CN114922269A - 负压污水中继站、收集系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种负压污水中继站、收集系统及其控制方法，涉及污水处理技术领域，其中，污水中继站主要包括井体，井体上部与下部隔断设为常压空间与负压空间，负压空间中连通有进水管、出水管、泄压管以及负压气管，进水管与污水收集井相连通，出水管、负压气管分别与负压站中的负压污水收集罐及真空泵相连通，利用上述中继站作为中继节点对多个污水收集井中的污水加以抽吸，可以有效扩展单个负压站的作业面积，降低系统的建设成本，并且通过对各个负压中继站进行协调控制，在降低整个系统运行成本的同时提升负压污水收集系统的工作效率及可靠度。

Description

负压污水中继站、收集系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说，它涉及一种负压污水中继站、收集系统及其控制方法。

背景技术

随着新农村建设及乡村环境整治工作的不断推进，农村生活污水的无害净化处理也越来越受到重视。不同于城市生活污水的处理方式，由于农村住户的地理位置较为分散，其产生的生活污水也较为分散，通常需要用到相应的收集系统才能够将农村各个住户家庭产生的污水收集起来集中处理。

当前，农村生活污水的处理方式大致如下：在住户家庭住宅附近挖建污水收集井，利用管道将生活污水引送到上述污水收集井中，在上述污水收集井中实现污水的固液转换及固液分离，而后利用负压管道将上述收集井中的污水抽吸到负压站中，最终经由负压站统一泵送到后续的污水处理终端，如污水处理厂中进行处理。其中，负压站主要包括真空泵、污水泵以及负压污水收集罐，真空泵将负压污水收集罐中的空气抽出形成负压，而后负压管道的一端与上述负压污水收集罐相连通，另一端伸入到所述污水收集井中，由此实现污水的收集。

在实践中发明人发现，上述负压污水收集系统还存在一些待改进之处，例如，由于负压站提供的负压有限（负压污水收集罐中的气压存有最小值），当其负载的负压管道过多或过长时，就容易导致各负压管道终端的抽吸力不足，由此影响污水收集井中污水的抽排。为了解决上述问题，当前普遍的做法即是将负压站的服务半径缩小，例如一个负压站只负责半径为500-600m的区域范围，这也就意味着一个村落或地区，需要修建多个负压站才能满足污水负压收集的需求，系统的修建及维护成本都将成倍增加。

发明内容

针对实际运用中负压污水收集系统中负压站作用范围有限，导致负压污水收集系统在推广建设时成本居高不下的这一问题，本发明目的一在于提出一种负压污水中继站，其能够作为中继节点，对污水收集井中的污水加以抽吸，扩大单个负压站的作业面积。基于上述中继站，本申请目的二在于提出一种负压污水收集系统，目的三在于提出一种负压污水收集系统的控制方法，其能够在扩大负压站作业面积的同时减小系统能耗，及时输出系统故障且便于维护，具体方案如下：

一种负压污水中继站，包括井体，所述井体的上部设置为常压空间，所述井体的下部设置为负压空间，所述常压空间与负压空间之间设置有密封隔板；

所述负压空间连通设置有进水管及出水管，所述进水管与出水管分别与外部的污水收集井以及污水收集装置相连通，所述进水管与出水管上分别设置有用以控制其通断状态的进水阀与出水阀；

所述负压空间还连通设置有与外部负压源相连通的负压气管、与常压空间相连通的泄压管、用于检测负压空间中负压值的气压检测件、以及用于检测负压空间中液位高度的液位检测件，所述负压气管上设置有用以控制负压气管通断的负压开关阀，所述泄压管上设置有用于控制所述泄压管通断的泄压阀；

所述常压空间中还设置有控制组件，所述控制组件接收所述气压检测件输出的气压检测信号以及液位检测件输出的液位检测信号，控制所述进水阀、出水阀、泄压阀以及负压开关阀的通断。

通过上述技术方案，利用中继站作为负压站与污水收集井之间的中继节点，可以将负压站输出的负压量集中于中继站处，而后利用中继站对各个污水收集井中的污水进行预收集，同时增大伸入到污水收集井中进水管端口的抽吸力，由此可以大大扩宽单个负压站的作业面积，减少负压站的数量，降低污水收集系统的建设成本。

