CN115680106A - 一种污水传输箱涵防淤方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种污水传输箱涵防淤方法、系统、电子设备及存储介质，所述系统包括：预测预警模块、模型计算模块、智慧分析模块和智慧决策模块。本发明通过水利模型对监测数据进行计算得到合流制污水流量的过程数据，并基于上述过程数据和预测气象数据进行分析，得到分析结果及其对应的控制策略，并根据上述控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合，从而保证污水传输箱涵内各个分隔内污水流速不低于淤积流速，进而最大限度的削减合流制溢流污染，降低污水传输箱涵溢流频次以及溢流量，同时降低了污水传输箱涵由于间歇使用导致内部环境干湿交替，造成沉积的泥沙干化板结，提升了污水箱涵的输水能力，降低引发片区内涝和污水溢流的发生。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，更具体地，涉及一种污水传输箱涵防淤方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
在我国，大多数城市尤其是老城区的排水体制大都采用合流制排水系统，合流制溢流(CSO)污染问题严重。雨天经常出现雨污混流漫溢现象，造成道路积水，影响交通出行。其次合流制溢流(CSO)污染水量大、水质差(尤其是初期降雨)，未经任何处理直接排放到城市河道，对城市河道水体产生巨大冲击，严重时丧失自净能力。因此，有效控制CSO污染，已成为解决城市水环境问题的当务之急。
当前，传统CSO污染控制措施主要有合流制传输管道改造(新建传输箱涵等)，增大污水处理厂处理能力，建设调蓄设施等措施。其中污水传输箱涵是合流制污水传输的重要通道，其输送能力直接关系到降雨时上游合流制污水的出路以及下游处理设施能否充分发挥作用。然而传统的污水传输箱涵，根据降雨强度不同，箱涵内的污水流速也有不同，当降雨强度小或者降雨后期，箱涵内的污水流速降低，导致泥沙沉积，待降雨结束后，沉积的泥沙在箱涵内板结、硬化，周而复始，将会严重降低箱涵过水能力。因此，如何减少污水传输箱涵内部淤积导致的箱涵输水能力降低引发片区内涝和污水溢流是亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种污水传输箱涵防淤方法、系统、电子设备及存储介质，用以解决如何减少污水传输箱涵内部淤积导致的箱涵输水能力降低引发片区内涝和污水溢流的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种污水传输箱涵防淤系统，包括：预测预警模块、模型计算模块、智慧分析模块和智慧决策模块，所述智慧分析模块分别与所述预测预警模块、所述模型计算模块和所述智慧决策模块连接；
所述预设预警模块，用于实时获取短时气象预报的预测气象数据，并将所述预测气象数据发送至所述智慧分析模块；
所述模型计算模块，用于利用预设水力模型根据上游河道汇水区域内的监测站数据计算合流制污水流量的过程数据，并将所述过程数据反馈至所述智慧分析模块；
所述智慧分析模块，用于根据所述预测气象数据和所述过程数据进行分析，并将分析结果发送至所述智慧决策模块；
所述智慧决策模块，用于根据所述分析结果及其对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
可选的，所述污水传输箱涵防淤系统还包括：数据存储模块；
所述数据存储模块，用于存储多个监测站的实时监测数据和所述过程数据。
可选的，所述污水传输箱涵防淤系统还包括：模型反馈模块；
所述模型反馈模块，用于根据所述监测数据和所述过程数据进行差异分析，并根据差异分析结果修正所述预设水力模型的模型参数。
可选的，所述数据存储模块，还用于基于所述监测数据的异常情况进行报警。
可选的，所述预测预警模块，还用于在监测到所述预测气象数据满足预设条件时进行数据采集频率调整。
可选的，所述模型计算模块，还用于根据多因素环境数据对所述预设水力模型进行初始化。
可选的，所述污水传输箱涵防淤系统还包括：箱涵冲洗模块；
所述箱涵冲洗模块，用于根据所述智慧分析模块的分析结果对所述污水传输箱涵进行冲洗。
