CN113191748A - 一种智慧排水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种智慧排水系统，包括云服务器子系统、监控中心子系统、监测站子系统、监测点子系统、泵站子系统、入河口闸门子系统和移动终端，所述云服务器子系统与所述监控中心子系统进行信息交互，所述监控中心子系统分别与所述监测站子系统、所述泵站子系统、所述入河口闸门子系统、所述移动终端连接，所述监测站子系统分别与所述监测点子系统、所述移动终端连接。本发明提供的智慧排水系统对城市雨水的排放做出前瞻性的预警方案，出现异常降雨时迅速处置，减少城市出现内涝，降低或避免经济损失。

Description

一种智慧排水系统
技术领域
本发明涉及城市排水技术领域，特别是涉及一种智慧排水系统。
背景技术
随着我国经济的快速发展，城市化的进程不断加快，城市的排水系统建设已跟不上城市建设的步伐，尤其是大雨、暴雨的突然袭来，现有管网无法快速排除雨、污水，造成积水和淹泡现象，形成城市内涝，城市内涝是一种由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象，造成严重的经济损失。因此，排水对于城市的建设至关重要，特别是雨水的排放以及雨天排水对城市排水是严峻的考验，目前城市排水现状存在以下问题：排水管网数据采集不足，造成基础数据匮乏，并且无法充分利用；缺少实时动态数据检测；雨水、雨水泵站管理水平和信息化程度有待提高；城市排水管网使用情况检测缺乏，如对管网损坏、堵塞等，上述原因造成在雨季普遍存在的内涝严重，造成重大经济损失和人员财产安全的问题。目前的内涝预警装置仅通过监测城市排水系统处的水位进行内涝监测，发现险情时做出判断速度慢，处置不及时。
因此，亟需一种智慧排水系统，对城市雨水的排放做出迅速处置，减少城市出现内涝，降低或避免经济损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种智慧排水系统，以解决上述现有技术存在的问题，使得智能化调控城市排水设施，大幅减少或避免城市内涝，减少经济损失。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种智慧排水系统，用于城市雨水智能调度排放，包括云服务器子系统、监控中心子系统、监测站子系统、监测点子系统、泵站子系统、入河口闸门子系统和移动终端，
所述云服务器子系统，用于分析历史降雨数据并提出预警；
所述监控中心子系统，用于根据降雨信息、排水设施情况进行智能排水调控；
所述监测站子系统，用于分析排水管网信息发出初步预警；
所述监测点子系统，用于采集所述排水管网信息、天气数据；
所述泵站子系统，用于监测雨水泵工作；
所述入河口闸门子系统，用于监测入河口闸门开启情况；
所述移动终端，用于接收所述监控中心子系统和所述监测站子系统发出的指令；
所述云服务器子系统与所述监控中心子系统进行信息交互，所述监控中心子系统分别与所述监测站子系统、所述泵站子系统、所述入河口闸门子系统、所述移动终端连接，所述监测站子系统分别与所述监测点子系统、所述移动终端连接。
优选地，所述监测点子系统包括传感器模块、图像采集装置、监测点数据存储单元和监测点通信单元，所述传感器模块和所述图像采集装置分别与所述监测点数据存储单元连接，所述监测点数据存储单元通过监测点通信单元与所述监测站子系统连接。
优选地，所述监测站子系统包括监测站通信模块、监测站数据存储单元、监测站分析预警模块，所述监测站数据存储单元接收所述监控点子系统传输的信息并进行存储，所述监测站分析预警模块调取所述监测站数据存储单元存储的信息进行分析，获得分析结果，根据所述分析结果生成预警指令并进行存储，将预警指令通过所述监测站通信模块传输到所述移动终端；所述监测站数据存储单元通过所述监测站通信模块与所述监控中心子系统连接。
优选地，所述泵站子系统包括雨水泵、泵站工作数据采集单元、泵站信息存储单元、雨水泵控制单元和泵站通信模块，所述泵站工作数据采集单元采集所述雨水泵的工作信息并传输所述雨水泵工作信息到所述泵站信息存储单元，所述泵站信息存储单元通过所述泵站通信模块与所述监控中心子系统连接，所述雨水泵控制单元通过所述泵站通信模块与所述监控中心子系统连接。
