CN113532554A - 一种水务防倒流监测系统及其防倒流方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水务防倒流监测系统及其防倒流方法，其检测系统包括设置在管网中的控制阀，所述控制阀中设置有对泄水流体进行流量监测的流量传感器，流量传感器的输出端与信息采集器相连并传送流量信息，所述信息采集器通过水务网络与水务上位机相连；其防倒流方法，包括以下步骤：获取控制阀两侧水压信息；计算控制阀两侧压差；进行压差对比；调节控制阀；监测泄水口液体流量；流速信息上传至水务上位机；水务上位机将控制阀状态传送至移动处理端。本发明能够及时感知城市供水系统运行中出现的倒流点，通过防倒监测系统中的信息采集器将数据实时发送，通过水务上位机进行接收并通讯到所在区域的移动处理端，大大缩减了水务的应急处理时间。
Description
技术领域
本发明属于水务管网监控及控制领域，具体涉及一种水务防倒流监测系统及其防倒流方法。
背景技术
水务广义上是指由原水、供水、节水、排水、污水处理及水资源回收利用等构成的产业链。水务管网中防倒流环节备受社会所关注，防倒流环节不仅仅针对于生活饮用水管道，同样更是针对生活、生产合用管道以及工业污染物管道。
近年来，国家多次调整生活饮用水管道防回流污染措施的适用条件，并补充由生活饮用水及生活、生产合用管道供给回流污染高危场所和设备的防回流污染要求；加强倒流防止器、真空破坏器的设置要求，因此，目前急需一种水务防倒流监控系统对水务管网的节点进行监控并对管网进行防倒流控制。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种水务防倒流监测系统及其防倒流方法。
本发明的技术方案是：一种水务防倒流监测系统，包括设置在管网中的控制阀，所述控制阀中设置有对泄水流体进行流量监测的流量传感器，所述流量传感器的输出端与信息采集器相连并传送流量信息，所述信息采集器通过水务网络与水务上位机相连。
更进一步的，所述水务上位机通过通信网络与移动处理端相连。
更进一步的，所述信息采集器包括处理模块，所述流量传感器与处理模块数据接收端相连，所述处理模块的供电端与供电电源相连。
更进一步的，所述处理模块的控制输出端控制阀的控制电路连通，处理模块将控制信号发送到控制阀的控制电路中。
更进一步的，所述处理模块存储端与存储单元连通，处理模块中的数据信息存储到存储单元中。
更进一步的，所述处理模块还与警示单元相连。
更进一步的，所述处理模块与进行功能扩展的扩展模块相连。
一种水务防倒流监控系统的防倒流方法，包括以下步骤：
A.获取控制阀两侧水压信息
实时获取控制阀的上游管口处压力P1和下游管口处压力P2，并对P1、P2进行存储；
B.计算控制阀两侧压差
利用步骤A中的P1、P2，得到控制阀两侧压差值△P；
C.进行压差对比
将步骤B中得到的压差值△P与预设的临界压差值进行判断，如△P大于临界压差值，则未发生倒流现象，返回执行步骤A；如△P不大于临界压差值，则发生倒流现象，执行步骤D；
D.调节控制阀
对控制阀发出控制信号使其紧急关闭，泄水口打开；
E.监测泄水口液体流量
对泄水口的泄水流量进行实时监测，并存储流量信息；
F.流速信息上传至水务上位机
将存储的流量信息以及控制阀的位置信息实时传送至水务上位机；
G.水务上位机将控制阀状态传送至移动处理端
水务上位机读取上传数据，通过控制阀的位置信息得到控制阀所在区域的移动处理端，并将流量信息发送至对应的移动处理端上，移动处理端进行现场应急处理。
更进一步的，所述水务上位机中将控制阀位置标定到GIS系统中，并赋予每个控制阀唯一的信息标识位。