根据本发明的第二方面，提供一种污水传输箱涵防淤方法，包括：
实时获取预测气象数据和上游汇水区域的监测站数据；
将所述监测站数据输入至预设水力模型中，计算得到合流制污水流量的过程数据；
基于所述预测气象数据和所述过程数据进行数据分析；
根据所述分析结果对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现上述第二方面中任一污水传输箱涵防淤方法的步骤。
根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现上述第二方面中任一污水传输箱涵防淤方法的步骤。
本发明提供的一种污水传输箱涵防淤方法、系统、电子设备及存储介质，所述系统包括：预测预警模块、模型计算模块、智慧分析模块和智慧决策模块。本发明通过水利模型对监测数据进行计算得到合流制污水流量的过程数据，并基于上述过程数据和预测气象数据进行分析，得到分析结果及其对应的控制策略，并根据上述控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合，从而保证污水传输箱涵内各个分隔内污水流速不低于淤积流速，进而最大限度的削减合流制溢流污染，降低污水传输箱涵溢流频次以及溢流量，同时降低了污水传输箱涵由于间歇使用导致内部环境干湿交替，造成沉积的泥沙干化板结，提升了污水箱涵的输水能力，降低引发片区内涝和污水溢流的发生。
附图说明
图1为本发明提供的一种污水传输箱涵防淤系统结构示意图；
图2为本发明提供的一种污水传输箱涵防淤系统详细架构图；
图3为本发明提供的合流制污染削减快速响应控制系统的示意图；
图4为本发明提供的合流制污水传输箱涵结构的示意图；
图5为本发明提供的一种污水传输箱涵防淤方法流程图；
图6为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
图7为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1为本发明提供的一种污水传输箱涵防淤系统结构示意图，如图1所示，系统包括：预测预警模块、模型计算模块、智慧分析模块和智慧决策模块，所述智慧分析模块分别与所述预测预警模块、所述模型计算模块和所述智慧决策模块连接；
其中，所述预设预警模块，用于实时获取短时气象预报的预测气象数据，并将所述预测气象数据发送至所述智慧分析模块；所述模型计算模块，用于利用预设水力模型根据上游河道汇水区域内的监测站数据计算合流制污水流量的过程数据，并将所述过程数据反馈至所述智慧分析模块；所述智慧分析模块，用于根据所述预测气象数据和所述过程数据进行分析，并将分析结果发送至所述智慧决策模块；所述智慧决策模块，用于根据所述分析结果及其对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
需要说明的是，上述短时气象预报的预测气象数据可以是根据第三方系统提供的未来一段时间的气象数据，为了提高数据准确率降低系统的计算力要求，可以设定为未来1小时内的气象数据。
上述预测预警模块主要是根据未来1小时内气象数据情况，服务于智慧分析模块和智慧决策模块，根据当前以及未来1小时内气象情况提前做出应对策略。
上述模型计算模块主要是利用预设水力模型系统根据上游河道暗涵历年监测降雨流量数据、污水流量数据生成模型参数，建立模型。生成的模型根据设置于上游河道汇水区域内的监测站数据计算的合流制污水流量过程数据，并将合流制污水入流过程线反馈至智慧分析系统，分析系统根据不同降雨深形成的流量过程，根据水量平衡原理，选择相应的应对策略。
上述预设水力模型可以是根据历史数据提前构建的。
为了进一步详细说明本发明系统的功能模块，参见图2，图2为本发明提供的一种污水传输箱涵防淤系统详细架构图，图2中本发明系统也称为智慧水务决策平台，其中包括：数据存储模块、预测预警系统、智慧分析系统、水力模型系统和反馈修正系统，预设预警系统通过获取未来1小时气象数据进行预测预警分析，上述模块通过无线网络(包括但不限于：2G/3G/4G/5G)与区域内的各个监测站进行数据交互，上述监测站包括但不限于：雨量监测站、水质监测站、水位监测站、流量监测站、污水监测站和气象监测站进。通过构建上述智慧水务系统根据模型预测CSO现在以及未来1h内水量变化情况，制定相应的应对策略，充分发挥各处理设施的处理能力，最大限度的削减降雨初期合流制溢流污染，降低CSO溢流频次以及溢流量，保障片区河流水环境，并创造巨大直接和潜在的经济价值。
