CN113742873B - 智慧化城市排水管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智慧化城市排水管理系统，属于城市排水管理技术领域，包括服务器，服务器通信连接有建模模块和流量监控模块；通过建模模块建立排水管网显示模型，将排水管网显示模型发送到数据库中进行储存；所述流量监控模块用于对排水管网中的水体流量进行监控，具体方法包括：实时获取排水管网中的水体流量和当日实时降雨量，整合并标记为流量输入数据，建立流量监控模型，将流量输入数据输入到流量监控模型中，获得未来时间T内的水体流量，标记为预估流量，设置排水量警戒值，获取预估流量超过排水量警戒值的流量检测点，在排水管网显示模型中进行标记，检测对应流量检测点是否位于感应区域内。
Description
技术领域
本发明属于城市排水管理技术领域，具体是智慧化城市排水管理系统。
背景技术
城市排水系统主要涉及排水管道、泵站、闸门、污水处理厂等设施，受天气、排水户、泵站上下游联动、管道漏损等因素影响；但是目前在城市排水管网中水体流量的管理过程中，仅仅通过检测的数据来进行管理，具有不够直观的问题，因为有些时候，工作人员仅仅通过文字数据是很难有个直观地了解，部分重要信息等不到重视；还有部分的污水处理厂因为各种原因会出现将不达标的污水排进城市排水管网中，因此需要对污水处理厂排出的污水进行检测；同时因为部分的城市排水管网老旧，会出现大量的水资源浪费。
发明内容
本发明提供了智慧化城市排水管理系统，用于解决在城市排水管网中水体流量的管理过程中，仅仅通过检测的数据来进行管理，具有不够直观的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
智慧化城市排水管理系统，包括服务器，服务器和数据库之间通信连接，服务器通信连接有建模模块和流量监控模块；
通过建模模块建立排水管网显示模型，将排水管网显示模型发送到数据库中进行储存；
所述流量监控模块用于对排水管网中的水体流量进行监控，具体方法包括：
实时获取排水管网中的水体流量和当日实时降雨量，整合并标记为流量输入数据，建立流量监控模型，将流量输入数据输入到流量监控模型中，获得未来时间T内的水体流量，标记为预估流量，设置排水量警戒值，获取预估流量超过排水量警戒值的流量检测点，在排水管网显示模型中进行标记，检测对应流量检测点是否位于感应区域内，当检测到流量检测点没有位于感应区域内时，不进行操作；
当检测到流量检测点位于感应区域内时，获取对应的视频监控点，并对视频监控点进行标记。
进一步地，通过建模模块建立排水管网显示模型的方法包括：
根据城市排水管网图建立排水管网三维模型，建立标准模块库，获取城市排水管网图中具有的结构名称和对应的功能性质，从标准模块库中获取对应的标准结构块，将标准结构块添加到排水管网三维模型中的对应位置上，并进行对应的标准结构块命名；
在城市排水管网中设置若干个视频监控点，获取每个监控摄像头的监控信息，根据每个监控摄像头的监控范围，在排水管网三维模型中设置感应区域，建立感应区域与对应摄像头的快速连接通道，将建立完快速连接通道的排水管网三维模型标记为排水管网显示模型；
当点击到排水管网显示模型中感应区域内时，获取点击点的坐标，根据点击点的坐标匹配到对应的感应区域，连接对应摄像头的监控画面。
进一步地，建立标准模块库的方法包括：
从互联网中获取城市排水管网中具有的结构名称和对应的功能性质，根据获取的结构名称和对应的功能性质建立标准结构块，建立标准结构块的对照表和初级储存库，将标准结构块的对照表和标准结构块发送到初级储存库中进行储存，将初级储存库标记为标准模块库。
进一步地，所述服务器还通信连接有水质监控模块和渗漏检测模块；
所述水质监控模块用于对连通污水处理厂的排水管内的水质进行监控；
所述渗漏检测模块用于检测排水管网的渗漏信息。
进一步地，水质监控模块对连通污水处理厂的排水管内的水质进行监控的方法包括：