更进一步的，步骤F流速信息上传至水务上位机后，上位机还需要对控制阀的上游控制阀、下游控制阀进行遍历扫描。
本发明能够及时感知城市供水系统运行中出现的倒流点，通过防倒监测系统中的信息采集器将数据实时发送，通过水务上位机进行接收并通讯到所在区域的移动处理端，大大缩减了水务的应急处理时间，实现智能化识别定位、跟踪监管等功能，避免倒流污染的扩散，保证城市水务的安全。
附图说明
图1 是本发明的安装示意图；
图2 是本发明的连接示意图；
图3 是本发明的方法流程图；
其中：
1 上游管口 2 下游管口
3 控制阀 4 泄水口
5 流量传感器 6 信息采集器
7 水务网络 8 水务上位机
9 通信网络 10 移动处理端
11 处理模块 12 供电电源
13 存储单元 14上游压力检测
15 下游压力检测 16 扩展模块
17 警示单元 171采集器显示屏
172采集器指示灯。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~3所示，一种水务防倒流监测系统，包括设置在管网中的控制阀3，所述控制阀3中设置有对泄水流体进行流量监测的流量传感器5，所述流量传感器5的输出端与信息采集器6相连并传送流量信息，所述信息采集器6通过水务网络7与水务上位机8相连。
所述水务上位机8通过通信网络9与移动处理端10相连。
所述信息采集器6包括处理模块11，所述流量传感器5与处理模块11数据接收端相连，所述处理模块11的供电端与供电电源12相连。
所述处理模块11的控制输出端控制阀3的控制电路连通，处理模块11将控制信号发送到控制阀3的控制电路中。
所述处理模块11存储端与存储单元13连通，处理模块11中的数据信息存储到存储单元13中。
所述处理模块11还与警示单元17相连。
所述处理模块11与进行功能扩展的扩展模块16相连。
优选的，所述警示单元17包括采集器显示屏171和采集器指示灯172。
其中，采集器显示屏171对流量传感器5检测到的液体流量信息进行数据显示，以便处理人员能够现场读取到泄水口4的液体流速。
其中，采集器指示灯172对于控制阀3的状态进行指示，控制阀3处于打开状态下，采集器指示灯172为常亮状态；控制阀3处于关闭状态下，采集器指示灯172为闪烁状态，从而直观的对控制阀3所处状态进行提示。
所述控制阀3的进水端与上游管口1连通，其出水端与下游管口2连通。
所述上游管口1或者控制阀3的进水端处设置有对进水压力进行检测的上游压力检测14。
对应的，下游管口2者控制阀3的出水端处设置有对进水压力进行检测的下游压力检测15。
所述上游压力检测14、下游压力检测15可以但不限于水压传感器或压力表。
所述上游压力检测14、下游压力检测15的压力数据传送至处理模块11中。
一种水务防倒流监控系统的防倒流方法，包括以下步骤：
A.获取控制阀两侧水压信息
实时获取控制阀3的上游管口1处压力P1和下游管口2处压力P2，并对P1、P2进行存储；
B.计算控制阀两侧压差
利用步骤A中的P1、P2，得到控制阀3两侧压差值△P；
C.进行压差对比
将步骤B中得到的压差值△P与预设的临界压差值进行判断，如△P大于临界压差值，则未发生倒流现象，返回执行步骤A；如△P不大于临界压差值，则发生倒流现象，执行步骤D；
D.调节控制阀
对控制阀3发出控制信号使其紧急关闭，泄水口4打开；
E.监测泄水口液体流量
对泄水口4的泄水流量进行实时监测，并存储流量信息；
F.流速信息上传至水务上位机
将存储的流量信息以及控制阀3的位置信息实时传送至水务上位机8；
G.水务上位机将控制阀状态传送至移动处理端