进一步的，所述控制组件中还设置有远程通信模块，所述远程通信模块与外部控制服务器通信连接，接收所述气压检测信号以及液位检测信号并输出至所述控制服务器。

通过上述技术方案，可以对各个中继站的作业情况进行实时的监控。

一种负压污水收集系统，包括控制服务器、负压站以及多个污水收集井，所述负压站中配置有真空泵、污水泵以及负压污水收集罐；

所述负压站与所述污水收集井之间还设置有如前所述的负压污水中继站；其中，

各个中继站的控制组件基于设定触发信号或时间表控制进水阀的开断；

各所述中继站的负压气管与负压站中的真空泵相连通，所述中继站的出水管与所述负压污水收集罐相连通，所述中继站的进水管分别与各污水收集井相连通；

各中继站的负压气管与所述真空泵之间分别一一对应设置有选通阀，控制服务器配置为与所述中继站中的控制组件数据连接，响应于当前时刻中继站中的液位检测信号以及气压检测信号，控制各个选通阀的动作。

通过上述技术方案，整个污水收集系统可以利用中继站作为中继节点，对各个污水收集井中的污水加以抽吸。利用控制服务器可以协调控制真空泵与各个所述污水收集井之间的连通关系，使得分配到各个污水收集井处的负压量都能保持在合理的范围，有效扩大了负压站的作业范围且减少了成本的投入，通过设置选通阀以及负压开关阀，二者联动导通或关断，即使负压气管存在泄漏，也能够确保中继站中的负压量不会流失，真空泵的功耗不会浪费。

进一步的，所述污水收集井中设置有收集井液位计，各个中继站的控制组件分别与其对应的污水收集井中的收集井液位计信号连接，接收污水收集井中的液位检测信号，当所述污水收集井中的液位达到设定高度时，开启进水阀。

通过上述技术方案，系统可以实现更为精准的污水抽吸控制。

进一步的，所述控制服务器中还配置有：

负压量监测模块，设置于所述负压站中，配置为用于测算真空泵分配给到各个中继站的负压抽吸功率及时间，输出负压量-时段数据；

数据存储模块，配置为与所述负压量监测模块数据连接，接收并存储所述负压量-时段数据；

智能分配模块，配置为与所述负压量监测模块、数据存储模块以及中继站中的液位检测件、气压检测件数据连接，接收并响应于当前时刻以及中继站中的液位检测信号、气压检测信号，输出负压量分配信号，控制各个选通阀的动作。

通过上述技术方案，基于对历史数据的大数据分析，得到各个中继站在不同时段所需的负压量，结合当前时刻的液位及气压检测信号，可以提前对中继站中的空气进行排除，使得中继站保持一定的真空度，后期当污水收集井中的污水达到设定液位时，中继站的进水管伸入到污水收集井中的端口能够提供足够的负压抽吸力，保证中继站对各个污水收集井的抽吸作业能够顺利进行，由于只在需要作业的时间段进行预置负压量的作业，也尽可能的减少了真空泵的能耗。

进一步的，所述控制服务器中还配置有：

趋势计算模块，与各污水收集井中的收集井液位计信号连接，接收并计算各污水收集井中液位的上升速率，计算其达到设定的最高液位所需的时间并输出预置负压开启时间；

负压量预置模块，与所述趋势计算模块及智能分配模块信号连接，接收所述预置负压开启时间，当检测到系统时间达到所述预置负压开启时间后，输出控制信号控制所述选通阀动作。

通过上述技术方案，能够根据与中继站相连通的污水收集井中的液位变化趋势对中继站中的空气提前加以抽吸，使之保持设定的真空度，当污水收集井中的液位达到设定高度时，中继站能够及时的进行快速抽吸。由于中继站中的高真空度只在抽吸发生前设定时段保持，由此当中继站存在密封不严的情况时，也能够减少真空泵的能耗浪费。

进一步的，相邻两负压气管间设置有调节气管，所述调节气管与所述负压气管相接处设置有电控多通阀，所述电控多通阀与所述控制服务器信号连接；

所述控制服务器接收并响应于污水收集井中的液位检测信号、所述中继站内的液位检测信号及气压检测信号，控制所述电控多通阀的动作。

通过上述技术方案，当某一中继站瞬时污水抽吸负荷过大，真空泵无法在短时间内提供足够的负压量时，控制服务器通过判断，若相邻中继站中的真空度小于当前的中继站，可以通过上述调节气管导通相邻两个中继站，利用邻近中继站中的负压量暂时缓解当前中继站负压量不足的情况，使得单个中继站能够更好的应对突发的瞬时巨量污水的抽吸需要。

进一步的，所述控制服务器中还配置有泄压告警组件，所述泄压告警组件包括：

衰减率存储模块，用于存储各个中继站及其对应的负压气管内在密闭条件下，设定时间内的标准真空度衰减率；

泄压告警模块，配置为与中继站内的气压检测件信号连接且与所述衰减率存储模块数据连接，接收各个中继站及其对应的负压气管内在密闭条件下所述气压检测件输出的气压检测信号并计算其衰减率，若其超过所述标准真空度衰减率，则输出泄压告警信号。