应理解的是，本发明还提供了一套合流制污染削减快速响应控制系统，参见图3和图4，在图3和图4中将CSO传输箱涵分隔成多个通道，在每个通道内设置独立开启的闸门，配合水力模型根据当前降雨监测以及未来1h内预报情况，形成一套箱涵闸门启闭的控制策略，保证每个分隔内污水流速不低于淤积流速。同时在降雨即将结束时，CSO污水浊度相对较低，此时箱涵闸门控制策略调整，对每个分隔进行冲洗，降低箱涵内沉积物淤积的风险。
图3和图4中各编号为：①河道上游暗涵，②河道明渠，③下游河道，④污水传输箱涵(4-1、4-2、4-3)，⑤城镇居民区污水管网，⑥污水处理厂，⑦CSO调蓄池，⑧CSO强化处理设施，⑨污水传输箱涵闸门1(9-1、9-2、9-3)，10、污水传输箱涵闸门2(10-1、10-2、10-3)，11、污水传输箱涵闸门3(11-1、11-2、11-3)，12、污水传输箱涵闸门4(12-1、12-2、12-3)，13、污水传输箱涵闸门6(13-1、13-2、13-3)，14、CSO调蓄池闸门，15、CSO强化处理设施闸门，16、河道明渠和暗涵分隔闸门，17、污水处理厂进水闸门，18、污水提升泵，19、智慧水务决策平台，20、合流制片区汇水区域，21、雨量站，22、污水监测站，23、水质监测站1，24、水位监测仪1，25、流量监测仪1，26、流量监测仪2，27、流速检测仪，28、流量监测仪3，29、水位监测仪2，30、流量监测仪4。
其中，箱涵防淤是根据以下公式进行设计：
合流制污水传输箱涵每个分隔流速按照下式计算：
其中，v为箱涵内污水流速(m/s)，R为水力半径(m)，I为水利坡度，n为粗糙系数。
Q＝Av；
其中，Q为箱涵内污水流量(m3/s)，v为箱涵内污水流速(m/s)，A为污水过流面积(m2)。
为保证合流制污水传输箱涵内不产生淤积，需要控制流速达到0.75m/s以上，对应的计算出箱涵内污水控制流量。后期运行过程中，智慧控制系统根据置于箱涵内的流量、流速监测仪，保证流速以及流量。
在降雨后期，合流制污水水质逐渐转好，浊度降至最低，此时智慧控制系统，会根据上游降雨来水量情况，控制箱涵每个分隔入口闸门的开闭，对每个分隔进行冲洗，保证箱涵内无淤积。
为了进一步加强本发明系统实现的降低箱涵内沉积物淤积的风险，相应的在河道明渠起端设置污水处理厂，末端设置CSO调蓄池和CSO强化处理设施，以及连接河道暗涵以及明渠末端的传输箱涵。各设施进水口处设置下开式闸门，用于实现各处理设施的联动联调，从而为服务于智慧水务决策系统，最大可能的减少CSO溢流道明渠内，造成河道水环境恶化。
其次在系统、设施、河道内设置各监测站以及监测设备，如雨量监测站、污水监测站、流量、流速、水位、浊度等水质水量检测设备。其中上有河道暗涵内设置水质、水位监测仪，上游河道合流制片区内设置雨量监测站、污水流量、水质监测站，污水处理厂入口处闸门处设置流量监测站，污水传输箱涵内设置流量流速监测仪，CSO调蓄池内设置水位监测仪，CSO强化处理设施内设置流量监测仪。
可以理解的是，基于背景技术中的缺陷，本发明实施例提出了一种污水传输箱涵防淤系统。系统包括：预测预警模块、模型计算模块、智慧分析模块和智慧决策模块。本发明通过水利模型对监测数据进行计算得到合流制污水流量的过程数据，并基于上述过程数据和预测气象数据进行分析，得到分析结果及其对应的控制策略，并根据上述控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合，从而保证污水传输箱涵内各个分隔内污水流速不低于淤积流速，进而最大限度的削减合流制溢流污染，降低污水传输箱涵溢流频次以及溢流量，同时降低了污水传输箱涵由于间歇使用导致内部环境干湿交替，造成沉积的泥沙干化板结，提升了污水箱涵的输水能力，降低引发片区内涝和污水溢流的发生。
作为实施例，所述污水传输箱涵防淤系统还包括：数据存储模块；
其中，所述数据存储模块，用于存储多个监测站的实时监测数据和所述过程数据。
需要说明的是，数据存储模块主要包括前端监测监控数据以及系统运行数据。前端监测监控数据主要包括进入到上游河道暗涵内合流制污水的流量、水质、水位等数据，同时存储水力模型根据设置于上游河道汇水区域内的监测站以及气象监测数据计算的合流制污水流量过程数据。系统运行数据主要为智慧分析决策系统运行数据。