水务上位机8读取上传数据，通过控制阀3的位置信息得到控制阀3所在区域的移动处理端10，并将流量信息发送至对应的移动处理端10上，移动处理端10进行现场应急处理。
所述水务上位机8中将控制阀3位置标定到GIS系统中，并赋予每个控制阀2唯一的信息标识位。
步骤F流速信息上传至水务上位机后，上位机还需要对控制阀2的上游控制阀、下游控制阀进行遍历扫描。
所述水务上位机8中建立有针对控制阀3的位置数据库，其过程如下：
首先，将控制阀3的位置嵌入到GIS系统中，在GIS系统中对其进行位置显示；
然后，对每个控制阀3赋予唯一的标识位，并将标识位与GIS系统中的位置进行一一对应。
相应的，在上传该控制阀3的泄水口流量信息时，标识位一并发送，水务上位机8在读取数据时，识别到标识位后，将该数据标记在GIS系统中。
优选的，所述标识位处于流量信息的前端，在读取过程中先对标识位进行读取。
所述水务上位机8中建立有针对移动处理端10的数据库，其过程如下：
首先，将控制阀3按照所在地理位置进行成组划分；
然后，将多个移动处理端10存入到水务上位机8中；
最后，将一组控制阀对应到所在区域的移动处理端10中。
在该区域的控制阀3出现闭合的情况下，水务上位机8将数据信息发动到对应的移动处理端10中。
步骤C中临界压差值界定如下：
1、正常流动状态
进水端的供水压力总是高于出水端水的压力，水能很顺利流过控制阀作正向流动，这时进水端的水压与出水端水压存在一个压差△P，且△P=P1- P2≥临界压差值,泄水口处于关闭状态。
2、倒流状态
进水端的供水压力不高于出水端水的压力，水实现下游向上游的倒灌，控制阀中流体进行反向流动，这时进水端的水压与出水端水压存在一个压差△P，且△P=P1- P2＜临界压差值，需要紧急关闭控制阀，泄水口处于打开状态。
所述水务上位机8还实时对泄水流量进行一端时间内预测，其预测方法为在现有流速基础上乘以时间周期，得到一端时间内的流体通过量。
上述步骤中上位机还需要对控制阀2的上游控制阀、下游控制阀进行遍历扫描，其具体过程如下：
首先，得到紧急关闭的控制阀2的位置信息；
然后，在数据库中得到控制阀2的上下游从属关系；
最后，根据流量信息，对上下游的控制阀2进行联动控制，减少局部流速过急现象。
实施例一
一种水务防倒流监测系统，包括设置在管网中的控制阀3，所述控制阀3中设置有对泄水流体进行流量监测的流量传感器5，所述流量传感器5的输出端与信息采集器6相连并传送流量信息，所述信息采集器6通过水务网络7与水务上位机8相连。
所述水务上位机8通过通信网络9与移动处理端10相连。
所述信息采集器6包括处理模块11，所述流量传感器5与处理模块11数据接收端相连，所述处理模块11的供电端与供电电源12相连。
所述处理模块11的控制输出端控制阀3的控制电路连通，处理模块11将控制信号发送到控制阀3的控制电路中。
所述处理模块11存储端与存储单元13连通，处理模块11中的数据信息存储到存储单元13中。
所述处理模块11还与警示单元17相连。
所述处理模块11与进行功能扩展的扩展模块16相连。
优选的，所述警示单元17包括采集器显示屏171和采集器指示灯172。
其中，采集器显示屏171对流量传感器5检测到的液体流量信息进行数据显示，以便处理人员能够现场读取到泄水口4的液体流速。
其中，采集器指示灯172对于控制阀3的状态进行指示，控制阀3处于打开状态下，采集器指示灯172为常亮状态；控制阀3处于关闭状态下，采集器指示灯172为闪烁状态，从而直观的对控制阀3所处状态进行提示。
所述控制阀3的进水端与上游管口1连通，其出水端与下游管口2连通。
所述上游管口1或者控制阀3的进水端处设置有对进水压力进行检测的上游压力检测14。