通过上述技术方案，由于中继站呈密封状态，当其进水阀、泄压阀、负压开关阀、出水阀等均关断时，若此时检测到上述中继站井体中的气压变化率超过设定范围，则可判定井体存在泄漏的情况；同理，若中继站井体密封性得到验证后，将负压开关阀开启而关断位于真空泵一端的选通阀，此时若井体中的气压波动发生异常，则可以判定负压气管存在泄漏，输出相应的报警信号。

进一步的，所述进水管伸入到污水收集井中的一端设置有抽吸开关阀，所述抽吸开关阀与所述收集井液位计、进水阀关联控制设置，当污水收集井中的液位达到设定液位时，所述抽吸开关阀及开关阀开启。

通过上述技术方案，当污水收集井中的液位达到设定高度后，开启抽吸开关阀以及进水阀，可以将污水抽吸到中继站中。同时，当进水管发生破裂时，可以通过关断抽吸开关阀而开启进水阀，通过分析中继站井体中的气压变化得到进水管的密封状况。

一种负压污水收集系统控制方法，基于如前所述的负压污水收集系统，包括如下步骤：

基于中继站井体负压空间中的实时气压和/或设定规则，为各个中继站分配负压量；

检测污水收集井中的液位高度并基于液位检测结果控制中继站上进水阀的动作；

检测中继站中的液位高度并基于液位检测结果控制中继站上出水阀的动作；其中，

当中继站抽取污水收集井中的污水时：

关断泄压阀以及出水阀，开启进水阀及负压开关阀；

待负压空间中的液位高度达到设定值后，关断负压开关阀，开启出水阀及泄压阀。

进一步的，所述基于中继站井体负压空间中的实时气压和/或设定规则，为各个中继站分配负压量，包括：

基于当前中继站中负压空间的气压检测信号及液位检测信号，控制负压开关阀、选通阀及真空泵的动作；和/或

基于污水收集井中的液位变化率控制所述负压开关阀、选通阀及真空泵的动作；和/或

基于历史数据及当前时刻控制负压开关阀、选通阀及真空泵的动作，预置负压值；和/或

基于相邻中继站中留存的负压值、中继站当前所需负压值以及真空泵所能提供的负压值，智能导通并分配相邻两个中继站之间的负压值。

通过上述技术方案，能够利用中继站作为中继节点协调负压站与污水收集井之间的连通关系，同时协调各个中继站之间的导通，确保整个负压污水收集系统扩宽了作业面积后还能够高效的工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过在负压站与污水收集井之间设置中继站，可以大大扩展单个负压站的作业面积，降低系统的建设成本；

（2）通过对各个负压中继站的协调控制，可以使得整个负压站输出的负压量更为合理的分配到各个中继站中，保证整个系统的高效稳定运行，针对性的改善了农村生活污水收集效率低、系统运行成本高的问题。

附图说明

图1为负压污水中继站的结构示意图；

图2为负压污水收集系统的功能架构示意图；

图3为负压污水收集系统的功能架构示意图(中继站串联设置)；

图4为控制组件与控制服务器的功能模块示意图。

附图标记：100、中继站；101、井体；102、常压空间；103、负压空间；104、密封隔板；105、进水管；106、出水管；107、进水阀；108、出水阀；109、负压气管；110、泄压管；111、气压检测件；112、液位检测件；113、负压开关阀；115、泄压阀；116、控制组件；117、远程通信模块；118、检修口；200、控制服务器；201、负压量监测模块；202、数据存储模块；203、智能分配模块；204、趋势计算模块；205、负压量预置模块；206、泄压告警组件；207、衰减率存储模块；208、泄压告警模块；300、负压站；301、真空泵；302、污水泵；303、负压污水收集罐；304、选通阀；305、调节气管；306、电控多通阀；400、污水收集井；401、收集井液位计；402、抽吸开关阀。

具体实施方式

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

在本申请中，负压量是指由真空泵301在设定功率下运转设定时间后在一特定大小的空间中所能提供的负压值大小。

一种负压污水中继站100，如图1所示，包括井体101，井体101的上部设置为常压空间102，井体101的下部设置为负压空间103，常压空间102与负压空间103之间设置有密封隔板104。在安装时，上述井体101埋设于地下，为了方便检修，上述常压空间102的上方设置有检修口118，检修口118上设置有盖板。