优选地，所述入河口闸门子系统包括入河口闸门、闸门开启信息采集单元、闸门开启信息存储单元、闸门启动控制单元和闸门通信模块，所述闸门开启信息采集单元用于采集入河口闸门开启程度数据并发送到所述闸门开启信息存储单元进行存储，所述闸门开启信息存储单元通过所述闸门通信模块与所述监控中心子系统连接，闸门启动控制单元用于接收所述监控中心子系统发出的闸门调整指令。
优选地，所述监控中心子系统包括泵站调度模块、入河口闸门控制模块、信息存储模块、监控中心分析预警模块和监控中心通信模块，所述信息存储模块分别与所述监测站子系统、所述泵站子系统、所述河口闸门子系统连接，所述监控中心分析预警模块与所述信息存储模块连接，所述监控中心分析预警模块分别与所述泵站调度模块、所述入河口闸门控制模块连接，所述泵站调度模块与所述泵站子系统连接，所述入河口闸门控制模块与所述河口闸门子系统进行连接，所述信息存储模块通过监控中心通信模块与所述移动终端连接。
优选地，所述云数据存储模块、云数据分析预警模块和云服务器通信模块，所述云数据存储模块用于存储历史降雨信息、雨情分析处理数学模型和天气预报信息，所述云数据分析预警模块调取所述历史降雨信息、天气预报信息结合所述雨情分析处理数学模型获得排水预防方案，存储所述排水预防方案到所述云数据存储模块，所述云数据存储模块通过监控中心通信模块将所述排水预防方案传输到所述检控中心子系统，所述云数据存储模块通过云服务器通信模块与气象站连接，采集所述天气预报信息。
优选地，所述传感器模块包括水位传感器、流量传感器、风速传感器，所述水位传感器固定设置在排水管道内部和周围，所述流量传感器固定设置在所述排水管道水位入口和内部，所述风速传感器固定设置在所述排水管道的路面上。
优选地，所述图像采集装置采用防水高清摄像头。
优选地，所述移动终端安装接收预警信息软件。
本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种智慧排水系统，本系统采用综合监控中心，并结合云服务系统，充分利用城市排水系统设施，实时采集降雨信息，根据降雨信息动态的调整城市排水使用方案，并利用云服务器充分分析历史数据，结合天气预报信息提前给出预警方案，对城市雨水的排放做出前瞻性的预警方案，出现异常降雨时迅速处置，减少城市出现内涝，降低或避免经济损失。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的智慧排水系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种智慧排水系统，如图1所示，本发明的智慧排水系统用于城市雨水智能调度排放，包括云服务器子系统、监控中心子系统、监测站子系统、监测点子系统、泵站子系统、入河口闸门子系统和移动终端。
为了提高监测的效率，根据城市地理或者建设特点设置监测点子系统，如在城市低洼地区、立交桥涵洞等。监测点子系统用于对降雨雨量、风速、排水管网流量、水位、排水道入口是否通畅等情况进行监测，采集相应数据。监测子系统包括传感器模块、图像采集装置、监测点数据存储单元和监测点通信单元。传感器模块包括水位传感器、流量传感器、风速传感器，水位传感器固定设置在距离排水管道入口一定距离范围内，并且均匀设置多个，用于监测排水管道道入口一定区域内的雨水深度，水位传感器还设置在排水管道内部，用于监测排水管道内部流水深度。流量传感器分别设置在排水管道入口和排水管道内部，分别用于采集雨水在进入排水管道的流速和在排水管道内部的流速。风速传感器设置在排水管道的路面上，用于实时采集降雨时的风速信息。图像采集装置设置在排水管道入口附近，用于监测排水管道入口是否有固体物堵塞。传感器模块将采集到的水位、流量、风速数据传输到数据存储单元，监测点数据存储单元通过监测点通信模块将水位、流量、风速数据传输到监测站子系统。
监测站子系统用于将接收到的水位、流量、风速等信息进行分析，生成第一预警发送到移动终端，由巡视员做出初步处理。监测站子系统可以根据区域进行设置，每个监测站与多个监测点子系统进行数据交互。监测站子系统包括监测站通信模块、监测站数据存储单元、监测站分析预警模块。监测站数据存储单元存储监测点子系统发送的水位、流量、风速，图像数据。监测站分析预警模块包括初步分析单元和初步预警单元，初步分析单元对水位、流量、风速、图像数据进行分析，将分析结果发送到初步预警单元，初步预警单元根据分析结果生成预警指令，监测站分析预警模块将分析结果、预警指令存储到监测站数据存储单元，监测站数据存储单元并将预警指令通过监测站通信模块发送到移动终端，持有移动终端的巡视员根据预警指令到监测点进行查看并进行处理。同时，监测站数据存储单元通过监测站通信模块将监测点水位、流量、风速，图像数据、分析结果传输到监控中心子系统。
