CN113914269A - 一种暗渠智能监测控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能水务领域，特别涉及一种暗渠智能监测控制系统及方法。系统包括水质监测模块：监测暗渠中氨氮浓度、COD浓度的数据；水位监测模块：通过液位计监测污水闸门前后的水位高度；闸门工作状态判断模块：根据水质、水位监测数据，以及暗渠智能监测控制逻辑关系，判断污水闸门、雨水闸门的工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令；闸门自动控制模块：根据指令污水端、雨水闸门进行自动控制；水质监测模块设置在暗渠的上游，排口设置在在暗渠的下游，排口包括污水闸门、雨水闸门，污水闸门连通污水系统，雨水闸门连通河道，水位监测模块设置在污水闸门上。本发明将远程感知和自动控制进行结合，提高了应急响应效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能水务领域，特别涉及一种暗渠智能监测控制系统及方法。
背景技术
暗渠环境复杂，容易成为藏污纳垢的隐蔽区，目前，大部分暗渠都是直排至河道，或者通过截流措施，输送至污水系统，存在以下难题：
1.直排入河：一旦下雨便会将污染物重新冲回河道，从而导致河流污染；
2.截流至污水系统：暗渠水质较好时，稀释污水系统，导致污水系统中COD浓度较低，影响污水处理效率。
现有的水质监测通过实时监测暗渠水质，一旦发现水质异常，则通知相关责任人员，现场截污或者通过抽水泵收集污水，从而避免污染入河。这样操作响应不及时、效率低。现有模式通过发送监测异常信息，通知相关人员现场处理问题，当人员到达现场时，可能已经污染了河流。
发明内容
本发明提供一种暗渠智能监测控制系统及方法，旨在解决现有暗渠水质监测处理响应不及时、效率低的问题。
本发明提供一种暗渠智能监测控制系统，包括：
水质监测模块：监测暗渠中氨氮浓度、COD浓度的数据，并实时发送给监测控制中心模块；
水位监测模块：通过液位计监测污水闸门前后的水位高度，并实时发送给监测控制中心模块；
监测控制中心模块包括闸门工作状态判断模块、闸门自动控制模块；
闸门工作状态判断模块：根据水质、水位监测数据，以及暗渠智能监测控制逻辑关系，判断污水闸门、雨水闸门的工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令；
闸门自动控制模块：根据指令污水端、雨水闸门进行自动控制；
所述水质监测模块设置在暗渠的上游，排口设置在在暗渠的下游，所述排口包括污水闸门、雨水闸门，所述污水闸门连通污水系统，所述雨水闸门连通河道，所述水位监测模块设置在污水闸门上。
作为本发明的进一步改进，所述暗渠智能监测控制逻辑关系包括以下判断关系：
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为截污状态；
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为容忍状态；
暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度达标时，排口为排放状态；
所述排口容忍状态为对雨水进行调蓄，所述排口截污状态为将雨水排放至污水系统，所述排口排放状态为将雨水直排入河道。
作为本发明的进一步改进，所述排口各状态下，闸门的控制状态包括：
排口容忍状态时，关闭自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门；
排口截污状态时，关闭自动控制雨水闸门，开启自动控制污水闸门；
排口排放状态时，开启自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门。
作为本发明的进一步改进，所述水质监测模块、水位监测模块内部均设置有无线通信模组，所述水质监测模块、水位监测模块通过无线通信模组与监测控制中心模块建立数据传输，所述无线通讯模块包括GPRS模组、3G/4G/5G模组。
作为本发明的进一步改进，所述污水闸门通过弃流管连接至污水系统。
作为本发明的进一步改进，所述污水闸门可替换为潜污泵。
作为本发明的进一步改进，所述闸门自动控制模块包括PLC控制系统，所述闸门自动控制模块通过PLC控制系统对污水闸门、雨水闸门进行自动控制。
本发明的一种暗渠智能监测控制方法，包括以下步骤：
S1.水质监测流程：监测暗渠中氨氮浓度、COD浓度的数据，并将数据实时发送；
S2.水位监测流程：通过液位计监测污水闸门前后的水位高度，并将水位高度实时发送；
S3.闸门工作状态判断流程：根据水质、水位监测数据，以及暗渠智能监测控制逻辑关系，判断污水闸门、雨水闸门的工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令；
S4.闸门自动控制流程：根据指令污水端、雨水闸门进行自动控制。
作为本发明的进一步改进，所述暗渠智能监测控制逻辑关系包括以下判断步骤：
a1.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
a2.暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
a3.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为截污状态；
a4.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
a5.暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