如图1所示，负压空间103利用法兰件连通设置有进水管105及出水管106，进水管105与出水管106分别与外部的污水收集井400以及污水收集装置相连通，进水管105与出水管106上分别设置有用以控制其通断状态的进水阀107与出水阀108，为了便于控制，上述进水阀107与出水阀108均采用电磁阀。

如图1所示，上述负压空间103还连通设置有与外部负压源相连通的负压气管109、与常压空间102相连通的泄压管110、用于检测负压空间103中负压值的气压检测件111、以及用于检测负压空间103中液位高度的液位检测件112。实际应用中，气压检测件111可以采用电子式气压表实现，用以采集并输出气压检测信号。上述负压气管109上设置有用以控制负压气管109通断的负压开关阀113，泄压管110上设置有用于控制泄压管110通断的泄压阀115。上述负压开关阀113与泄压阀115均设置于常压空间102中，且优选采用电磁阀。

常压空间102中还设置有控制组件116，如PLC控制模块等，上述控制组件116接收气压检测件111输出的气压检测信号以及液位检测件112输出的液位检测信号，基于预先设定的控制程序，控制进水阀107、出水阀108、泄压阀115以及负压开关阀113的通断。例如，在一特定的控制方式中，当需要对污水收集井400中的污水进行抽吸时（或处于抽吸待命状态时），首先关断进水阀107、泄压阀115以及出水阀108，开启负压开关阀113将负压空间103中的空气抽出，在负压空间103中形成负压，待上述负压值达到设定值后，开启进水阀107，利用进水管105将污水收集井400中的污水抽吸到负压空间103中。待负压空间103中的液位达到设定高度后，则开启泄压阀115同时开启出水阀108关断进水阀107，由此负压空间103中的气压恢复到常压，利用出水管106的抽吸力将中继站100负压空间103中的污水抽出，待负压空间103中的液位下降到设定高度，则关断出水管106开启负压开关阀113，以此往复，实现污水收集井400中污水的抽吸。

为了便于对上述中继站100的运行情况进行实时监控，上述控制组件116中还设置有远程通信模块117，上述远程通信模块117与外部控制服务器200通信连接，接收气压检测信号以及液位检测信号并输出至控制服务器200。在本申请中，上述远程通信模块117可以采用随负压气管109布设的光纤通信模块，也可以采用4G无线通信模块。

应当指出的是，上述负压污水中继站100可以由自身设置的控制组件116自主控制，也可以协同外部设置的控制服务器200一起控制，保证整个中继站100的正常运行。

不同于传统的负压站300与污水收集井400直接连通的污水收集模式，通过设置负压污水中继站100，利用中继站100中的负压空间103存储负压量，可以让每根伸入到污水收集井400中的进水管105端口都能产生足够的负压抽吸力，由此可以大大扩展单个负压站300的作业区域面积，实践表明，本申请方案单个负压站300的作业半径由原来的550m扩展到了4000m，减少整个负压污水收集系统的建设成本，同时，整个系统也能够有足够的冗余度应对突发的污水抽吸需求。

基于上述负压污水中继站100，如图2所示，本申请还提出了一种负压污水收集系统，主要包括控制服务器200、负压站300以及多个污水收集井400。负压站300中配置有真空泵301、污水泵302以及负压污水收集罐303，真空泵301与所述负压污水收集罐303的顶部相连通，用于将负压污水收集罐303中的空气排出，形成一定的真空度。污水泵302与所述负压污水收集罐303的底部相连通，用于将负压污水收集罐303中的污水排出到外部处理设备中。

在一实施方式中，各个中继站100的控制组件116基于设定时间表控制进水阀107的开断，如每隔2小时开启进水阀107对污水收集井400进行一次抽吸，上述间隔时间可以根据前期调研得到。

在另一实施方式中，污水收集井400中设置有收集井液位计401，如带信号输出功能的浮球液位计等，当污水收集井400中的液位达到设定高度时，浮球液位计输出一触发信号，进水阀107开启，启动负压抽吸。

在本申请中，如图2所示，所述负压站300与污水收集井400之间还设置有如前所述的负压污水中继站100。其中，各个中继站100的控制组件116分别与其对应的污水收集井400中的收集井液位计401信号连接，接收污水收集井400中的液位检测信号控制进水阀107的开断。当污水收集井400中的液位达到设定高度时，控制组件116协调上述进水阀107启动，将污水抽吸到中继站100中。

在特定实施方式中，如图3所示，所述负压站300与污水收集井400之间设置有多个如前所述的负压污水中继站100，各个负压污水中继站100相串联，逐级扩增负压站300的作业面积，相应的，各级多对应的负压污水中继站100规格可以相异设置，如越靠近负压站300的中继站100其负压空间103体积越大。

