CN113916467A - 一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法 - Google Patents

一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法,该系统包括储水筒、底座,所述储水筒安装在底座上。底座底部中心部位安装有称重传感器,储水筒固定在称重传感器上。底座内设有电磁阀、直接头、出水嘴;直接头安装在电磁阀的进口,出水嘴安装在电磁阀的出口,直接头固定在储水筒底部。三通接头的第一、第二接头连接出水嘴,三通接头的第三接头连接加水管。底座内设有液位继电器、中间继电器、数据无线传输模块。液位继电器连接液位探头,中间继电器分别连接电磁阀、液位继电器,数据无线传输模块连接称重传感器。采用本发明系统和方法,可以根据设定水位自动补水,自动计算渗水量,并生成报告;具备检测精度高、无需人员值守、省时省力的特点。

Description

一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法
技术领域
本发明一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法,适用于城市污水管道施工质量检测。
背景技术
城市污水管道中的污水如果渗漏严重,会污染地下水,对环境造成污染,还可能造成管道周围土的流失,使管道出现下沉、断裂、报废,甚至会造成路面下陷。因此,进行城市污水管道渗水量检测是管道施工质量控制、防止污水渗漏污染土壤和地下水的重要环节。《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2008就规定: 污水、雨污水合流管道及湿陷土、膨胀土、流砂地区的雨水管道,在回填之前必须进行闭水试验,即进行管道渗水量检测。
现有的检测过程为:将被测管段两端封闭后,从段内检查井口注水至规定深度,在水位线处的井壁上做出标记,肉眼观察,水位若低于标记则补水,使水位重回标记处,如此持续约30分钟,得到补水的总量,即为渗漏的总水量;再以此计算出单位管道长度、单位时间内的渗漏量则为管道渗水量。这种做法在检测过程中一直需要有人员值守,观察水位,手动补水,受人为因素影响大,检测精度不高,费时费力。
发明内容
为克服现有检测方法的不足,本发明提供一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法,采用该系统和方法,可以根据设定水位自动补水,自动计算渗水量,并生成报告;具备检测精度高、无需人员值守、省时省力的特点。
本发明采取的技术方案为:
一种城市污水管道渗水量智能检测系统,该系统包括储水筒、设有安装空间的底座,所述储水筒安装在底座上;
所述底座底部中心部位安装有称重传感器,储水筒固定在称重传感器上;
所述底座内设有电磁阀、直接头、出水嘴;
直接头安装在电磁阀的进口,出水嘴安装在电磁阀的出口,直接头固定在储水筒底部;
所述底座一侧设有三通接头,三通接头的第一、第二接头连接出水嘴,三通接头的第三接头连接加水管;
所述底座内设有液位继电器、中间继电器、数据无线传输模块;
液位继电器连接液位探头,中间继电器分别连接电磁阀、液位继电器,数据无线传输模块连接称重传感器。
所述储水筒由圆柱形筒体和方形不锈钢底板焊接而成,筒体底部和底板紧密贴合,中心线上设有3个螺孔,底板四周焊接有短裙板,筒体上沿设法兰。
所述底座为一不锈钢圆形底板,其四周焊接有短裙板,上表面焊接4片不锈钢围板,围板侧边相互连接,形成棱柱形安装空间。
所述称重传感器固定在传感器座上,传感器座固定在底座的底板上表面中心部位。
所述电磁阀、直接头、出水嘴各有2套,直接头通过左右两个螺孔固定在储水筒底板上;三通接头固定在底座的一侧围板上,三通接头的第一、第二接头向内,并通过软管与2个出水嘴相通,三通接头的第三接头向外,与加水管连通。
所述底座内设有电源模块,为电磁阀、液位继电器、中间继电器和数据无线传输模块供电。
所述液位探头使用时固定在检查井内的水位线处,当水位线低于探头,液位继电器接通电路,否则,断开电路;中间继电器与电磁阀和液位继电器相连,当液位继电器接通电路时,中间继电器动作,为电磁阀供电,电磁阀打开,储水筒中的水沿管路流出,否则,电磁阀关闭,水流阻断。
所述称重传感器用于感知储水筒及其内部储水的重量,由数据无线传输模块上传至云服务器;客户端访问云服务器,打开其中的检测程序进行基础数据设定和结果查询;云服务器能够对接收到的数据进行处理,通过表格和曲线进行数据展示,产生检测报告,供下载打印。
一种城市污水管道渗水量智能检测方法,包括以下步骤:
S1:将被测管段两端封闭后,从段内检查井口注水至规定深度,检测系统设置在检查井口,向储水筒内加入足量的水,保持通信通畅,打开检测程序,设定当前检测的基础数据;
S2:使液位探头从检查井口沿井壁缓缓降至水位线处,当电磁阀动作,固定液位探头,开始检测; S3:随着管段内水量不断渗漏,液位探头感知到检查井中水面低于设定位置,系统则开启电磁阀,使储水筒中的水流入检查井中,水位上升,当水面再次回到设定位置时,电磁阀关闭,水位停止上升,如此循环往复;
S4:在检查井中水位上下变化的过程中,系统每隔t1时间自动采集一次储水筒内的水量数据,准至1毫升,当本次检测采集到的数据个数不少于m个时,取包括当前数据在内的前m个数据进行计算,如果其中前m/2个数据的极差大于a1,后m/2个数据的极差小于a2时,则将当前水量作为计算起始水量,记为W0,当前时点作为计算起始时点,记为T0。
S5:设规定最短检测时长为T,则从起始时点开始算起,经历T时间以后,取包括当前数据在内的前n个数据进行计算,如果其中前n/2个数据的极差大于a3,后n/2个数据的极差小于a4时,则将当前水量作为计算终止水量,记为W1,当前时点作为计算终止时点,记为T1。关闭电源,结束本次检测。
本发明一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法,技术效果如下:
1)、检测系统用液位探头感知检查井中水位的变化,用继电器配合电磁阀实施自动补水,提高了补水的精准度,保证了检测结果的准确性,无需肉眼观察水位和手动补水,解放了人力,降低了劳动强度。
2)、在传感器两侧对称设置两套电磁阀、直接头和出水嘴,避免了偏心荷载对传感器测值准确性带来的不利影响。
3)、在算法中用前后相邻的2组数据的极差判断计算起止点的做法,前组数据极差大,表明系统正在补水,后组数据极差小,表明系统补水完毕,保证了计算起始水量和终止水量都是在系统补水动作结束的一致状态下获取,取值合理。
4)、检测系统所用装置的通体不锈钢设计,保证了装置在水环境下工作不生锈,美观、耐用。
5)、检测数据实时上传云服务器,通过客户端可以监控试验过程和结果,增加了检测结果的可靠性。
6)、智能检测方法克服了传统方法的不足,可以根据设定水位自动补水,自动计算渗水量,并生成报告,检测精度高,无需人员值守,省时省力。
附图说明
图1为本发明检测系统结构组成示意图。
图2为补水量变化过程线图。
图3为本发明检测系统电路控制示意图。
其中:1-称重传感器,2-传感器座,3-电磁阀,4-直接头,5-出水嘴,6-螺杆,7-储水筒,8-底座,9-电源模块,10-液位继电器,11-液位探头,12-中间继电器,13-三通接头,14-加水管,15-数据无线传输模块,16-云服务器,17-客户端,18-污水管,19-闭水塞,20-检查井。
具体实施方式
一种城市污水管道渗水量智能检测系统,如图1所示,系统包含称重传感器1、传感器座2、电磁阀3、直接头4、出水嘴5、螺杆6、储水筒7、底座8、电源模块9、液位继电器10、液位探头11、中间继电器12、三通接头13、加水管14、数据无线传输模块15、云服务器16和客户端17。
其中:水筒7由圆柱形筒体和方形不锈钢底板焊接而成,筒体底部和底板紧密贴合,中心线上设有3个螺孔,底板四周焊接有短裙板,筒体上沿设法兰。
底座8为一不锈钢圆形底板,其四周焊接有短裙板,上表面焊接4片不锈钢围板,围板侧边相互连接,形成棱柱形空间。
称重传感器1固定在传感器座2上,传感器座2固定在底座8的底板上表面中心部位。
电磁阀3、直接头4、出水嘴5各有2套,直接头4装在电磁阀3的进口,出水嘴5装在电磁阀3的出口,直接头4通过左右两个螺孔固定在储水筒7底板上;三通接头13固定在底座8的一侧围板上,第一、第二接头向内,并通过软管与2个出水嘴5相通,第三接头向外,与加水管14相连通。
由于储水筒7、直接头4、电磁阀3、出水嘴5、连接软管、三通接头13和加水管14 依次相连,并且在检测系统竖直架设在检查井20口的正常状态下,其所在安装高度依次降低,当储水筒7中加入水,电磁阀3打开,管路畅通,在水压作用下,水就会通过上述各部件形成的通道从加水管14的管口流出,加水管14的管口通向检查井20,水就进入检查井20内。
电源模块9、液位继电器10、中间继电器12、数据无线传输模块15固定在底座8的底板上表面,被围板包围其中;
电源模块9为220V转25V变压模块,为电磁阀3、液位继电器10、中间继电器12和数据无线传输模块15供电;
液位探头11与液位继电器10相连,使用时固定在检查井20内的水位线处,当水位线低于探头11,液位继电器10接通电路,否则,断开电路;中间继电器12与电磁阀3和液位继电器10 相连,当液位继电器10接通电路时,中间继电器12动作,为电磁阀3供电,电磁阀3打开,储水筒7中的水沿管路流出,否则,电磁阀3关闭,水流阻断。