在连通污水处理厂的排水管内设置若干个水质检测点，并在排水管网显示模型中进行水质检测点更新，将水质检测点标记为i，获取每个水质检测点的水质评分Pi，根据公式
获得污水处理厂平均评分Ps，设置水质评分警戒值G，将污水处理厂平均评分Ps与水质评分警戒值G进行比较，将污水处理厂平均评分Ps超过水质评分警戒值G的污水处理厂在排水管网显示模型中进行标记。
进一步地，渗漏检测模块检测排水管网的渗漏信息的方法包括：
在排水管上螺旋缠绕一根感温光纤，将感温光纤与测温主机相连接，将感温光纤添加到排水管网显示模型中，设置加热单元，通过加热单元对感温光纤区域进行加热，再通过测温主机实时检测排水管网的渗漏信息，当检测到渗漏时，获取对应的渗漏点，并标记在排水管网显示模型中的对应位置上。
进一步地，通过加热单元对感温光纤区域进行加热的方法包括：
在感温光纤外侧设置加热导线，实时获取管道内水体的温度和管道外侧的温度，建立温度坐标系，将获取到的管道内水体的温度和管道外侧的温度输入到温度坐标系中，并实时输出同一时间管道内水体的温度和管道外侧的温度之间的温度差值，设置感温光纤检测红线；
当温度差值不低于感温光纤检测红线时，不进行操作；
当温度差值低于感温光纤检测红线时，生成加热信号，加热导线进行加热，升高管道外侧的温度。
进一步地，在排水管上螺旋缠绕一根感温光纤的方法包括顺时针缠绕和逆时针缠绕。
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简单的介绍，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为本发明原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
如图1所示，智慧化城市排水管理系统，包括建模模块、流量监控模块、水质监控模块、数据库、渗漏检测模块和服务器；
所述建模模块用于建立排水管网显示模型，具体方法包括：
获取城市排水管网图，根据获取的城市排水管网图建立排水管网三维模型，建立的仅仅是水管的三维模型，可以使用Autodesk Civil3d软件进行建模，建立标准模块库，获取城市排水管网图中具有的结构名称和对应的功能性质，从标准模块库中获取对应的标准结构块，将标准结构块添加到排水管网三维模型中的对应位置上，并进行对应的标准结构块命名，例如标准结构块对应的是某某水厂，则标准结构块的名称即为某某水厂；
在城市排水管网中设置若干个视频监控点，用于对排水管网进行监控，一般设置在排水管网的出水口、进水口、流量检测点、露天管网的位置，需要时排水管内也可设置；
获取每个监控摄像头的监控信息，监控信息包括摄像头型号、监控区域等信息，根据每个监控摄像头的监控范围，在排水管网三维模型中设置感应区域，感应区域与监控摄像头的监控范围相同，建立感应区域与对应摄像头的快速连接通道，快速连接通道就是当点击感应区域时，会直接跳转到对应摄像头的监控画面，将建立完快速连接通道的排水管网三维模型标记为排水管网显示模型，将排水管网显示模型发送到数据库中进行储存；
当点击到排水管网显示模型中感应区域内时，获取点击点的坐标，根据点击点的坐标匹配到对应的感应区域，连接对应摄像头的监控画面；
通过视频监控点与排水管网三维模型之间的相互配合，使得工作人员可以直观地观察到监控点的真实情况，因为有些时候，工作人员仅仅通过文字数据是很难有个直观地了解，部分重要信息等不到重视；
建立标准模块库的方法包括：
从互联网中获取城市排水管网中具有的结构名称和对应的功能性质，城市排水管网中具有的结构名称指的是在城市排水管网中拥有的建筑、结构、部件等，例如：城市排水管网中具有污水处理厂、水厂、流量检测点、水质检测点等，对应的功能性质指的是对应的结构具有的功能，例如污水处理厂用于处理污水，流量检测点用于检测管网中的水体流量，水质检测点用于检测管网中的水质质量，