如图2所示，各中继站100的负压气管109与负压站300中的真空泵301通过负压污水收集罐303相连通，中继站100的出水管106与负压污水收集罐303相连通，中继站100的进水管105分别与各污水收集井400相连通且伸入到污水收集井400的底部位置。

各中继站100的负压气管109与负压污水收集罐303，即与真空泵301之间分别一一对应设置有选通阀304。控制服务器200配置为与中继站100中的控制组件116数据连接，响应于当前时刻中继站100中的液位检测信号以及气压检测信号，控制各个选通阀304的动作。结合中继站100的控制过程，在一实施方式中，当中继站100中的液位达到设定高度时，如设定的低液位时，若此时中继站100负压空间103中的气压过高，则导通上述选通阀304，利用负压污水收集罐303中的负压量将中继站100负压空间103中的空气抽出，使得负压空间103中的气压下降，有利于后期污水的抽吸。应当指出的是，本申请负压污水收集系统的控制方法有多种，选通阀304与中继站100上各个阀门之间的配合关系，在此不做赘述。

由于一个负压站300所能提供的负压量有限，为了使得整个负压污水收集系统能够平稳运转，本申请中，如图4所示，控制服务器200中还配置有负压量监测模块201、数据存储模块202以及智能分配模块203。

负压量监测模块201设置于负压站300的控制服务器200中，为一程序算法模块，配置为用于基于历史数据，测算真空泵301分配给到各个中继站100的负压抽吸功率及时间，输出用于反应负压量与时间之间关联关系的负压量-时段数据。数据存储模块202配置为与负压量监测模块201数据连接，接收并存储所述负压量-时段数据。上述数据存储模块202设置于控制服务器200中，采用数据硬盘模块或其它存储模块实现。智能分配模块203设置于负压站300的控制服务器200中，为一程序算法模块，配置为与负压量监测模块201、数据存储模块202以及中继站100中的液位检测件112、气压检测件111数据连接，接收并响应于当前时刻以及中继站100中的液位检测信号、气压检测信号，输出负压量分配信号，控制各个选通阀304的动作。

上述技术方案，基于对历史数据的大数据分析，得到各个中继站100在不同时段所需的负压量，结合当前时刻采集到的液位及气压检测信号，可以提前对中继站100中的空气进行排除，使得中继站100保持一定的真空度，后期当污水收集井400中的污水达到设定液位时，中继站100的进水管105伸入到污水收集井400中的端口能够提供足够的负压抽吸力，保证中继站100对各个污水收集井400的抽吸作业能够顺利进行，由于只在需要作业的时间段进行预置负压量的作业，也尽可能的减少了真空泵301的能耗。

优化的，所述控制服务器200中还配置有趋势计算模块204以及负压量预置模块205。

上述趋势计算模块204与各污水收集井400中的收集井液位计401信号连接，接收并计算各污水收集井400中液位的上升速率或上升规律，例如某一特定污水收集井400，其中污水的液位总在傍晚时分快速上升，由此则可以计算其达到设定的最高液位所需的时间并输出预置负压开启时间。

负压量预置模块205与趋势计算模块204及智能分配模块203信号连接，接收预置负压开启时间，当检测到系统时间达到预置负压开启时间后，输出控制信号控制选通阀304导通。在本申请中，由于在负压气管109的两端分别设置有选通阀304以及负压开关阀113，当选通阀304导通后，系统控制服务器200协同中继站100中的控制组件116，同时导通上述负压开关阀113。当选通阀304与负压开关阀113均导通后，真空泵301输出的负压量则能够进入到中继站100的负压空间103中，为污水抽吸预置负压。

上述技术方案能够根据与中继站100相连通的污水收集井400中的液位变化趋势对中继站100中的空气提前加以抽吸，使之保持设定的真空度，当污水收集井400中的液位达到设定高度时，中继站100能够及时的进行快速抽吸。由于中继站100中的高真空度只在抽吸发生前设定时段保持，由此当中继站100或负压气管109存在密封不严的情况时，也能够减少真空泵301的能耗浪费。

在实际应用中，偶尔会出现某几个中继站100所对应的瞬时污水抽吸负荷过大，如多个污水收集井400中的液位同时达到设定的抽吸高度，此时真空泵301无法同时提供给到多个中继站100所需的负压量。为了确保此种情况下整个负压污水收集系统仍然能够正常运转，在本申请中，如图2所示，相邻两负压气管109间设置有调节气管305，调节气管305与负压气管109相接处设置有电控多通阀306，电控多通阀306与控制服务器200信号连接。在实践中，优选选择两位置相近的负压气管109相连通。