泵站子系统用于监测雨水泵工作情况。泵站子系统包括雨水泵，泵站工作数据采集单元，泵站信息存储单元、雨水泵控制单元和泵站通信模块，泵站工作数据采集单元采集泵站内的所有雨水泵的工作信息并发送到泵站信息存储单元，雨水泵的工作信息包括开启状态、工作状态、故障信息等。泵站子系统将雨水泵的工作信息通过泵站通信模块传输给监控中心子系统。
入河口闸门子系统用于监测入河口闸门开启程度。入河口闸门子系统包括入河口闸门、闸门开启信息采集单元、闸门开启信息存储单元、闸门启动控制单元和闸门通信模块，闸门开启信息采集单元采集入河口闸门开启程度数据并发送到闸门开启信息存储单元进行存储，入河口闸门子系统将入河口闸门开启程度信息通过闸门通信模块传输到监控中心子系统。
监控中心子系统用于对接收到的多个监测站子系统、泵站子系统、河口闸门子系统的数据进行分析，进行泵站工作调度、入河闸门的开启关闭操作。监控中心子系统包括泵站调度模块、入河口闸门控制模块、信息存储模块、监控中心分析预警模块和监控中心通信模块，信息存储模块将监测站子系统传输的监测点水位、流量、风速，图像数据、分析结果、雨水泵的工作信息、入河口闸门开启程度信息进行存储，当出现异常降雨时，监控中心分析预警模块调用与降雨对应地区的数据信息进行分析，得到分析结果，根据分析结果产生进行泵站工作调度指令和/或闸门调整指令，用于调整雨水泵开启数量和工作效率、入河口闸门的开启程度。将泵站工作调度指令通过泵站通信模块发送到泵站子系统，闸门调整指令通过闸门通信模块发送到入河口闸门子系统，并将泵站工作调度指令和闸门调整指令通过监控中心通信模块发送到移动终端。移动终端的持有巡防员进行工作指令执行情况的检查，保证雨水泵、入河口闸门按照命令正确执行。
云服务器子系统用于分析历史降雨数据提前做好排水预防工作。云服务器子系统包括云数据存储模块、云数据分析预警模块和云服务器通信模块，云数据存储模块用于存储同期区域的所有历史降雨信息、地域地理特征信息、排水设施建设信息、雨情分析处理数学模型、天气预报信息，云服务器子系统通过云服务器通信模块与气象站进行信息交互，获取近期降雨预报信息。云数据分析预警模块调取降雨预报信息、历史降雨信息、地域地理特征信息、排水设施建设信息进行分析，结合雨情分析处理数学模型获得排水预防方案。云服务器子系统通过监控中心通信模块将预警方案传输到监控中心子系统，监控中心子系统根据预警方案提前进行泵站工作调度、入河闸门的开启关闭操作安排。
进一步优化方案，图像采集装置采用防水高清摄像头。
进一步优化方案，监测点通信模块、监测站通信模块、泵站通信模块、闸门通信模块均采用5G网络。
进一步优化方案，监控中心通信模块和云服务器通信模块采用无线传输网络。
进步优化方案，移动终端安装接收预警信息软件。
进一步优化方案，入河口闸门为电控闸门。
本发明提供的智慧排水系统工作过程为：监测点子系统对降雨雨量、风速、排水管网流量、水位、排水道入口是否通畅等情况进行监测，采集排水管管道入口一定区域内的雨水深度、排水管道内的水位、排水管内部和排水管入口处雨水的流速、风速数据，并将数据传输到监测站子系统，监测站子系统对水位、流量、风速等信息进行分析，生成第一预警发送到移动终端，由移动终端的持有巡视员根据预警信息前往预警信息中指示的地点进行查看，如果排水口被固体物阻塞则清理阻塞物或者将排水管口的盖子打开，增加雨水进行排水管道的速度。同时，监测站子系统将监测点水位、流量、风速，图像数据、分析结果传输到监控中心子系统。监控中心子系统获取多个监测站子系统发送的信息以及泵站子系统、入河口闸门子系统发送的泵站工作信息和入河口闸门的工作信息，综合降雨情况和总体排水情况，对不同区域的泵站工作进行调度以及对入河口闸门开启情况进行调整，并生成泵站工作调度指令和闸门调整指令并将泵站工作调度指令和闸门调整指令发送至移动终端，持有移动终端的巡视员到泵站工作调度指令和闸门调整指令中所指出的泵站或者入河口闸门处，查看泵站的工作情况和闸门开启情况。云服务器子系统根据历史降雨信息、地域地理特征信息、排水设施建设信息并结合天气预报信息，对可能出现的城市排水进行预判，获得排水预防方案并发送至监控中心子系统，监控中心子系统根据排水预防方案提前进行泵站工作调度和入河闸门开启大小的调整，提前做好区域防涝安排。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智慧排水系统，用于城市雨水智能调度排放，其特征在于：包括云服务器子系统、监控中心子系统、监测站子系统、监测点子系统、泵站子系统、入河口闸门子系统和移动终端，