根据获取的结构名称和对应的功能性质建立标准结构块，标准结构块即为同名称、同功能的结构使用统一的结构块，结构块为三维模型，例如：所有的污水处理厂都使用相同的标准结构块，流量检测点都使用相同的标准结构块，通过使用统一的标准结构块，方便后续的建模和查看，更加地直观，具有立体感；建立标准结构块的对照表，方便查找，建立初级储存库，将标准结构块的对照表和标准结构块发送到初级储存库中进行储存，将初级储存库标记为标准模块库；
所述流量监控模块用于对排水管网中的水体流量进行监控，具体方法包括：
实时获取排水管网中的水体流量和当日实时降雨量，整合并标记为流量输入数据，建立流量监控模型，流量监控模型是通过神经网络模型进行训练建立的，以历史排水管网的流量信息为训练集进行训练，历史排水管网的流量信息包括排水管网中的水体流量、当日实时降雨量和对应的未来时间T内的水体流量，T为阈值，大于一小时；将流量输入数据输入到流量监控模型中，获得未来时间T内的水体流量，标记为预估流量，设置排水量警戒值，排水量警戒值是根据排水管网的设计要求进行设置的，获取预估流量超过排水量警戒值的流量检测点，在排水管网显示模型中进行标记，进行突出显示，便于工作人员发现，检测对应流量检测点是否位于感应区域内，当检测到流量检测点没有位于感应区域内时，不进行操作；
当检测到流量检测点位于感应区域内时，获取对应的视频监控点，并对视频监控点进行标记；
所述水质监控模块用于对连通污水处理厂的排水管内的水质进行监控，具体方法包括：
在连通污水处理厂的排水管内设置若干个水质检测点，并在排水管网显示模型中进行水质检测点更新，将水质检测点标记为i，对应的是检测同一个污水处理厂的水质检测点，其中i＝1、2、……、n，n为水质检测点的数量；获取每个水质检测点的水质评分Pi，水质评分Pi是根据水质检测中的各项目检测结果进行综合评分的，水质越差，评分越低，水质检测中的各项目包括pH值、BOD、总有机碳等，总有机碳是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标；BOD即生化需氧量是指在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量；根据公式
获得污水处理厂平均评分Ps，设置水质评分警戒值G，水质评分警戒值G根据当地水体排放规范进行设置，将污水处理厂平均评分Ps与水质评分警戒值G进行比较，将污水处理厂平均评分Ps超过水质评分警戒值G的污水处理厂在排水管网显示模型中进行标记；
所述渗漏检测模块用于检测排水管网的渗漏信息，具体方法包括：
在排水管上螺旋缠绕一根感温光纤，螺旋缠绕指的是沿着排水管顺时针或逆时针缠绕，将感温光纤与测温主机相连接，将感温光纤添加到排水管网显示模型中，设置加热单元，通过加热单元对感温光纤区域进行加热，通过测温主机实时检测排水管网的渗漏信息，当检测到渗漏时，获取对应的渗漏点，并标记在排水管网显示模型中的对应位置上，使工作人员更加直观的观察渗漏点位置，方便安排维修人员进行检修；
通过加热单元对感温光纤区域进行加热的方法包括：
在感温光纤外侧设置加热导线，实时获取管道内水体的温度和管道外侧的温度，建立温度坐标系，将获取到的管道内水体的温度和管道外侧的温度输入到温度坐标系中，并实时输出同一时间管道内水体的温度和管道外侧的温度之间的差值，将同一时间管道内水体的温度和管道外侧的温度之间的差值标记为温度差值，设置感温光纤检测红线，感温光纤检测红线由感温光纤的规格进行设置的，就是当温度差值低于感温光纤检测红线时，感温光纤的检测将会不灵敏，检测不准确；
当温度差值不低于感温光纤检测红线时，不进行操作；
当温度差值低于感温光纤检测红线时，生成加热信号，加热导线进行加热，升高管道外侧的温度，当出现渗漏时，温差将会很明显，增加感温光纤检测的灵敏度和准确度，解决随着季节性气候变化，水与周围土壤水体的温度梯度不断变化可能导致温度梯度很小，适用范围受到很大的限制，而通过加热单元的设置，即可解决上述问题。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
另对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (6)