本实施例中，非降雨期间，片区管网仅排放污水，置于片区内的水质、流量、流速、水位等监测按照1次/小时的频次进行监测，降雨期间为保证精准掌控入流合流制污水水质、流量、流速、水位等数据，监测按照1次/分钟进行，其他监测数据如降雨按照1次/分钟进行，监测到的数据通过EXCEl、WORD等形式进行存储。水质指标、流量、流速监测精度控制在3％以内，水位监测误差控制在2cm以内。
作为实施例，所述污水传输箱涵防淤系统还包括：模型反馈模块；
其中，所述模型反馈模块，用于根据所述监测数据和所述过程数据进行差异分析，并根据差异分析结果修正所述预设水力模型的模型参数。
可以理解的是，上述模型反馈模块可以是通过对比分析数据储存模块各测站实时监测数据以及模型预测生成数据的差异，不断修正模型参数，使得模型模拟数据与实际更加贴合，减小偏差。
本实施例中，基于水力模型对当前和未来1h内降雨深度模拟计算，同时实测各场次降雨形成的流量数据，系统中增加了反馈修正系统，根据模型和实测数据比对情况，不断修正模型参数，保证模型预测的精度，增加智慧管控系统的可靠性。
作为实施例，所述数据存储模块，还用于基于所述监测数据的异常情况进行报警。
本实施例中，数据存储模块可以对前端监测设备监测数据进行判别，当监测数据出现异常、空缺时及时报警，以便运维人员监测修护。
作为实施例，所述预测预警模块，还用于在监测到所述预测气象数据满足预设条件时进行数据采集频率调整。
本实施例中，上述预测预警模块用于收集实时更新的短时气象预报数据，服务于智慧分析系统、决策系统，根据当前以及未来1h内气象情况提前做出应对策略。晴天时短时气象数据收集频次按照1次/30分钟，当预测到进30分钟内有降雨发生时，监测频次提升，按1次/5分钟，保证获取气象数据的时效性。
作为实施例，所述模型计算模块，还用于根据多因素环境数据对所述预设水力模型进行初始化。
需要说明的是，上述初始化的步骤可以是水力模型构建的步骤，水力模型的构建基于合流制片区历史降雨监测数据，推求本区域时段单位线，生成历史场次降雨形成的流量过程线，同时根据片区居民人数、生活习惯、季度变化，结合当地实测污水排放过程，通过与历史对应的场次降雨形成的实测径流过程进行比对，修正调整模型参数，使之与历史降雨径流数据贴合，保证模型的准确性。
本实施例中，水力模型根据河道历史、现在、未来1小时内降雨情况，立足于当前，着眼于未来1小时内，根据降雨量随时间的变化，生成相应的控制策略，解决合流制片区污水排放过程预见性不足，导致厂、站、网相应应对策略延后，导致初期雨水溢流等问题。提供了一种城镇合流制片区厂、站、网联调联控的智慧决策管控策略，提升城镇水务管理水平，最大程度的保护自然水体环境。
作为实施例，所述污水传输箱涵防淤系统还包括：箱涵冲洗模块；
其中，所述箱涵冲洗模块，用于根据所述智慧分析模块的分析结果对所述污水传输箱涵进行冲洗。
在具体实现中，降雨后期，智慧分析模块测算暗涵内调蓄水量将逐渐减少时，保持污水传输箱涵一个分隔内的闸门开启，关闭其他分隔闸门，利用降雨后期较好水质来水对每个分隔箱涵进行冲洗，冲洗流速、流量根据降雨后期水质确定，当来水浊度≥500NTU时，流速≥1.5m/s；当来水浊度≥200NTU时，流速≥0.75m/s，保证箱涵不淤积，每个分隔冲洗时间控制为5min。之后开启另一分隔闸门，关闭本分隔闸门进行冲洗，以此类推。
本实施例中，根据智慧分析模块的分析结果对污水传输箱涵进行冲洗，从而使得污水传输箱涵中的泥沙再次通过水流进行清洗，保证箱涵不淤积，进而大大的提升了污水传输箱涵的污水传输能力，降低由于污水传输箱涵淤积导致的箱涵溢流及减少了溢流流量。
作为实施例，智慧分析模块主要根据前端监测以及预测数据，结合水力模型评估河道暗涵来水水量，为智慧水务决策平台提供支撑，其工作原理为水量平衡原理：
(Q1+Q2-Q3-Q4-Q5)×t≤V；
其中，Q1为水力模型计算降雨形成的实时流量(m3/s)，Q2为污水排放流量(m3/s)，Q3为污水处理厂进水流量(m3/s)，Q4为污水传输箱涵输水流量(m3/s)，Q5为明渠泄水流量(m3/s)，V为上游河道暗涵调蓄容量(m3)。
智慧分析模块按照污水处理厂、CSO强化处理设施、CSO调蓄池、明渠排放的优先顺序试算，各种降雨策略对应处理设施的开启情况。