a6.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为容忍状态；
a7.暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度达标时，排口为排放状态；
所述排口容忍状态为对雨水进行调蓄，所述排口截污状态为将雨水排放至污水系统，所述排口排放状态为将雨水直排入河道。
作为本发明的进一步改进，所述排口各状态下，闸门的控制步骤包括：
b1.排口容忍状态时，关闭自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门；
b2.排口截污状态时，关闭自动控制雨水闸门，开启自动控制污水闸门；
b3.排口排放状态时，开启自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门。
本发明的有益效果是：提高应急响应效率，将远程感知和自动控制进行结合，当水质数据出现异常时，立即自动启动应急处置模式，将突发污水截流进入污水管，无需等待人员过来处理，从而提高应急响应效率。
附图说明
图1是本发明一种暗渠智能监测控制系统的结构框图；
图2是本发明一种暗渠智能监测控制系统实际应用中的结构示意图；
图3是本发明一种暗渠智能监测控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明的一种暗渠智能监测控制系统，包括：
水质监测模块：监测暗渠中氨氮浓度、COD浓度的数据，并实时发送给监测控制中心模块；
水位监测模块：通过液位计监测污水闸门前后的水位高度，并实时发送给监测控制中心模块；
监测控制中心模块包括闸门工作状态判断模块、闸门自动控制模块；
闸门工作状态判断模块：根据水质、水位监测数据，以及暗渠智能监测控制逻辑关系，判断污水闸门、雨水闸门的工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令；
闸门自动控制模块：根据指令污水端、雨水闸门进行自动控制；
水质监测模块设置在暗渠的上游，排口设置在在暗渠的下游，排口包括污水闸门、雨水闸门，所述污水闸门连通污水系统，雨水闸门连通河道，水位监测模块设置在污水闸门上。
水质监测模块、水位监测模块内部均设置有无线通信模组，水质监测模块、水位监测模块通过无线通信模组与监测控制中心模块建立数据传输，无线通讯模块包括GPRS模组、3G/4G/5G模组。
闸门自动控制模块包括PLC控制系统，闸门自动控制模块通过PLC控制系统对污水闸门、雨水闸门进行自动控制。
暗渠智能监测控制系统主要应用于旱季截污以及雨季初雨弃流，实现雨水排口的精细化水质管控。通过在暗渠中设置水质监测设备以及自动控制雨水闸门、污水闸门，并建设弃流管连接至污水系统。系统根据氨氮、COD水质监测数据，控制各闸门开启与关闭状态，具体控制逻辑关系如下表：
| 暗渠氨氮浓度 | 暗渠COD浓度 | 污水闸前水位 | 污水闸后水位 | 排口状态 |
| 超标 | 超标 | 超高 | 超高 | 容忍 |
| 达标 | 超标 | 超高 | 超高 | 容忍 |
| 超标 | 达标 | 超高 | 超高 | 容忍 |
| 超标 | 超标 | 低标 | 低标 | 截污 |
| 达标 | 超标 | 低标 | 低标 | 截污 |
| 超标 | 达标 | 低标 | 低标 | 截污 |
| 达标 | 达标 | - | - | 排放 |
表1.暗渠智能监测控制系统控制逻辑关系表
表1中，各排口状态表示水体流向：
截污：污水排放至污水系统；
排放：直排入河；
容忍：调蓄。
对应排口状态，闸门控制过程如下：
截污：关闭自动控制雨水闸门，开启自动控制污水闸门；
排放：开启自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门；
容忍：关闭自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门。
系统根据暗渠水质传感设备监测到的水质情况，进行智能截污。旱流时，若监测到水质劣于地表水环境质量标准五类，系统自动控制污水流入市政污水管网中，从而进入水质净化厂。若监测数据符合或者优于地表五类水质标准，系统则自动控制水流向河道。雨季时，系统根据液位数据进行初期雨水截流。当液位计监测到管网水位高于闸门时，即超过污水管排水能力，系统自动控制水流向河道。
本发明的一种暗渠智能监测控制方法，包括以下步骤：
S1.水质监测流程：监测暗渠中氨氮浓度、COD浓度的数据，并将数据实时发送；
S2.水位监测流程：通过液位计监测污水闸门前后的水位高度，并将水位高度实时发送；
S3.闸门工作状态判断流程：根据水质、水位监测数据，以及暗渠智能监测控制逻辑关系，判断污水闸门、雨水闸门的工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令；
S4.闸门自动控制流程：根据指令污水端、雨水闸门进行自动控制。
其中暗渠智能监测控制逻辑关系判断步骤及闸门的控制步骤如表1。
本方法将水质自动监测与闸门自动化进行联动，实现精准截污；如图3，水质自动监测与闸门自动化进行联动原理如下：
(1)系统采集水质自动监测数据。水质自动监测设备通过4G等无线网络将监测数据传输至暗渠智能监测控制系统。
(2)闸门工作状态判断。根据水质监测数据以及暗渠智能监测控制系统控制逻辑表，判断各闸门工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令。
(3)闸门自动控制。根据指令，通过PLC控制系统对闸门进行自动控制。具体逻辑如表1。