称重传感器1与数据无线传输模块15通过数据线相连,储水筒7通过螺杆6固定在称重传感器1上,储水筒7及其内部储水的重量被称重传感器1感知,由数据无线传输模块15上传至云服务器16。客户端17可以访问云服务器16,打开其中的检测程序进行基础数据设定和结果查询。云服务器16可以对接收到的数据进行处理,通过表格和曲线进行数据展示,产生检测报告,供下载打印。
城市污水管道渗水量智能检测方法,包括以下步骤:
1):将被测管段两端封闭后,从段内检查井20口注水至规定深度,将装置架设在检查井20口,向储水筒7内加入足量的水,保持通信通畅,打开检测程序,设定当前检测的基础数据;
2):使液位探头11从检查井20口沿井壁缓缓降至水位线处,当听到电磁阀3动作的声音时,固定液位探头11,开始检测。
3):随着管段内水量不断渗漏,液位探头11感知到检查井20中水面低于设定位置,系统则开启电磁阀3,使储水筒7中的水流入检查井20中,水位上升,当水面再次回到设定位置时,电磁阀3关闭,水位停止上升,如此循环往复;
4):在检查井20中水位上下变化的过程中,系统每隔5秒钟自动采集一次储水筒7内的水量数据,准至1毫升,当本次检测采集到的数据个数不少于6个时,取包括当前数据在内的前6个数据进行计算,如果其中前3个数据的极差大于20毫升,后3个数据的极差小于10毫升时,则将当前水量作为计算起始水量,记为W0,当前时点作为计算起始时点,记为T0。
5):从起始时点开始算起,30分钟以后,取包括当前数据在内的前6个数据进行计算,如果其中前3个数据的极差大于20毫升,后3个数据的极差小于10毫升时,则将当前水量作为计算终止水量,记为W1,当前时点作为计算终止时点,记为T1。关闭电源,结束本次检测。
6):按下式计算渗水量q:q=(W0-W1)/(T1-T0)/L,式中:L为被测管段长度。
实施例:
某新建小区有一段地下污水管道需要检测渗水量,首先用2个闭水塞19对被测管段两端进行封堵,然后,从检查井20的井口向被测管段内注水至规定水位。接着,把管道渗水量检测系统架设到检查井20的井口,固定好液位探头11,打开装置电源,上下轻微移动液位探头11,听电磁阀3开合的声音,判断电磁阀3反应灵敏,即可准备检测。
该检测系统的称重传感器1选用SBT951压力传感器,带RS485数显仪表;电磁阀3选用DC24V电磁水阀;液位继电器10选用JYB-714 DC24V液位高低继电器;中间继电器12选用RXM2LB2BD 8脚DC24V5A小型继电器;数据无线传输模块15选用USR-GPRS-734数据传输模块。
检测过程中,随着渗漏量的增加,检测系统自动补水,维持液位的稳定,上下液位差约1mm。同时,系统每隔5秒钟采集一次筒中剩余水量,准至1毫升,以最初的基准水量减去当前剩余水量得出补水量,并以图形方式实时显示补水量的变化过程。系统以相同时间间隔下补水量的波动判断正在补水和停止补水状态,具体做法为:取补水量过程线上包括当前补水量数据在内的前6个数据进行计算,判断其满足前3个数据的极差大于20毫升,后3个数据的极差小于10毫升,则认为系统由补水状态过渡到了停止补水状态。为计算渗水量,系统按照上述方法首先判断出检测开始后的第一次补水完毕状态,作为计算起点,再判断出起点过后大于30分钟的第一次补水完毕状态,作为计算终点。得到计算终点数据后,本次试验结束。重复上述过程,进行一次平行试验,以2次试验结果的平均值作为最终试验结果。
客户端17可以通过互联网远距离访问云服务器16查询检测数据。典型的补水量变化过程线,如图2所示。图2中水平段为未补水状态,上升段为补水状态,第一个上升段结束后进入水平段,系统判断为计算起点,最后一个上升段结束后进入水平段,系统判断为计算终点,起点到终点,历时超过30分钟,符合相关规范对检测时长的要求。
本发明一种城市污水管道渗水量智能检测系统及方法,系统通过液位探头11、液位继电器10和电磁阀3自动补水,维持闭水水位稳定,通过称重传感器1、云服务器16和客户端17,自动采集补水量,处理检测结果,生成试验报告,无需肉眼观察水位和手动补水。

Claims (9)

1.一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于该系统包括储水筒(7)、设有安装空间的底座(8),所述储水筒(7)安装在底座(8)上;
所述底座(8)底部中心部位安装有称重传感器(1),储水筒(7)固定在称重传感器(1)上;
所述底座(8)内设有电磁阀(3)、直接头(4)、出水嘴(5);
直接头(4)安装在电磁阀(3)的进口,出水嘴(5)安装在电磁阀(3)的出口,直接头(4)固定在储水筒(7)底部;