作为实施例，本系统中智慧决策平台是整个系统运行控制的关键，其功能的实现是通过智慧分析系统分析的分析结果，来控制相应闸门的开合，进一步来控制降雨期间河道暗涵来水的排放出处，充分调动厂、站、网对于合流制污水的应对能力，保证初期雨水得到有效控制，进一步实现水安全、水环境控制目标。
为实现上述功能目标，相应的在河道明渠起端设置污水处理厂，末端设置CSO调蓄池和CSO强化处理设施，以及连接河道暗涵以及明渠末端的传输箱涵。各设施进水口处设置下开式闸门，闸门控制完全开启到完全闭合以及完全闭合到完全开启时间应控制在30s以内，同时根据流量平衡精准控制各闸门开度，其开度误差不超过3cm。
参见表一，表一为本发明提供的智慧水务决策平台指令矩阵图，表一中是关于天气与策略的关联关系，其中降雨量h1、h2和h3可以是根据每个城市地区的降雨量数据和控制标准进行设定的。
表一、智慧水务决策平台指令矩阵图
其中，智慧决策控制策略的如下：
策略1：当前、未来1h内均为晴天，此时合流制片区仅排放污水，无雨水汇入，智慧水务决策平台生成命令，保持污水处理厂闸门17开启，其他闸门9-16全部关闭。片区污水全部进入到污水处理厂处理后排放。
策略2：当前晴天，气象预报未来1h内将有小雨，降雨深不超过h1，此时预测预警系统将获取的预报降雨深发送至水力模型计算流量过程，智慧分析系统根据水量平衡原理计算，降雨持续时间内暗涵内调蓄容量不足，片区有滞水风险时，需要开启CSO强化处理设施以满足水安全要求，此时开启9-1、10-1、11-1、12-1、15号闸门，提前开启CSO强化处理设施，保证在降雨期间设施能按照运行最大负荷运行。
策略3：当前晴天，气象预报未来1h内将有中雨，降雨深不超过h2，智慧分析系统计算需要开启CSO强化处理设施以及CSO调蓄池以满足水安全要求，此时在降雨前优先开启9-1、10-1、11-1、12-1、15号闸门，提前开启CSO强化处理设施，保证在降雨期间设施能按照运行最大负荷运行。待降雨发生时，开启9、10、11、12、14号闸门，合流制污水通过污水处理厂、CSO强化处理设施、CSO调蓄池共同收集处理。待调蓄池蓄满后关闭14号闸门开启13号闸门，将污水导排至下游河道。
策略4：当前晴天，气象预报未来1h内将有大雨，降雨深不超过h3，智慧分析系统计算，当同时开启CSO强化处理设施以及CSO调蓄池无满足水安全要求，此时在降雨前优先开启9-1、10-1、11-1、12-1、15号闸门，提前开启CSO强化处理设施，保证在降雨期间设施能按照运行最大负荷运行。待降雨发生且峰值流量未到达时，先开启9、10、11、12、14号闸门，合流制污水通过污水处理厂、CSO强化处理设施、CSO调蓄池最大限度收集初期雨水。待峰值流量到达时，开启13号闸门，将上游暗涵来水通过箱涵输送到下游，避免溢流污染河道。
策略5：当前晴天，气象预报未来1h内将有暴雨，降雨深超过h3，智慧分析系统计算，当同时开启CSO强化处理设施、CSO调蓄池以及箱涵无满足水安全要求，此时在降雨前优先开启9-1、10-1、11-1、12-1、15号闸门，提前开启CSO强化处理设施，保证在降雨期间设施能按照运行最大负荷运行。待降雨发生且峰值流量未到达时，先开启9、10、11、12、14号闸门，合流制污水通过污水处理厂、CSO强化处理设施、CSO调蓄池最大限度收集初期雨水。待来水流量增大超过处理设施收集能力时，开启13号闸门，将上游暗涵来水通过箱涵输送到下游。待流量增大超过箱涵输送能力时，为保证水安全，动态控制16号闸门的开度，尽可能减少向河道内的溢流量。
策略6：当前小雨降雨量h1，气象预报未来1h内降雨停歇，此时调度规则：保持17、9-1、10-1、11-1、12-1、15号闸门开启，在降雨后期，关闭通往CSO强化处理设施的闸门。
策略7：当前小雨降雨量h1，气象预报未来1h内持续小雨，此时调度规则：保持17、9-1、10-1、11-1、12-1、15号闸门开启，在降雨后期，关闭通往CSO强化处理设施的闸门。
策略8：当前小雨降雨量h1，气象预报未来1h内有中雨，降雨深不超过h2，此时调度规则：保持17、9-1、10-1、11-1、12-1、15号闸门开启，待降雨增大，来水流量超过污水处理厂、CSO强化处理设施处理能力时，开启9、10、11、12、14号闸门，合流制污水通过污水处理厂、CSO强化处理设施、CSO调蓄池共同收集处理。待调蓄池蓄满，开启13号闸门。