对应的，下游管口2者控制阀3的出水端处设置有对进水压力进行检测的下游压力检测15。
所述上游压力检测14、下游压力检测15可以但不限于水压传感器或压力表。
所述上游压力检测14、下游压力检测15的压力数据传送至处理模块11中。
本实施例的系统部分，处理模块11还与扩展模块16相连通。
所述扩展模块16为计时器，所述计时器对上传的压力数据以及流量数据赋予时间值。
一种水务防倒流监控系统的防倒流方法，包括以下步骤：
A.获取控制阀两侧水压信息
实时获取控制阀3的上游管口1处压力P1和下游管口2处压力P2，并对P1、P2进行存储；
B.计算控制阀两侧压差
利用步骤A中的P1、P2，得到控制阀3两侧压差值△P；
C.进行压差对比
将步骤B中得到的压差值△P与预设的临界压差值进行判断，如△P大于临界压差值，则未发生倒流现象，返回执行步骤A；如△P不大于临界压差值，则发生倒流现象，执行步骤D；
D.调节控制阀
对控制阀3发出控制信号使其紧急关闭，泄水口4打开；
E.监测泄水口液体流量
对泄水口4的泄水流量进行实时监测，并存储流量信息；
F.流速信息上传至水务上位机
将存储的流量信息以及控制阀3的位置信息实时传送至水务上位机8；
G.水务上位机将控制阀状态传送至移动处理端
水务上位机8读取上传数据，通过控制阀3的位置信息得到控制阀3所在区域的移动处理端10，并将流量信息发送至对应的移动处理端10上，移动处理端10进行现场应急处理。
所述水务上位机8中将控制阀3位置标定到GIS系统中，并赋予每个控制阀2唯一的信息标识位。
步骤F流速信息上传至水务上位机后，上位机还需要对控制阀2的上游控制阀、下游控制阀进行遍历扫描。
所述水务上位机8中建立有针对控制阀3的位置数据库，其过程如下：
首先，将控制阀3的位置嵌入到GIS系统中，在GIS系统中对其进行位置显示；
然后，对每个控制阀3赋予唯一的标识位，并将标识位与GIS系统中的位置进行一一对应。
相应的，在上传该控制阀3的泄水口流量信息时，标识位一并发送，水务上位机8在读取数据时，识别到标识位后，将该数据标记在GIS系统中。
优选的，所述标识位处于流量信息的前端，在读取过程中先对标识位进行读取。
所述水务上位机8中建立有针对移动处理端10的数据库，其过程如下：
首先，将控制阀3按照所在地理位置进行成组划分；
然后，将多个移动处理端10存入到水务上位机8中；
最后，将一组控制阀对应到所在区域的移动处理端10中。
在该区域的控制阀3出现闭合的情况下，水务上位机8将数据信息发动到对应的移动处理端10中。
步骤C中临界压差值界定如下：
1、正常流动状态
进水端的供水压力总是高于出水端水的压力，水能很顺利流过控制阀作正向流动，这时进水端的水压与出水端水压存在一个压差△P，且△P=P1- P2≥临界压差值,泄水口处于关闭状态。
2、倒流状态
进水端的供水压力不高于出水端水的压力，水实现下游向上游的倒灌，控制阀中流体进行反向流动，这时进水端的水压与出水端水压存在一个压差△P，且△P=P1- P2＜临界压差值，需要紧急关闭控制阀，泄水口处于打开状态。
所述水务上位机8还实时对泄水流量进行一端时间内预测，其预测方法为在现有流速基础上乘以时间周期，得到一端时间内的流体通过量。
上述步骤中上位机还需要对控制阀2的上游控制阀、下游控制阀进行遍历扫描，其具体过程如下：
首先，得到紧急关闭的控制阀2的位置信息；
然后，在数据库中得到控制阀2的上下游从属关系；
最后，根据流量信息，对上下游的控制阀2进行联动控制，减少局部流速过急现象。
本实施例的防倒流方法中，信息采集器6上传的数据信息中还包括计时器赋予的时间信息。
相应的，所述时间信息与控制阀2的位置标识不相邻。