所述底座(8)一侧设有三通接头(13),三通接头(13)的第一、第二接头连接出水嘴(5),三通接头(13)的第三接头连接加水管(14);
所述底座(8)内设有液位继电器(10)、中间继电器(12)、数据无线传输模块(15);
液位继电器(10)连接液位探头(11),中间继电器(12)分别连接电磁阀(3)、液位继电器(10),数据无线传输模块(15)连接称重传感器(1)。
2.根据权利要求1所述一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于:所述储水筒(7)由圆柱形筒体和方形不锈钢底板焊接而成,筒体底部和底板紧密贴合,中心线上设有3个螺孔,底板四周焊接有短裙板,筒体上沿设法兰。
3.根据权利要求1所述一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于:所述底座(8)为一不锈钢圆形底板,其四周焊接有短裙板,上表面焊接4片不锈钢围板,围板侧边相互连接,形成棱柱形安装空间。
4.根据权利要求1所述一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于:所述称重传感器(1)固定在传感器座(2)上,传感器座(2)固定在底座(8)的底板上表面中心部位。
5.根据权利要求1所述一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于:所述电磁阀(3)、直接头(4)、出水嘴(5)各有2套,直接头(4)通过左右两个螺孔固定在储水筒(7)底板上;三通接头(13)固定在底座(8)的一侧围板上,三通接头(13)的第一、第二接头向内,并通过软管与2个出水嘴(5)相通,三通接头(13)的第三接头向外,与加水管(14)连通。
6.根据权利要求1所述一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于:所述底座(8)内设有电源模块(9),为电磁阀(3)、液位继电器(10)、中间继电器(12)和数据无线传输模块(15)供电。
7.根据权利要求1所述一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于:所述液位探头(11)使用时固定在检查井(20)内的水位线处,当水位线低于探头(11),液位继电器(10)接通电路,否则,断开电路;中间继电器(12)与电磁阀(3)和液位继电器(10)相连,当液位继电器(10)接通电路时,中间继电器(12)动作,为电磁阀(3)供电,电磁阀(3)打开,储水筒(7)中的水沿管路流出,否则,电磁阀(3)关闭,水流阻断。
8.根据权利要求1所述一种城市污水管道渗水量智能检测系统,其特征在于:所述称重传感器(1)用于感知储水筒(7)及其内部储水的重量,由数据无线传输模块(15)上传至云服务器(16);客户端(17)访问云服务器(16),打开其中的检测程序进行基础数据设定和结果查询;云服务器(16)能够对接收到的数据进行处理,通过表格和曲线进行数据展示,产生检测报告,供下载打印。
9.一种城市污水管道渗水量智能检测方法,其特征在于包括以下步骤:
S1:将被测管段两端封闭后,从段内检查井(20)口注水至规定深度,检测系统设置在检查井(20)口,向储水筒(7)内加入足量的水,保持通信通畅,打开检测程序,设定当前检测的基础数据;
S2:使液位探头(11)从检查井(20)口沿井壁缓缓降至水位线处,当电磁阀(3)动作,固定液位探头(11),开始检测; S3:随着管段内水量不断渗漏,液位探头(11)感知到检查井(20)中水面低于设定位置,系统则开启电磁阀(3),使储水筒(7)中的水流入检查井(20)中,水位上升,当水面再次回到设定位置时,电磁阀(3)关闭,水位停止上升,如此循环往复;
S4:在检查井(20)中水位上下变化的过程中,系统每隔t1时间自动采集一次储水筒(7)内的水量数据,准至1毫升,当本次检测采集到的数据个数不少于m个时,取包括当前数据在内的前m个数据进行计算,如果其中前m/2个数据的极差大于a1,后m/2个数据的极差小于a2时,则将当前水量作为计算起始水量,记为W0,当前时点作为计算起始时点,记为T0;
S5:设规定最短检测时长为T,则从起始时点开始算起,经历T时间以后,取包括当前数据在内的前n个数据进行计算,如果其中前n/2个数据的极差大于a3,后n/2个数据的极差小于a4时,则将当前水量作为计算终止水量,记为W1,当前时点作为计算终止时点,记为T1;关闭电源,结束本次检测。
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