1.智慧化城市排水管理系统，包括服务器和数据库，服务器和数据库之间通信连接，其特征在于，服务器通信连接有建模模块和流量监控模块；
通过建模模块建立排水管网显示模型，将排水管网显示模型发送到数据库中进行储存；
所述流量监控模块用于对排水管网中的水体流量进行监控，具体方法包括：
实时获取排水管网中的水体流量和当日实时降雨量，整合并标记为流量输入数据，建立流量监控模型，将流量输入数据输入到流量监控模型中，获得未来时间T内的水体流量，标记为预估流量，设置排水量警戒值，获取预估流量超过排水量警戒值的流量检测点，在排水管网显示模型中进行标记，检测对应流量检测点是否位于感应区域内，当检测到流量检测点没有位于感应区域内时，不进行操作；
当检测到流量检测点位于感应区域内时，获取对应的视频监控点，并对视频监控点进行标记；
所述服务器还通信连接有水质监控模块和渗漏检测模块；
所述水质监控模块用于对连通污水处理厂的排水管内的水质进行监控；
所述渗漏检测模块用于检测排水管网的渗漏信息；
水质监控模块对连通污水处理厂的排水管内的水质进行监控的方法包括：
在连通污水处理厂的排水管内设置若干个水质检测点，并在排水管网显示模型中进行水质检测点更新，将水质检测点标记为i，获取每个水质检测点的水质评分Pi，根据公式
获得污水处理厂平均评分Ps，设置水质评分警戒值G，将污水处理厂平均评分Ps与水质评分警戒值G进行比较，将污水处理厂平均评分Ps超过水质评分警戒值G的污水处理厂在排水管网显示模型中进行标记。
2.根据权利要求1所述的智慧化城市排水管理系统，其特征在于，通过建模模块建立排水管网显示模型的方法包括：
根据城市排水管网图建立排水管网三维模型，建立标准模块库，获取城市排水管网图中具有的结构名称和对应的功能性质，从标准模块库中获取对应的标准结构块，将标准结构块添加到排水管网三维模型中的对应位置上，并进行对应的标准结构块命名；
在城市排水管网中设置若干个视频监控点，获取每个监控摄像头的监控信息，根据每个监控摄像头的监控范围，在排水管网三维模型中设置感应区域，建立感应区域与对应摄像头的快速连接通道，将建立完快速连接通道的排水管网三维模型标记为排水管网显示模型；
当点击到排水管网显示模型中感应区域内时，获取点击点的坐标，根据点击点的坐标匹配到对应的感应区域，连接对应摄像头的监控画面。
3.根据权利要求2所述的智慧化城市排水管理系统，其特征在于，建立标准模块库的方法包括：
从互联网中获取城市排水管网中具有的结构名称和对应的功能性质，根据获取的结构名称和对应的功能性质建立标准结构块，建立标准结构块的对照表和初级储存库，将标准结构块的对照表和标准结构块发送到初级储存库中进行储存，将初级储存库标记为标准模块库。
4.根据权利要求1所述的智慧化城市排水管理系统，其特征在于，渗漏检测模块检测排水管网的渗漏信息的方法包括：
在排水管上螺旋缠绕一根感温光纤，将感温光纤与测温主机相连接，将感温光纤添加到排水管网显示模型中，设置加热单元，通过加热单元对感温光纤区域进行加热，再通过测温主机实时检测排水管网的渗漏信息，当检测到渗漏时，获取对应的渗漏点，并标记在排水管网显示模型中的对应位置上。
5.根据权利要求4所述的智慧化城市排水管理系统，其特征在于，通过加热单元对感温光纤区域进行加热的方法包括：
在感温光纤外侧设置加热导线，实时获取管道内水体的温度和管道外侧的温度，建立温度坐标系，将获取到的管道内水体的温度和管道外侧的温度输入到温度坐标系中，并实时输出同一时间管道内水体的温度和管道外侧的温度之间的温度差值，设置感温光纤检测红线；
当温度差值不低于感温光纤检测红线时，不进行操作；
当温度差值低于感温光纤检测红线时，生成加热信号，加热导线进行加热，升高管道外侧的温度。
6.根据权利要求4所述的智慧化城市排水管理系统，其特征在于，在排水管上螺旋缠绕一根感温光纤的方法包括顺时针缠绕和逆时针缠绕。
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