上传的数据信息可以但不限于以下形式：（位置标识，压差信息，流量信息，时间信息），（时间信息，压差信息，流量信息，位置标识）。
所述处理模块11可以但不限于Quark soc x1000处理器。
本发明能够及时感知城市供水系统运行中出现的倒流点，通过防倒监测系统中的信息采集器将数据实时发送，通过水务上位机进行接收并通讯到所在区域的移动处理端，大大缩减了水务的应急处理时间，实现智能化识别定位、跟踪监管等功能，避免倒流污染的扩散，保证城市水务的安全。
Claims (10)
1.一种水务防倒流监测系统，包括设置在管网中的控制阀（3），其特征在于：所述控制阀（3）中设置有对泄水流体进行流量监测的流量传感器（5），所述流量传感器（5）的输出端与信息采集器（6）相连并传送流量信息，所述信息采集器（6）通过水务网络（7）与水务上位机（8）相连。
2.根据权利要求1所述的一种水务防倒流监测系统，其特征在于：所述水务上位机（8）通过通信网络（9）与移动处理端（10）相连。
3.根据权利要求1所述的一种水务防倒流监测系统，其特征在于：所述信息采集器（6）包括处理模块（11），所述流量传感器（5）与处理模块（11）数据接收端相连，所述处理模块（11）的供电端与供电电源（12）相连。
4.根据权利要求3所述的一种水务防倒流监测系统，其特征在于：所述处理模块（11）的控制输出端控制阀（2）的控制电路连通，处理模块（11）将控制信号发送到控制阀（3）的控制电路中。
5.根据权利要求4所述的一种水务防倒流监测系统，其特征在于：所述处理模块（11）存储端与存储单元（13）连通，处理模块（11）中的数据信息存储到存储单元（13）中。
6.根据权利要求5所述的一种水务防倒流监测系统，其特征在于：所述处理模块（11）还与警示单元（17）相连。
7.根据权利要求1所述的一种水务防倒流监测系统，其特征在于：所述处理模块（11）与进行功能扩展的扩展模块（16）相连。
8.一种水务防倒流监控系统的防倒流方法，其特征在于：包括以下步骤：
（A）获取控制阀两侧水压信息
实时获取控制阀（3）的上游管口（1）处压力P1和下游管口（2）处压力P2，并对P1、P2进行存储；
（B）计算控制阀两侧压差
利用步骤（A）中的P1、P2，得到控制阀（3）两侧压差值△P；
（C）进行压差对比
将步骤（B）中得到的压差值△P与预设的临界压差值进行判断，如△P大于临界压差值，则未发生倒流现象，返回执行步骤（A）；如△P不大于临界压差值，则发生倒流现象，执行步骤（D）；
（D）调节控制阀
对控制阀（3）发出控制信号使其紧急关闭，泄水口（4）打开；
（E）监测泄水口液体流量
对泄水口（4）的泄水流量进行实时监测，并存储流量信息；
（F）流速信息上传至水务上位机
将存储的流量信息以及控制阀（3）的位置信息实时传送至水务上位机（8）；
（G）水务上位机将控制阀状态传送至移动处理端
水务上位机（8）读取上传数据，通过控制阀（3）的位置信息得到控制阀（3）所在区域的移动处理端（10），并将流量信息发送至对应的移动处理端（10）上，移动处理端（10）进行现场应急处理。
9.根据权利要求8所述的一种水务防倒流监控系统的防倒流方法，其特征在于：所述水务上位机（8）中将控制阀（3）位置标定到GIS系统中，并赋予每个控制阀（3）唯一的信息标识位。
10.根据权利要求8所述的一种水务防倒流监控系统的防倒流方法，其特征在于：步骤（F）流速信息上传至水务上位机后，上位机还需要对控制阀（3）的上游控制阀、下游控制阀进行遍历扫描。
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