CN114323166A - 市政综合管廊排水水流监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种市政综合管廊排水水流监测系统，包括一个以上排水监测终端及与所述排水监测终端远程通信连接的监控中心；所述排水监测终端包括：流量监测模块、第一处理器及第一远程通信模块；所述流量监测模块将监测信息传输至所述第一处理器；所述第一处理器对监测信息进行处理并通过所述第一远程通信模块上传至所述监控中心。本发明公开的市政综合管廊排水水流监测系统，对市政综合管廊排水水流进行实时的、远程的自动监测。

Description

市政综合管廊排水水流监测系统

技术领域

本发明涉及市政综合管廊监测领域，特别是涉及一种市政综合管廊排水水流监测系统。

背景技术

市政综合管廊是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。

其中，排水的水流监管也是市政综合管廊监管的重要组成部分。在排水管道长时间运行后，管道内部容易被淤泥、漂浮物等堵塞，从而产生污水倒灌的情况。在强降水时则容易引起城市的积水。因此，需要对排水的水流进行及时、准确的监测，以便监管部门及时、准确掌握市政综合管廊的排水情况。

然而，目前对市政综合管廊的排水的流量监测主要采用人工现场监测的方式。市政综合管廊的排水管道分布在城市的各个角落，像是城市地下的一张密密麻麻的蜘蛛网，人工现场监测的方式，需要耗费大量的人力，且效率低，时效性差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种市政综合管廊排水水流监测系统，对市政综合管廊排水水流进行实时的、远程的自动监测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种市政综合管廊排水水流监测系统，包括一个以上排水监测终端及与所述排水监测终端远程通信连接的监控中心；

所述排水监测终端包括：流量监测模块、第一处理器及第一远程通信模块；所述流量监测模块将监测信息传输至所述第一处理器；所述第一处理器对监测信息进行处理并通过所述第一远程通信模块上传至所述监控中心。

在其中一个实施例中，所述流量监测模块包括流速监测单元及水位监测单元；所述流速监测单元监测水流的流速信息并将流速信息传输至所述第一处理器；所述水位监测单元检测水位信息并将水位信息传输至所述第一处理器。

在其中一个实施例中，所述排水监测终端还包括第一供电模块，所述第一供电模块分别向所述流量监测模块、所述第一处理器及所述第一远程通信模块供电。

在其中一个实施例中，所述监控中心包括：第二远程通信模块、第二处理器及人机交互模块；所述第二远程通信模块与所述第一远程通信模块通信连接；所述第二远程通信模块还与所述第二处理器连接；所述第二处理器与所述人机交互模块连接。

在其中一个实施例中，所述监控中心还包括数据库，所述数据库与所述第二处理器连接。

在其中一个实施例中，所述监控中心还包括报警器，所述报警器与所述第二处理器连接。

在其中一个实施例中，所述监控中心还包括第二供电模块，所述第二供电模块分别为所述第二远程通信模块、所述第二处理器、所述人机交互模块、所述数据库、所述报警器供电。

在其中一个实施例中，所述排水监测终端包括障碍避让装置，所述障碍避让装置包括：固定基座、避让偏摆轴以及复位组件；

所述固定基座包括：上端盖、下端盖以及设于所述上端盖与所述下端盖之间的筒体，所述筒体为中空结构，所述复位组件设于所述筒体内，所述避让偏摆轴穿设所述下端盖并与所述复位组件驱动连接；

所述复位组件包括扭转弹性件以及旋转升降盘，所述扭转弹性件连接所述旋转升降盘与所述上端盖，所述旋转升降盘上设有卡持钉，所述筒体的内壁上开设有与所述卡持钉配合的螺旋槽；