策略9：当前小雨降雨量h1，气象预报未来1h内有大雨，降雨深不超过h3，此时调度规则：开启箱涵9、10、11、12、14、15号闸门，增大收集处理能力，减少暗涵内的蓄水量，以备应对后面的大雨。大雨发生时，当来水流量超过收集处理能力且暗涵水位达到80％深度时，开启13号闸门泄水，保证水安全。
策略10：当前小雨降雨量h1，气象预报未来1h内有暴雨，降雨深超过h3，此时调度规则：开启箱涵9、10、11、12、14、15号闸门，增大收集处理能力，减少暗涵内的蓄水量，以备应对后面的暴雨。暴雨发生时，当来水流量超过收集处理能力且暗涵水位达到60％深度时，开启13号闸门泄水，当暗涵水位持续增加达到90％深度时，动态控制16号闸门的开度，控制向河道内的溢流量。
策略11：当前中雨降雨量h2，气象预报未来1h内降雨停歇，此时调度规则：保持9、10、11、12、14、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满或者降雨结束，配合箱涵冲洗程序，逐步关闭进入到调蓄池以及CSO强化处理设施的闸门。
策略12：当前中雨降雨量h2，气象预报未来1h内有小雨，降雨深不超过h1，此时调度规则：保持9、10、11、12、14、15、17号闸门开启，若调蓄池蓄满且中雨未停止，开启13号闸门，若调蓄池蓄满前中雨已停止，关闭14号闸门，配合箱涵冲洗程序，逐步关闭箱涵其中两道分隔闸门，保留一道将污水导排至CSO强化处理设施处理。
策略13：当前中雨降雨量h2，气象预报未来1h内持续中雨，降雨深不超过h2，此时调度规则：保持9、10、11、12、14、15、17号闸门开启，此时调蓄池、CSO强化处理设施共同收集处理，待调蓄池蓄满后，开启13号闸门，关闭14号闸门，上游来水排放至河道下游。
策略14：当前中雨降雨量h2，气象预报未来1h内有大雨，降雨深不超过h3，此时调度规则：保持9、10、11、12、14、15、17号闸门开启，此时调蓄池、CSO强化处理设施共同收集处理，待大雨发生或者调蓄池蓄满后，开启13号闸门，调蓄池蓄满后关闭14号闸门，上游来水排放至河道下游。
策略15：当前中雨降雨量h2，气象预报未来1h内有暴雨，降雨深超过h3，此时调度规则：保持9、10、11、12、14、15、17号闸门开启，在预报暴雨时，开启13号闸门，全力下泄上游来水，减少上游暗涵蓄水量。暴雨发生时，暗涵水位达到90％深度，动态控制16号闸门的开度，保证水安全的同时控制向河道内的溢流量。
策略16：当前大雨降雨量h3，气象预报未来1h内降雨停歇，此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，降雨后期配合箱涵冲洗程序，逐步关闭箱涵闸门。
策略17：当前大雨降雨量h3，气象预报未来1h内小雨，降雨深不超过h1，此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，待暴雨峰值流量过后，关闭13号闸门，待流量持续降低时，配合箱涵冲洗程序，逐步关闭箱涵闸门，保留一个进入CSO强化处理设施的通道。
策略18：当前大雨降雨量h3，气象预报未来1h内中雨，降雨深不超过h2，此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。待降雨结束后，配合箱涵冲洗程序，逐步关闭箱涵闸门。
策略19：当前大雨降雨量h3，气象预报未来1h内持续大雨，此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。待降雨结束后，配合箱涵冲洗程序，逐步关闭箱涵闸门。同时根据上游来水量控制16号闸门开度，在保证水安全的前提下，减少进入到河道的水量。
策略20：当前大雨降雨量h3，气象预报未来1h内有暴雨，降雨深超过h3，此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。同时根据上游来水量控制16号闸门开度，在保证水安全的前提下，减少进入到河道的水量。
