点位数量等于1时,该旁支管网内设有水位溢流冒井自动监测的窨井#(z)(1)及与该旁支管网相邻的设有水位溢流冒井自动监测点位的窨井#(j)、#(k),z<j<k,比较|(S#(z)(1)-S#(j))|与|(S#(j)-S#(k))|大小;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|>>|(S#(j)-S#(k))|,判定该旁支管网内窨井#(z)(1)、#(z)(m)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|<<|(S#(j)-S#(k))|,判定主管网内窨井#(j)、#(k)间发生淤堵;
如果有|(S#(z)(1)-S#(j))|≈|(S#(j)-S#(k))|,判定管路尾部排水出现问题,主管网淤堵或提升泵站未启动。
9.一种实现上述权利要求1-8任一项所述窨井水位溢流冒井自动监测点位选取方法的系统,其特征在于,至少包括:
编号模块:延水流方向,对主管网和旁支管网中的窨井进行依次编号;
基点选取模块:选取主管网末端的窨井井底中心点作为精密水准测量基点;
高程数据获取模块:使用精密水准测量方法获取该管网内所有窨井井盖和井底相对上述基点的高程数据;
计算模块A:计算主管网中窨井的相对最大值点和相对最小值点;
监测点位选取模块A:选取主管网中窨井水位溢流冒井自动监测点位;
计算模块B:计算各旁支管网对应的相对最大值点和相对最小值点;
监测点位选取模块B:选取各旁支管网窨井水位溢流冒井自动监测点位。
10.根据权利要求9所述的窨井水位溢流冒井自动监测点位选取系统,其特征在于,还包括窨井水位溢流冒井自动监测装置,该窨井水位溢流冒井自动监测装置包括通讯天线(1)、RTU(2)、防水外壳(3)、锂离子电池(4)、液位计(5)、液位测量钢管(6);其中:
所述防水外壳侧壁固定有四个防水接头,其中一个防水接头为防水天线接头(7),防水天线接头(7)母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳内,另外三个防水接头为4芯防水航空插头(8),所述4芯防水航空插头(8)母口在防水外壳外侧,焊接头在防水外壳(3)内;
所述锂离子电池(4)与RTU(2)固定于防水外壳(3)内部,通过电源线相连;
所述防水外壳(3)为铝合金材质;所述RTU(2)包括RS-485通信接口(9)、通信天线接口(10)、对外供电接口(11)、电源接口(12),所述通信天线接口(10)与防水天线接头(7)焊接头相连,所述对外供电接口(11)及RS-485通信接口(9)与4芯防水航空插头(8)焊接头相连;所述通信天线(1)与防水天线接头(7)母口相连;所述液位计(5)通过带有防水航空插头公口的4芯线缆与4芯防水航空插头(8)母口相连;所述所述液位计(5)为投入式液位计。
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