CN117166603A - 城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及控制方法 - Google Patents
城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117166603A CN117166603A CN202310949485.8A CN202310949485A CN117166603A CN 117166603 A CN117166603 A CN 117166603A CN 202310949485 A CN202310949485 A CN 202310949485A CN 117166603 A CN117166603 A CN 117166603A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flap valve
- sewage leakage
- air pressure
- leakage
- sewage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 204
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 7
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 2
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 8
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002790 cross-validation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Sink And Installation For Waste Water (AREA)
Abstract
本发明公开了一种城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及控制方法，该方法包括：以拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数作为多维特征量，构建并运行多分类拍门污水泄漏检测模型，检测拍门污水泄漏故障类型，所述拍门污水泄漏故障类型包括气压泄漏和拍门出口杂物；当首次检测到拍门污水泄漏故障后，若拍门污水泄漏故障为拍门出口杂物，则以间隔时间T，重复N次控制拍门开启/关闭，关门蓄水，开门排水，形成水流冲刷拍门出口杂物；若拍门污水泄漏故障为气压泄漏，则以间隔时间T，重复N次控制加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄露。本发明可以提高工作质量和效率、降低工作成本，可广泛应用于排水管网终端污水泄漏的水污染控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及方法，属于城市排水管网污水排放控制的水环境保护应用领域。
背景技术
中国城市排水管网密集，排水管网终端入河入海排污口数量巨大，存在严重污水排放污染问题，全国每年产生约600亿立方米污水排放和360万吨碳排放，亟待治理。在排水管网终端安装的气动拍门控制装置是其治理的关键设备，安装使用方便，拍门关闭可以有效控制污水排放。但在气动拍门控制关闭状态下，普遍存在污水泄漏污染问题：或拍门出口杂物阻挡，或设备密封故障导致工作气压/液压泄漏，造成拍门关闭缝隙，导致拍门污水泄漏污染。而且目前现有技术手段尚无法快速、准确自动控制拍门污水泄漏，并存在拍门污水泄漏误检和漏检等问题；而人工控制方式控制污水泄漏的质量和效率低、成本高，维护工作十分困难。在拍门控制关闭状态下，如何快速、准确检测/控制拍门污水泄漏，自动控制消除拍门污水泄漏水污染，已成为困扰排水行业节能减排降碳的关键技术问题，亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置，该装置在拍门控制关闭状态下，实现排水管网终端拍门污水泄漏的快速、精准自动检测/控制/报警，无人自动控制方式，消除拍门污水泄漏污染；使维护工作简便，从而提高工作质量和效率、降低工作成本，可广泛应用于排水管网终端污水泄漏的水污染控制。
本发明的另一目的在于提供一种城市排水管网终端污水泄漏控制方法，该方法基于上述的智能装置实现。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置，包括拍门、气动驱动部件、气压传感器、拍门位置传感器和智能控制器；