所述云服务器子系统，用于分析历史降雨数据并提出预警；
所述监控中心子系统，用于根据降雨信息、排水设施情况进行智能排水调控；
所述监测站子系统，用于分析排水管网信息发出初步预警；
所述监测点子系统，用于采集所述排水管网信息、天气数据；
所述泵站子系统，用于监测雨水泵工作；
所述入河口闸门子系统，用于监测入河口闸门开启情况；
所述移动终端，用于接收所述监控中心子系统和所述监测站子系统发出的指令；
所述云服务器子系统与所述监控中心子系统进行信息交互，所述监控中心子系统分别与所述监测站子系统、所述泵站子系统、所述入河口闸门子系统、所述移动终端连接，所述监测站子系统分别与所述监测点子系统、所述移动终端连接。
2.根据权利要求1所述的智慧排水系统，其特征在于：所述监测点子系统包括传感器模块、图像采集装置、监测点数据存储单元和监测点通信单元，所述传感器模块和所述图像采集装置分别与所述监测点数据存储单元连接，所述监测点数据存储单元通过监测点通信单元与所述监测站子系统连接。
3.根据权利要求1所述的智慧排水系统，其特征在于：所述监测站子系统包括监测站通信模块、监测站数据存储单元、监测站分析预警模块，所述监测站数据存储单元接收所述监控点子系统传输的信息并进行存储，所述监测站分析预警模块调取所述监测站数据存储单元存储的信息进行分析，获得分析结果，根据所述分析结果生成预警指令并进行存储，将预警指令通过所述监测站通信模块传输到所述移动终端；所述监测站数据存储单元通过所述监测站通信模块与所述监控中心子系统连接。
4.根据权利要求1所述的智慧排水系统，其特征在于：所述泵站子系统包括雨水泵、泵站工作数据采集单元、泵站信息存储单元、雨水泵控制单元和泵站通信模块，所述泵站工作数据采集单元采集所述雨水泵的工作信息并传输所述雨水泵工作信息到所述泵站信息存储单元，所述泵站信息存储单元通过所述泵站通信模块与所述监控中心子系统连接，所述雨水泵控制单元通过所述泵站通信模块与所述监控中心子系统连接。
5.根据权利要求1所述的智慧排水系统，其特征在于：所述入河口闸门子系统包括入河口闸门、闸门开启信息采集单元、闸门开启信息存储单元、闸门启动控制单元和闸门通信模块，所述闸门开启信息采集单元用于采集入河口闸门开启程度数据并发送到所述闸门开启信息存储单元进行存储，所述闸门开启信息存储单元通过所述闸门通信模块与所述监控中心子系统连接，闸门启动控制单元用于接收所述监控中心子系统发出的闸门调整指令。
6.根据权利要求1所述的智慧排水系统，其特征在于：所述监控中心子系统包括泵站调度模块、入河口闸门控制模块、信息存储模块、监控中心分析预警模块和监控中心通信模块，所述信息存储模块分别与所述监测站子系统、所述泵站子系统、所述河口闸门子系统连接，所述监控中心分析预警模块与所述信息存储模块连接，所述监控中心分析预警模块分别与所述泵站调度模块、所述入河口闸门控制模块连接，所述泵站调度模块与所述泵站子系统连接，所述入河口闸门控制模块与所述河口闸门子系统进行连接，所述信息存储模块通过监控中心通信模块与所述移动终端连接。
7.根据权利要求1所述的智慧排水系统，其特征在于：所述云数据存储模块、云数据分析预警模块和云服务器通信模块，所述云数据存储模块用于存储历史降雨信息、雨情分析处理数学模型和天气预报信息，所述云数据分析预警模块调取所述历史降雨信息、天气预报信息结合所述雨情分析处理数学模型获得排水预防方案，存储所述排水预防方案到所述云数据存储模块，所述云数据存储模块通过监控中心通信模块将所述排水预防方案传输到所述检控中心子系统，所述云数据存储模块通过云服务器通信模块与气象站连接，采集所述天气预报信息。
8.根据权利要求2所述的智慧排水系统，其特征在于：所述传感器模块包括水位传感器、流量传感器、风速传感器，所述水位传感器固定设置在排水管道内部和周围，所述流量传感器固定设置在所述排水管道水位入口和内部，所述风速传感器固定设置在所述排水管道的路面上。
9.根据权利要求2所述的智慧排水系统，其特征在于：所述图像采集装置采用防水高清摄像头。
10.根据权利要求1所述的智慧排水系统，其特征在于：所述移动终端安装接收预警信息软件。
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