控制服务器200接收并响应于污水收集井400中的液位检测信号、中继站100内的液位检测信号及气压检测信号，控制电控多通阀306的动作。在实际应用中，上述控制服务器200的控制流程可以事先存在数据存储模块202中，遇到对应的情况则自动调取相应的控制程序模块即可。如与A中继站100相邻的B中继站100，其对应的若干污水收集井400中液位持续上升，将在未来设定时间同时达到最高液位，此时若真空泵301所能分配给到B中继站100的最大负压量也无法满足B中继站100的抽吸要求，则导通A中继站100和B中继站100，将A中继站100负压空间103中预置的负压量传输给到B中继站100，暂时缓解B中继站100的负压量需求，使之能够更好的应对突发的瞬时巨量污水的抽吸需要。

通过上述预置负压操作以及负压量的智能调配，使得整个负压污水抽吸系统都能够平稳高效地运行。

基于上述系统设置，在上述控制服务器200中还配置有用于检测系统中是否存在气压破损泄露的泄压告警组件206。泄压告警组件206包括衰减率存储模块207和泄压告警模块208。

衰减率存储模块207用于存储各个中继站100及其对应的负压气管109内在密闭条件下，设定时间内的标准真空度衰减率。由于系统管路系统不可能完全密闭，上述用于对比的标准真空度衰减率可以通过管道埋设好后测得。

泄压告警模块208配置为与中继站100内的气压检测件111信号连接且与衰减率存储模块207数据连接，接收各个中继站100及其对应的负压气管109内在密闭条件下气压检测件111输出的气压检测信号并计算其衰减率，若其超过标准真空度衰减率，则输出泄压告警信号。上述泄压告警模块208为加载至控制服务器200中的程序模块，其数据处理可以由控制服务器200中的处理器实现。

基于上述方案，由于中继站100呈密封状态，当其进水阀107、泄压阀115、负压开关阀113、出水阀108等均关断时，若此时检测到上述中继站100井体101中的气压变化率超过设定范围，则可判定井体101存在泄漏的情况；同理，若中继站100井体101密封性得到验证后，将负压开关阀113开启而关断位于真空泵301一端的选通阀304，此时若井体101中的气压波动发生异常，则可以判定负压气管109存在泄漏，输出相应的报警信号。

如图2所示，上述进水管105伸入到污水收集井400中的一端设置有抽吸开关阀402，抽吸开关阀402与收集井液位计401、进水阀107关联控制设置。当污水收集井400中的液位达到设定液位时，抽吸开关阀402及开关阀开启。上述抽吸开关阀402采用电磁阀，上述收集井液位计401可以采用电子浮球液位计，即当污水收集井400中的液位达到设定高度时，输出一电信号给到抽吸开关阀402，由此可以开启上述抽吸开关阀402实现抽吸。基于上述技术方案，当污水收集井400中的液位达到设定高度后，开启抽吸开关阀402以及进水阀107，可以将污水抽吸到中继站100中。同时，当进水管105发生破裂时，可以通过关断抽吸开关阀402而开启进水阀107，通过分析中继站100井体101中的气压变化得到进水管105的密封状况。

应当指出的是，上述系统各个功能模块均对应设置有供能装置，如在中继站100处设置太阳能供电装置等。

基于上述负压污水收集系统，本申请还提出了一种负压污水收集系统控制方法，主要包括如下步骤：

S1，基于中继站100井体101负压空间103中的实时气压和/或设定规则，为各个中继站100分配负压量；

S2，检测污水收集井400中的液位高度并基于液位检测结果控制中继站100上进水阀107的动作；

S3，检测中继站100中的液位高度并基于液位检测结果控制中继站100上出水阀108的动作。

上述步骤S1中，控制服务器200根据中继站100负压空间103中的气压值，对负压空间103中的气体进行抽吸，确保负压空间103中的负压量，由此保证每个中继站100都能够对污水收集井400中的污水加以有效抽吸。上述控制实际为反馈控制，即通过实时的监测中继站100负压空间103中的气压值，实时调整其中的负压量。在另一实施方式中，则可以结合设定的规则为各个中继站100分配负压量，如结合各个中继站100每天各时段的负压量需求情况为各个中继站100分配负压量。

上述步骤S2中，利用污水收集井400中的液位检测件112，如电子浮球液位计检测污水的液位高度，而后将上述液位检测信号传输至控制组件116以及控制服务器200，将进水阀107打开。

上述步骤S3中，通过液位检测件112对中继站100负压空间103中的液位高度加以检测，在实际应用中，上述液位检测件112包括用于检测高液位状态的第一浮球液位检测计以及用于检测低液位状态的第二浮球液位检测计，当液位达到高液位状态时，则将上述出水阀108打开，在特定实施例中，也可以根据污水收集井400中污水的上升速率综合决定出水阀108开启的时机。