策略21：当前暴雨降雨量超过h3，气象预报未来1h内降雨停歇，此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。同时根据上游来水量控制16号闸门开度，在保证水安全的前提下，减少进入到河道的水量，直至闸门彻底关闭。
策略22：当前暴雨降雨量超过h3，气象预报未来1h内有小雨，降雨深不超过h1。此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。同时根据上游来水量控制16号闸门开度，在保证水安全的前提下，减少进入到河道的水量，直至闸门彻底关闭。同时在暴雨结束后，配合箱涵冲洗程序，逐步关闭箱涵闸门，保留一个进入CSO强化处理设施的通道，直至降雨逐渐停止。
策略23：当前暴雨降雨量超过h3，气象预报未来1h内有中雨，降雨深不超过h2。此时调度规则：保持9、10、11、12、13、14、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。同时根据上游来水量控制16号闸门开度，在保证水安全的前提下，减少进入到河道的水量，直至闸门彻底关闭。同时在降雨结束后，配合箱涵冲洗程序，逐步关闭箱涵闸门。
策略24：当前暴雨降雨量超过h3，气象预报未来1h内有大雨，降雨深不超过h3。此时调度规则：保持9、10、11、12、13、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。同时根据上游来水量控制16号闸门开度，在保证水安全的前提下，减少进入到河道的水量，直至暴雨峰值流量过后逐渐关闭闸门，直至彻底关闭。
策略25：当前暴雨降雨量超过h3，气象预报未来1h持续暴雨。此时调度规则：保持9、10、11、12、13、15、17号闸门开启，待调蓄池蓄满后关闭14号闸门。同时根据上游来水量控制16号闸门开度，在保证水安全的前提下，减少进入到河道的水量，直至暴雨峰值流量过后逐渐关闭闸门，直至彻底关闭。
本实施例，通过将控制策略进行固化，并与降雨量和天气进行关联从而使得系统可以根据数据分析结果，快速找到对应的控制策略，进而快速完成箱涵每个分隔内的污水水质以及水量的控制，包子箱涵不淤积，最大限度的保障初期雨水能够到达厂和站，充分发挥各厂、站处理能力，提升经济效益，并创造巨大的生态环境效益。
请参阅图5，图5为本发明实施例提供的一种污水传输箱涵防淤方法流程图，如图5所示，一种污水传输箱涵防淤，方法包括：
步骤S100：实时获取预测气象数据和上游汇水区域的监测站数据；
步骤S200：将所述监测站数据输入至预设水力模型中，计算得到合流制污水流量的过程数据；
步骤S300：基于所述预测气象数据和所述过程数据进行数据分析；
步骤S400：根据所述分析结果对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
可以理解的是，本发明提供的一种污水传输箱涵防淤方法与前述各实施例提供的污水传输箱涵防淤系统相对应，污水传输箱涵防淤方法的相关技术特征可参考污水传输箱涵防淤系统的相关技术特征，在此不再赘述。
请参阅图6，图6为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图6所示，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：
实时获取预测气象数据和上游汇水区域的监测站数据；将上述监测站数据输入至预设水力模型中，计算得到合流制污水流量的过程数据；基于上述预测气象数据和上述过程数据进行数据分析；根据上述分析结果对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
请参阅图7，图7为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图7所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：
实时获取预测气象数据和上游汇水区域的监测站数据；将上述监测站数据输入至预设水力模型中，计算得到合流制污水流量的过程数据；基于上述预测气象数据和上述过程数据进行数据分析；根据上述分析结果对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