所述拍门固定安装在排水管网的终端位置，拍门能够绕所述终端顶部转轴转动，具有向上开启和向下关闭状态；
所述气动驱动部件与拍门连接，用于驱动拍门转动，使拍门向上开启或向下关闭；
所述气压传感器安装在气动驱动部件上，用于检测气动驱动部件的工作气压；
所述拍门位置传感器为两个，两个拍门位置传感器安装在拍门上，用于检测拍门开启/关闭；
所述智能控制器分别与气动驱动部件、气压传感器、拍门位置传感器连接，用于接收拍门开启/关闭信号、工作气压信号以及控制拍门开关。
进一步的，还包括网络通讯模块；
所述网络通讯模块与智能控制器连接，用于接收拍门污水泄漏故障信号，并通过云服务网络实时报警。
本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种城市排水管网终端污水泄漏控制方法，基于上述的智能装置实现，所述方法包括：
拍门污水泄漏模型检测：以拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数作为多维特征量，构建并运行多分类拍门污水泄漏检测模型，检测拍门污水泄漏故障类型，所述拍门污水泄漏故障类型包括气压泄漏和拍门出口杂物；
拍门污水泄漏N重拍门开合控制：当首次检测到拍门污水泄漏故障后，若拍门污水泄漏故障为拍门出口杂物，则以间隔时间T，重复N次控制拍门开启/关闭，关门蓄水，开门排水，形成水流冲刷拍门出口杂物；若拍门污水泄漏故障为气压泄漏，则以间隔时间T，重复N次控制加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄露。
进一步的，所述方法还包括：
拍门污水泄漏网络报警：在拍门污水泄漏N重拍门开合控制后，再次进行拍门污水泄漏模型检测，若仍检测到拍门污水泄漏故障，则网络实时报警故障，使云服务通知人工现场处理，制止拍门污水泄漏。
进一步的，所述拍门污水泄漏网络报警，具体包括：
在拍门污水泄漏N重拍门开合控制后，通过智能控制器驱动，再次进行拍门污水泄漏模型检测；
若仍检测到拍门污水泄漏故障，则通过智能控制器驱动网络通讯模块，使云服务网络实时报警拍门污水泄漏故障，采用人机交互界面通知人工现场处理。
进一步的，所述拍门污水泄漏模型检测，具体包括：
通过拍门位置传感器检测拍门开启/关闭位置状态，以及通过气压传感器检测气动驱动部件的工作气压，并将拍门开启/关闭信号和工作气压信号发送给智能控制器处理；
以拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数作为多维特征量，设计多分类识别模型，采集训练组和测试组样本集，并训练和测试多分类识别模型，构建多分类拍门污水泄漏检测模型；
通过智能控制器接收/采集拍门位置和气压参数，作为检测多维特征量，将多维特征量输入多分类拍门污水泄漏检测模型进行识别，并输出拍门污水泄漏故障的结果。
进一步的，所述构建多分类拍门污水泄漏检测模型中，采用留一交叉验证法，遍历寻优超参数、确定拍门关闭临界工作气压和拍门开启临界工作气压，根据气动拍门不同工况而变化，所述工况包括拍门直径、气缸直径、拍门重量、拍门中心与内涝下限水位距离。
进一步的，所述检测拍门污水泄漏故障类型，具体包括：
若拍门控制指令为闭合，拍门位置状态为未关闭到位，拍门工作电压P大于拍门关闭临界工作气压P1，则判断拍门污水泄漏故障类型为拍门出口内部杂物阻挡；
若拍门控制指令为闭合，拍门位置状态为未关闭到位，拍门工作电压P小于拍门关闭临界工作气压P1，则判断拍门污水泄漏故障类型为气压泄漏；
若拍门控制指令为开启，拍门位置状态为未开启到位，拍门工作电压P大于拍门开启临界工作气压P2，则判断拍门污水泄漏故障类型为拍门出口内部杂物阻挡；
若拍门控制指令为开启，拍门位置状态为未开启到位，拍门工作电压P小于拍门关闭临界工作气压P2，则判断拍门污水泄漏故障类型为气压泄漏。
进一步的，所述拍门污水泄漏N重拍门开合控制，具体包括：
当智能控制器检测到拍门污水泄漏故障为拍门出口杂物阻挡后，驱动气动驱动部件控制拍门开启/关闭，关门蓄水，开门排水，形成水流推拉/冲刷消除拍门出口杂物，以间隔时间T，重复N次驱动气动驱动部件控制拍门开启/关闭，反复水流推拉/冲刷，消除拍门出口杂物；
所述若拍门污水泄漏故障为气压泄漏，则以间隔时间T，重复N次控制加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄露，具体包括：
当智能控制器检测到拍门污水泄漏故障为气压泄漏后，驱动气动驱动部件加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄漏，以间隔时间T，N次重复驱动气动驱动部件加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄漏。