所述避让偏摆轴包括限偏销钉，所述限偏销钉安装于所述偏摆轴上，所述旋转升降盘上开设有弧形限偏槽，所述限偏销钉可滑动地卡持于所述弧形限偏槽内；

所述避让偏摆轴的一端设有偏摆杆，所述偏摆杆的两端分别设有流量监测模块。

在其中一个实施例中，所述上端盖上设有容纳套筒，所述第一远程通信模块、所述第一处理器以及所述第一供电模块均收容于所述容纳套筒内。

综上所述，本发明的市政综合管廊排水水流监测系统对市政综合管廊排水水流进行实时的、远程的自动监测，监测效率高，时效性强，且节约了大量的人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的市政综合管廊排水水流监测系统的原理示意图；

图2为图1所示的排水监测终端的原理框图；

图3为图1所示的监控中心的原理框图；

图4为本发明的市政综合管廊排水水流监测系统的安装示意图；

图5为图4所示的障碍避让装置的内部结构示意图；

图6为图4所示的障碍避让装置的分解示意图；

图7为旋转升降盘与限偏销钉的配合关系示意图；

图8为旋转升降盘与筒体的配合关系示意图；

图9为未激发复位组件时障碍避让装置的状态示意图；

图10为激发复位组件后障碍避让装置的状态示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明公开一种市政综合管廊排水水流监测系统10，包括一个以上排水监测终端20及与排水监测终端20远程通信连接的监控中心30。在本实施例中，排水监测终端20与监控中心30通过无线通信基站40进行无线通信。无线通信基站40为4G基站或5G基站。

如图2所示，排水监测终端20包括：流量监测模块21、第一处理器22及第一远程通信模块23。流量监测模块21将监测信息传输至第一处理器22。第一处理器22对监测信息进行处理并通过第一远程通信模块23上传至监控中心30。

如图2所示，流量监测模块21包括流速监测单元24及水位监测单元25。流速监测单元24监测水流的流速信息并将流速信息传输至第一处理器22。水位监测单元25检测水位信息并将水位信息传输至第一处理器22。

如图2所示，在本实施例中，排水监测终端20还包括第一供电模块26，第一供电模块26分别向流量监测模块21、第一处理器22及第一远程通信模块23供电。第一供电模块26可以从市电取电，也可以为太阳能供电电源。作为优选的实施方式，第一远程通信模块23可以采用4G通信模块或5G通信模块。

如图3所示，具体的，监控中心30包括：第二远程通信模块31、第二处理器32及人机交互模块33。第二远程通信模块31与第一远程通信模块23通信连接。第二远程通信模块31还与第二处理器32连接；第二处理器32与人机交互模块33连接。

如图3所示，具体的，监控中心30还包括数据库34，数据库34与第二处理器32连接。

如图3所示，具体的，监控中心30还包括报警器35，报警器35与第二处理器32连接。

如图3所示，具体的，监控中心30还包括第二供电模块36，第二供电模块36分别为第二远程通信模块31、第二处理器32、人机交互模块33、数据库34、报警器35供电。第二供电模块36可以从市电取电，也可以为太阳能供电电源。

在对市政综合管廊的排水进行监管的过程中，流速监测单元24实时监测相应管道的水流流速，并将流速信息传输至第一传输处理器；与此同时，水位监测单元25实时监测相应管道的水位信息，并将水位信息传输至第一传输处理器；第一传输处理器将流速信息及水位信息进行处理后通过第一远程通信模块23上传至监控中心30；

监控中心30的第二远程通信模块31从第一远程通信模块23接收到流速信息及水位信息后传输至第二处理器32；第二处理器32根据流速信息及水位信息判断管道是否发生堵塞，管道水位是否达到警戒值；若管道是否发生堵塞或管道水位达到警戒值则第二处理器32向报警器35发出相应的报警信号以提醒监控人员及时作出处理；此外，第二处理器32还将接收到的流速信息及水位信息存储到数据库34中以便于随时读取查询；