在设定实施方式中，当中继站100抽取污水收集井400中的污水时：关断泄压阀115以及出水阀108，开启进水阀107及负压开关阀113；待负压空间103中的液位高度达到设定值后，关断负压开关阀113，开启出水阀108及泄压阀115。

进一步详述的，基于中继站100井体101负压空间103中的实时气压和/或设定规则，为各个中继站100分配负压量，包括：

基于当前中继站100中负压空间103的气压检测信号及液位检测信号，控制负压开关阀113、选通阀304及真空泵301的动作，即根据中继站100中负压空间103中液位及气压的变化实时加以调节。

在特定实施方式中，基于污水收集井400中的液位变化率控制负压开关阀113、选通阀304及真空泵301的动作，例如当污水收集井400中的污水上升速率过快时，则提前对中继站100的负压空间103预置负压并排出污水。

在特定实施方式中，也可以基于历史数据及当前时刻控制负压开关阀113、选通阀304及真空泵301的动作，预置负压值。例如，在农村生活污水处理中，污水的产生主要集中于中午及傍晚时分，对于单个家庭而言上述污水排放的时段往往是固定的，因此，系统可以根据上述历史数据信息对中继站100加以控制，提前排空中继站100中的污水同时预置相应的负压值，保证整个污水抽吸系统的正常高效运转。

基于本申请的负压污水抽吸系统，在特定实施例中，可以基于相邻中继站100中留存的负压值、中继站100当前所需负压值以及真空泵301所能提供的负压值，智能导通并分配相邻两个中继站100之间的负压值，由此实现突发情况下污水收集系统的协调运转。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种负压污水中继站，其特征在于，包括井体(101)，所述井体(101)的上部设置为常压空间(102)，所述井体(101)的下部设置为负压空间(103)，所述常压空间(102)与负压空间(103)之间设置有密封隔板(104)；

所述负压空间(103)连通设置有进水管(105)及出水管(106)，所述进水管(105)与出水管(106)分别与外部的污水收集井(400)以及污水收集装置相连通，所述进水管(105)与出水管(106)上分别设置有用以控制其通断状态的进水阀(107)与出水阀(108)；

所述负压空间(103)还连通设置有与外部负压源相连通的负压气管(109)、与常压空间(102)相连通的泄压管(110)、用于检测负压空间(103)中负压值的气压检测件(111)、以及用于检测负压空间(103)中液位高度的液位检测件(112)，所述负压气管(109)上设置有用以控制负压气管(109)通断的负压开关阀(113)，所述泄压管(110)上设置有用于控制所述泄压管(110)通断的泄压阀(115)；

所述常压空间(102)中还设置有控制组件(116)，所述控制组件(116)接收所述气压检测件(111)输出的气压检测信号以及液位检测件(112)输出的液位检测信号，控制所述进水阀(107)、出水阀(108)、泄压阀(115)以及负压开关阀(113)的通断。

2.根据权利要求1所述的负压污水中继站，其特征在于，所述控制组件(116)中还设置有远程通信模块(117)，所述远程通信模块(117)与外部控制服务器(200)通信连接，接收所述气压检测信号以及液位检测信号并输出至所述控制服务器(200)。

3.一种负压污水收集系统，包括控制服务器(200)、负压站(300)以及多个污水收集井(400)，所述负压站(300)中配置有真空泵(301)、污水泵(302)以及负压污水收集罐(303)；

其特征在于，所述负压站(300)与所述污水收集井(400)之间还设置有如权利要求2所述的负压污水中继站(100)；其中，

各所述中继站(100)的负压气管(109)与负压站(300)中的真空泵(301)相连通，所述中继站(100)的出水管(106)与所述负压污水收集罐(303)相连通，所述中继站(100)的进水管(105)分别与各污水收集井(400)相连通；

各个中继站(100)的控制组件(116)基于设定触发信号或时间表控制进水阀(107)的开断；

各中继站(100)的负压气管(109)与所述真空泵(301)之间分别一一对应设置有选通阀(304)，控制服务器(200)配置为与所述中继站(100)中的控制组件(116)数据连接，响应于当前时刻中继站(100)输出的液位检测信号以及气压检测信号，控制各个选通阀(304)的动作。

4.根据权利要求3所述的负压污水收集系统，其特征在于，所述污水收集井(400)中设置有收集井液位计(401)，各个中继站(100)的控制组件(116)分别与其对应的污水收集井(400)中的收集井液位计(401)信号连接，接收污水收集井(400)中的液位检测信号，当所述污水收集井(400)中的液位达到设定高度时，开启进水阀(107)。