本发明提供的一种污水传输箱涵防淤方法、系统、电子设备及存储介质，所述系统包括：预测预警模块、模型计算模块、智慧分析模块和智慧决策模块。本发明通过水利模型对监测数据进行计算得到合流制污水流量的过程数据，并基于上述过程数据和预测气象数据进行分析，得到分析结果及其对应的控制策略，并根据上述控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合，从而保证污水传输箱涵内各个分隔内污水流速不低于淤积流速，进而最大限度的削减合流制溢流污染，降低污水传输箱涵溢流频次以及溢流量，同时降低了污水传输箱涵由于间歇使用导致内部环境干湿交替，造成沉积的泥沙干化板结，提升了污水箱涵的输水能力，降低引发片区内涝和污水溢流的发生。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种污水传输箱涵防淤系统，其特征在于，所述系统包括：预测预警模块、模型计算模块、智慧分析模块和智慧决策模块，所述智慧分析模块分别与所述预测预警模块、所述模型计算模块和所述智慧决策模块连接；
所述预设预警模块，用于实时获取短时气象预报的预测气象数据，并将所述预测气象数据发送至所述智慧分析模块；
所述模型计算模块，用于利用预设水力模型根据上游河道汇水区域内的监测站数据计算合流制污水流量的过程数据，并将所述过程数据反馈至所述智慧分析模块；
所述智慧分析模块，用于根据所述预测气象数据和所述过程数据进行分析，并将分析结果发送至所述智慧决策模块；
所述智慧决策模块，用于根据所述分析结果及其对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
2.根据权利要求1所述的污水传输箱涵防淤系统，其特征在于，所述系统还包括：数据存储模块；
所述数据存储模块，用于存储多个监测站的实时监测数据和所述过程数据。
3.根据权利要求2所述的污水传输箱涵防淤系统，其特征在于，所述系统还包括：模型反馈模块；
所述模型反馈模块，用于根据所述监测数据和所述过程数据进行差异分析，并根据差异分析结果修正所述预设水力模型的模型参数。
4.根据权利要求2所述的污水传输箱涵防淤系统，其特征在于，所述数据存储模块，还用于基于所述监测数据的异常情况进行报警。
5.根据权利要求1所述的污水传输箱涵防淤系统，其特征在于，所述预测预警模块，还用于在监测到所述预测气象数据满足预设条件时进行数据采集频率调整。
6.根据权利要求1所述的污水传输箱涵防淤系统，其特征在于，所述模型计算模块，还用于根据多因素环境数据对所述预设水力模型进行初始化。
7.根据权利要求1所述的污水传输箱涵防淤系统，其特征在于，所述系统还包括：箱涵冲洗模块；
所述箱涵冲洗模块，用于根据所述智慧分析模块的分析结果对所述污水传输箱涵进行冲洗。
8.一种污水传输箱涵防淤方法，其特征在于，所述方法包括：
实时获取预测气象数据和上游汇水区域的监测站数据；
将所述监测站数据输入至预设水力模型中，计算得到合流制污水流量的过程数据；
基于所述预测气象数据和所述过程数据进行数据分析；
根据所述分析结果对应的控制策略控制污水传输箱涵的各个闸门的开合。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如权利要求8任一项所述的污水传输箱涵防淤方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如权利要求8任一项所述的污水传输箱涵防淤方法的步骤。
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| CN116596166A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 湖南清源华建环境科技有限公司 | 一种用于城市洪涝的智慧排水管理系统 |
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| CN116596166B (zh) * | 2023-07-17 | 2023-09-22 | 湖南清源华建环境科技有限公司 | 一种用于城市洪涝的智慧排水管理系统 |
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