此外，监管人员可以通过人机交互模块33输入想要查询的信息，可以是当前的流速信息、水位信息，也可以是历史的流速信息、水位信息；若从人机交互模块33输入查询当前流速信息、当前水位信息时，第二处理器32将当前流速信息、当前水位信息传输至人机交互模块33进行显示；若从人机交互模块33输入查询历史的流速信息、水位信息时，第二处理器32从数据库34中读取相应的历史流速信息、历史水位信息并传输至人机交互模块33进行显示。

结合上述，监管人员可以在监控中心30实时掌握市政综合管廊各处的流速信息、水位信息，从而实时掌握市政综合管廊各处的排水管道的堵塞情况、污水倒灌情况等；在排水管道发生污水倒灌、堵塞时，及时发现并及时处理，确保市政综合管廊的正常排水。而且，本发明的市政综合管廊排水水流监测系统10对市政综合管廊排水水流进行实时的、远程的自动监测，监测效率高，时效性强，且节约了大量的人力。

进一步地，实践中发现，在使用过程中还会遇到以下问题：由于排水道中存在有树叶、塑料袋、饮料瓶等杂物，这些杂物随水流动，会与探入水中的监测器件发生碰撞，甚至发生缠绕，被杂物附着后流量监测模块21便无法对水流进行准确监测，从而导致监测系统“失灵”。而派遣工作人员进行清理又会浪费大量的人力资源。

为了解决这一问题，本发明的市政综合管廊排水水流监测系统10还做了一些特别设计，即排水监测终端20还包括障碍避让装置40。当流量监测模块21被杂物附着后，障碍避让装置40可以自适应地驱动流量监测模块21做出避让动作，从而使流量监测模块21摆脱杂物，这样便可以保持流量监测模块21正常工作。

下面结合本实施例，对障碍避让装置40的主要结构进行说明：

本发明的市政综合管廊排水水流监测系统10安装后如图4所示，障碍避让装置40安装于井盖下方，并且部分探入水中。

具体地，如图4及图5所示，障碍避让装置40包括：固定基座100、避让偏摆轴200以及复位组件300。其中，固定基座100包括：上端盖110、下端盖120以及设于上端盖110与下端盖120之间的筒体130，筒体130为中空结构，复位组件300设于筒体130内，避让偏摆轴200穿设下端盖120，并且避让偏摆轴200与复位组件300驱动连接。

在本实施例中，如图5所示，复位组件300包括扭转弹性件310以及旋转升降盘320，扭转弹性件310连接旋转升降盘320与上端盖110，旋转升降盘320上设有卡持钉321，筒体130的内壁上开设有与卡持钉321配合的螺旋槽131。而且，如图4所示，避让偏摆轴200的一端设有偏摆杆210，偏摆杆210的两端分别设有流量监测模块21(水流方向与偏摆杆210垂直)。使用时，当杂物附着在流量监测模块21上，由于受力不平衡，则偏摆杆210会发生偏转以躲避杂物，如果偏转在不影响监测的可接受范围内，则复位组件300不会被激发；如果偏转已经超过可接受范围，则复位组件300被激发，复位组件300会促使避让偏摆轴200做出进一步的避让动作，并在避开杂物后对避让偏摆轴200进行复位。具体的工作原理将在下文进行说明。

要说明的是，如图4所示，偏摆杆210的两端分别设有流量监测模块21具有以下益处：一方面，两个流量监测模块21分别监测数据，随后汇总取平均值，这样可以得到更准确的数据；另一方面，由于存在杂物，当其中一个流量监测模块21受到杂物碰撞而损坏后，另一个流量监测模块21仍可以正常监测，从而提高该水流监测系统10的使用寿命。

在本实施例中，如图6所示，避让偏摆轴200包括限偏销钉220，限偏销钉220安装于偏摆轴200上，旋转升降盘320上开设有弧形限偏槽322，限偏销钉220可滑动地卡持于弧形限偏槽322内。优选的，限偏销钉220上开设有防脱阻挡块211，防脱阻挡块211用于防止限偏销钉220脱离弧形限偏槽322，则当旋转升降盘320做出升降运动时，限偏销钉220会随着一起做升降运动，进而带动避让偏摆轴200也将一起升降。