本方法通过在暗渠设置自动控制闸门，并监测暗渠水质情况，将水质监测数据与自动化闸门进行联动，一旦监测到水质劣于地表水五类时，系统立刻发出警报并自动控制闸门或潜污泵将污水导排至市政污水管网，当水质达到地表水五类及以上时，系统停止报警并恢复河水顺流。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种暗渠智能监测控制系统，其特征在于，包括：
水质监测模块：监测暗渠中氨氮浓度、COD浓度的数据，并实时发送给监测控制中心模块；
水位监测模块：通过液位计监测污水闸门前后的水位高度，并实时发送给监测控制中心模块；
监测控制中心模块包括闸门工作状态判断模块、闸门自动控制模块；
闸门工作状态判断模块：根据水质、水位监测数据，以及暗渠智能监测控制逻辑关系，判断污水闸门、雨水闸门的工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令；
闸门自动控制模块：根据指令污水端、雨水闸门进行自动控制；
所述水质监测模块设置在暗渠的上游，排口设置在在暗渠的下游，所述排口包括污水闸门、雨水闸门，所述污水闸门连通污水系统，所述雨水闸门连通河道，所述水位监测模块设置在污水闸门上。
2.根据权利要求1所述的暗渠智能监测控制系统，其特征在于，所述暗渠智能监测控制逻辑关系包括以下判断关系：
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为截污状态；
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为容忍状态；
暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度达标时，排口为排放状态；
所述排口容忍状态为对雨水进行调蓄，所述排口截污状态为将雨水排放至污水系统，所述排口排放状态为将雨水直排入河道。
3.根据权利要求2所述的暗渠智能监测控制系统，其特征在于，所述排口各状态下，闸门的控制状态包括：
排口容忍状态时，关闭自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门；
排口截污状态时，关闭自动控制雨水闸门，开启自动控制污水闸门；
排口排放状态时，开启自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门。
4.根据权利要求1所述的暗渠智能监测控制系统，其特征在于，所述水质监测模块、水位监测模块内部均设置有无线通信模组，所述水质监测模块、水位监测模块通过无线通信模组与监测控制中心模块建立数据传输，所述无线通讯模块包括GPRS模组、3G/4G/5G模组。
5.根据权利要求1所述的暗渠智能监测控制系统，其特征在于，所述污水闸门通过弃流管连接至污水系统。
6.根据权利要求1所述的暗渠智能监测控制系统，其特征在于，所述污水闸门可替换为潜污泵。
7.根据权利要求1所述的暗渠智能监测控制系统，其特征在于，所述闸门自动控制模块包括PLC控制系统，所述闸门自动控制模块通过PLC控制系统对污水闸门、雨水闸门进行自动控制。
8.一种暗渠智能监测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.水质监测流程：监测暗渠中氨氮浓度、COD浓度的数据，并将数据实时发送；
S2.水位监测流程：通过液位计监测污水闸门前后的水位高度，并将水位高度实时发送；
S3.闸门工作状态判断流程：根据水质、水位监测数据，以及暗渠智能监测控制逻辑关系，判断污水闸门、雨水闸门的工作状态，并通过控制专网传输闸门开启或关闭指令；
S4.闸门自动控制流程：根据指令污水端、雨水闸门进行自动控制。
9.根据权利要求8所述的暗渠智能监测控制方法，其特征在于，所述暗渠智能监测控制逻辑关系包括以下判断步骤：
a1.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
a2.暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为容忍状态；
a3.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位超高、污水闸后水位超高时，排口为截污状态；
a4.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
a5.暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度超标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为截污状态；
a6.暗渠氨氮浓度超标、暗渠COD浓度达标、污水闸前水位低标、污水闸后水位低标时，排口为容忍状态；
a7.暗渠氨氮浓度达标、暗渠COD浓度达标时，排口为排放状态；
所述排口容忍状态为对雨水进行调蓄，所述排口截污状态为将雨水排放至污水系统，所述排口排放状态为将雨水直排入河道。
10.根据权利要求8所述的暗渠智能监测控制方法，其特征在于，所述排口各状态下，闸门的控制步骤包括：
b1.排口容忍状态时，关闭自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门；
b2.排口截污状态时，关闭自动控制雨水闸门，开启自动控制污水闸门；
b3.排口排放状态时，开启自动控制雨水闸门，关闭自动控制污水闸门。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220111 |