5.根据权利要求3所述的负压污水收集系统，其特征在于，所述控制服务器(200)中还配置有：

负压量监测模块(201)，设置于所述负压站(300)中，配置为用于测算真空泵(301)分配给到各个中继站(100)的负压抽吸功率及时间，输出负压量-时段数据；

数据存储模块(202)，配置为与所述负压量监测模块(201)数据连接，接收并存储所述负压量-时段数据；

智能分配模块(203)，配置为与所述负压量监测模块(201)、数据存储模块(202)以及中继站(100)中的液位检测件(112)、气压检测件(111)数据连接，接收并响应于当前时刻以及中继站(100)中的液位检测信号、气压检测信号，输出负压量分配信号，控制各个选通阀(304)的动作。

6.根据权利要求4所述的负压污水收集系统，其特征在于，所述控制服务器(200)中还配置有：

趋势计算模块(204)，与各污水收集井(400)中的收集井液位计(401)信号连接，接收并计算各污水收集井(400)中液位的上升速率，计算其达到设定的最高液位所需的时间并输出预置负压开启时间；

负压量预置模块(205)，与所述趋势计算模块(204)及智能分配模块(203)信号连接，接收所述预置负压开启时间，当检测到系统时间达到所述预置负压开启时间后，输出控制信号控制所述选通阀(304)动作。

7.根据权利要求4所述的负压污水收集系统，其特征在于，相邻两负压气管(109)间设置有调节气管(305)，所述调节气管(305)与所述负压气管(109)相接处设置有电控多通阀(306)，所述电控多通阀(306)与所述控制服务器(200)信号连接；

所述控制服务器(200)接收并响应于污水收集井(400)中的液位检测信号、所述中继站(100)内的液位检测信号及气压检测信号，控制所述电控多通阀(306)的动作。

8.根据权利要求3所述的负压污水收集系统，其特征在于，所述控制服务器(200)中还配置有泄压告警组件(206)，所述泄压告警组件(206)包括：

衰减率存储模块(207)，用于存储各个中继站(100)负压空间(103)及其对应的负压气管(109)在密闭条件下，设定时间内的标准真空度衰减率；

泄压告警模块(208)，配置为与中继站(100)内的气压检测件(111)信号连接且与所述衰减率存储模块(207)数据连接，接收各个中继站(100)及其对应的负压气管(109)内在密闭条件下所述气压检测件(111)输出的气压检测信号并计算其衰减率，若其超过所述标准真空度衰减率，则输出泄压告警信号。

9.根据权利要求4所述的负压污水收集系统，其特征在于，所述进水管(105)伸入到污水收集井(400)中的一端设置有抽吸开关阀(402)，所述抽吸开关阀(402)与所述收集井液位计(401)、进水阀(107)关联控制设置，当污水收集井(400)中的液位达到设定液位时，所述抽吸开关阀(402)及开关阀开启。

10.一种负压污水收集系统控制方法，其特征在于，基于如权利要求4-9中任意一项权利要求所述的负压污水收集系统，包括如下步骤：

基于中继站(100)井体(101)负压空间(103)中的实时气压和/或设定规则，为各个中继站(100)分配负压量；

检测污水收集井(400)中的液位高度并基于液位检测结果控制中继站(100)上进水阀(107)的动作；

检测中继站(100)中的液位高度并基于液位检测结果控制中继站(100)上出水阀(108)的动作；其中，

当中继站(100)抽取污水收集井(400)中的污水时：

关断泄压阀(115)以及出水阀(108)，开启进水阀(107)及负压开关阀(113)；

待负压空间(103)中的液位高度达到设定值后，关断负压开关阀(113)，开启出水阀(108)及泄压阀(115)。

11.根据权利要求10所述的负压污水收集系统控制方法，其特征在于，所述基于中继站(100)井体(101)负压空间(103)中的实时气压和/或设定规则，为各个中继站(100)分配负压量，包括：

基于当前中继站(100)中负压空间(103)的气压检测信号及液位检测信号，控制负压开关阀(113)、选通阀(304)及真空泵(301)的动作；和/或

基于污水收集井(400)中的液位变化率控制所述负压开关阀(113)、选通阀(304)及真空泵(301)的动作；和/或

基于历史数据及当前时刻控制负压开关阀(113)、选通阀(304)及真空泵(301)的动作，预置负压值；和/或

基于相邻中继站(100)中留存的负压值、中继站(100)当前所需负压值以及真空泵(301)所能提供的负压值，智能导通并分配相邻两个中继站(100)之间的负压值。

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