至此，障碍避让装置40的主要结构说明完毕。

接下来结合上述结构，对障碍避让装置40的工作原理进行阐述说明，请一并参考图7至图10：

使用时，流量监测模块21设置在偏摆杆210的两端，当有杂物附着在流量监测模块21上时，偏摆杆210两端受到的水流阻力将不相同(有杂物附着的一端水流阻力更大)，这样，偏摆杆210会在水流推动下向着有杂物附着的一侧偏转，偏摆杆210的偏转会带动避让偏摆轴200旋转，视偏转程度不同，会有如下两种情况及结果：

其一：当偏摆杆210偏转较小的角度后，由于着力点改变，杂物不再附着于流量监测模块21上并被水流带走，脱离了流量监测模块21。这种情况下，偏摆杆210较小的偏转并不会对监测产生影响，即偏转在不影响监测的可接受范围内，因此可以不对偏摆杆210进行复位。在这种情况下，偏摆轴200随着偏摆杆210偏转而旋转，使得限偏销钉220在弧形限偏槽322内滑动，此时，由于偏摆轴200转动幅度小，限偏销钉220并未与弧形限偏槽322的槽壁抵持(如图7所示)，因此限偏销钉220并不会有力矩传递给旋转升降盘320，则扭转弹性件310不会被激发(如图9所示)；

其二：当偏摆杆210轻微偏转后，杂物依旧附着于流量监测模块21上，则偏摆杆210两端受到的水流阻力仍不相同，偏摆杆210会继续偏转。这种情况下，偏摆杆210的偏转幅度已经超过了可接受的范围，则偏摆杆210的偏转对流量监测模块21的监测产生了影响(比如，偏转后两个流量监测模块21一前一后，此时在前的流量监测模块21阻挡了在后的流量监测模块21，导致在后的流量监测模块21不能准确监测)，为此，需要对偏摆杆210进行复位。具体地，当偏摆杆210的偏转超过范围，此时限偏销钉220已经与弧形限偏槽322的槽壁抵持，偏摆杆210受到的力矩将传递到旋转升降盘320(如图8所示)；随后，旋转升降盘320克服扭转弹性件310的弹性力开始转动，由于旋转升降盘320的卡持钉321处于螺旋槽131内，随着旋转升降盘320的转动，卡持钉321会沿着螺旋槽131上升或者下降(上升或下降具体视偏摆杆210的偏转方向而定)。以卡持钉321上升为例，旋转升降盘320随之上升，由于防脱阻挡块211抵持在旋转升降盘320上，则避让偏摆轴200与偏摆杆210也会一起上升(如图10所示)。与此同时，扭转弹性件310积蓄弹性势能；

在这种情况下，偏摆杆210既有偏摆动作，又有上升动作，则偏摆杆210可以尽可能的将附着的杂物甩开。甩开后，偏摆杆210两端受力平衡，避让偏摆轴200不再为旋转升降盘320提供转动力矩，则在扭转弹性件310的弹性力作用下，旋转升降盘320开始反向转动并沿着螺旋槽131下降(如图9所示)，此时，避让偏摆轴200与偏摆杆210也会一起下降复位，偏摆杆210两端流量监测模块21又回到初始位置。

要说明的是，障碍避让装置40可以驱动流量监测模块21做出避让动作，从而使流量监测模块21摆脱杂物，而且这种避让动作是根据实际情况自适应调节的。具体地，当杂物刚开始附着时，偏摆杆210先做出小幅度的偏摆动作，若此时杂物脱离，则偏摆杆210不需要做出进一步避让，且该偏转幅度不会对流量监测模块21产生影响，偏摆杆210不需要刻意复位；但是，当偏摆杆210做出小幅度偏摆动作后，杂物仍未脱离，则避让偏摆轴200会为旋转升降盘320提供力矩，促使旋转升降盘320带动避让偏摆轴200上升或下降，即偏摆杆210做出进一步避让(既偏转更大角度，又做出上升或下降的动作)，从而尽可能的甩开附着的杂物。与此同时，扭转弹性件310积蓄弹性势能，待甩开杂物后，扭转弹性件310释放弹性力，进而使得偏摆杆210复位。要进一步说明的是，偏摆杆210复位是指偏摆杆210的偏转角度回到不影响监测的可接受范围内。

而且，上述的自适应调节的避让动作并不需要额外增加新的驱动源，仅依靠水流对偏摆杆210的作用力，以及避让偏摆轴200与复位组件300的配合。如此，使得障碍避让装置40更加节能环保，适用范围更加广泛。

在其中一个实施例中，如图5所示，固定基座100的上端盖110上设有容纳套筒140，第一远程通信模块23、第一处理器22以及第一供电模块26均收容于容纳套筒140内，如此，便可以对上述模块进行保护，防止其与其他零部件发生干涉。

综上所述，本发明的市政综合管廊排水水流监测系统10对市政综合管廊排水水流进行实时的、远程的自动监测，监测效率高，时效性强，且节约了大量的人力。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，包括一个以上排水监测终端及与所述排水监测终端远程通信连接的监控中心；

所述排水监测终端包括：流量监测模块、第一处理器及第一远程通信模块；所述流量监测模块将监测信息传输至所述第一处理器；所述第一处理器对监测信息进行处理并通过所述第一远程通信模块上传至所述监控中心。

2.根据权利要求1所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述流量监测模块包括流速监测单元及水位监测单元；所述流速监测单元监测水流的流速信息并将流速信息传输至所述第一处理器；所述水位监测单元检测水位信息并将水位信息传输至所述第一处理器。

3.根据权利要求1所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述排水监测终端还包括第一供电模块，所述第一供电模块分别向所述流量监测模块、所述第一处理器及所述第一远程通信模块供电。

4.根据权利要求1所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述监控中心包括：第二远程通信模块、第二处理器及人机交互模块；所述第二远程通信模块与所述第一远程通信模块通信连接；所述第二远程通信模块还与所述第二处理器连接；所述第二处理器与所述人机交互模块连接。

5.根据权利要求4所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述监控中心还包括数据库，所述数据库与所述第二处理器连接。

6.根据权利要求5所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述监控中心还包括报警器，所述报警器与所述第二处理器连接。

7.根据权利要求6所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述监控中心还包括第二供电模块，所述第二供电模块分别为所述第二远程通信模块、所述第二处理器、所述人机交互模块、所述数据库、所述报警器供电。

8.根据权利要求1所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述排水监测终端包括障碍避让装置，所述障碍避让装置包括：固定基座、避让偏摆轴以及复位组件；

所述固定基座包括：上端盖、下端盖以及设于所述上端盖与所述下端盖之间的筒体，所述筒体为中空结构，所述复位组件设于所述筒体内，所述避让偏摆轴穿设所述下端盖并与所述复位组件驱动连接；

所述复位组件包括扭转弹性件以及旋转升降盘，所述扭转弹性件连接所述旋转升降盘与所述上端盖，所述旋转升降盘上设有卡持钉，所述筒体的内壁上开设有与所述卡持钉配合的螺旋槽；

所述避让偏摆轴包括限偏销钉，所述限偏销钉安装于所述偏摆轴上，所述旋转升降盘上开设有弧形限偏槽，所述限偏销钉可滑动地卡持于所述弧形限偏槽内；

所述避让偏摆轴的一端设有偏摆杆，所述偏摆杆的两端分别设有流量监测模块。

9.根据权利要求8所述的市政综合管廊排水水流监测系统，其特征在于，所述上端盖上设有容纳套筒，所述第一远程通信模块、所述第一处理器以及所述第一供电模块均收容于所述容纳套筒内。

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