进一步的，所述间隔时间T逐次递增，间隔时间T的取值范围为10S至600S，所述N的取值范围为1次至10次。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明在拍门控制关闭状态下，首先，构建并运行多分类拍门污水泄漏检测模型，快速、精准检测拍门污水泄漏故障(气压泄漏、拍门出口杂物)；其次，控制N次拍门开/关，反复水流推拉/冲刷消除拍门出口杂物；或加压恢复工作气压，消除拍门污水泄漏；最后，拍门污水泄漏报警：拍门污水泄漏控制后，且再次检测到拍门污水泄漏故障，云服务网络实时报警拍门污水泄漏故障。在拍门控制关闭状态下，本发明实现排水管网终端拍门污水泄漏的快速、精准自动检测/控制/报警，自动消除拍门污水泄漏污染，无人自动控制方式，使维护使用简便，质量和效率高成本低，解决了困扰排水行业的一项关键技术问题；因此，可广泛应用于排水管网终端污水泄漏的水污染控制，具有巨大节能减排降碳的环境保护实际应用价值。
2、本发明采用拍门污水泄漏模型检测的新技术方法，实现快速、精准的拍门污水泄漏检测和拍门污水泄漏报警，利用多维特征量和多分类识别模型检测精度高的人工智能科学原理，并同时利用概率原理，采用拍门污水泄漏检测—拍门污水泄漏N次重复控制/检测—拍门污水泄漏报警/检测的组合多次检测/报警方法，大大提高了拍门污水泄漏检测/报警精度(>99％)，并克服了现有技术误检和漏检的问题。
3、本发明设计拍门污水泄漏N重拍门开合控制的组合新技术方法，实现快速、精准的拍门污水泄漏控制。利用力学和概率的科学原理，自动拍门污水泄漏控制成功概率高(>99％)，实现无人操作，维护使用简便。克服了现有技术无法自动控制、清除拍门污水泄漏，以及人工控制方式质量和效率低、成本高的问题。
4、本发明的技术性能效果优良：实验数据表明，在拍门控制关闭状态下，拍门污水泄漏检测/控制/报警精度>99％，拍门污水泄漏检测/控制/报警反应时间60S至600S，相较现有重力拍门/液压拍门/气动拍门等，进一步减少污水/碳排放>99％，环保减排降碳的社会、经济、技术效果显著，因此，具有巨大的环境保护实际应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例的城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置结构示意图。
图2为本发明实施例的城市排水管网终端污水泄漏控制方法总体步骤流程图。
图3为本发明实施例的构建多分类拍门污水泄漏检测模型步骤流程图。
图4为本发明实施例的拍门污水泄漏检测方法步骤流程图。
图5为本发明实施例的拍门污水泄漏控制方法步骤流程图。
其中，1-拍门，2-气动驱动部件，3-气压传感器，4-拍门位置传感器，5-智能控制器，6-网络通讯模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1所示，本实施例提供了一种城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置，该装置包括拍门1、气动驱动部件2、气压传感器3、拍门位置传感器4和智能控制器5，具体说明如下：
拍门1固定安装在排水管网的终端位置，拍门能够绕该终端顶部转轴转动，具有向上开启和向下关闭状态。
气动驱动部件2为气动机械臂，与拍门1连接，用于驱动拍门1转动，使拍门1向上开启或向下关闭。
气压传感器3安装在气动驱动部件2上，用于检测气动驱动部件2的工作气压，并发送工作气压信号。
拍门位置传感器4为两个，两个拍门位置传感器4安装在拍门1上，用于非接触检测拍门开启/关闭。
智能控制器5分别与气动驱动部件2、气压传感器3、拍门位置传感器4连接，用于接收拍门开启/关闭信号、工作气压信号以及控制拍门1开关。
为了使智能控制器5可以远程报警，本实施例的智能装置还包括网络通讯模块6，网络通讯模块6与智能控制器5连接，用于接收拍门污水泄漏故障信号，并通过云服务网络实时报警。
如图2所示，本实施例还提供了一种城市排水管网终端污水泄漏控制方法，该方法基于上述的智能装置实现，其包括以下步骤：
S1、拍门污水泄漏模型检测：以拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数作为多维特征量，构建并运行多分类拍门污水泄漏检测模型，检测拍门污水泄漏故障类型。
本实施例中，该步骤S1具体包括：
S11、检测拍门位置和工作气压参数：拍门位置传感器检测拍门开启/关闭位置状态，以及通过气压传感器检测气动驱动部件的工作气压，并将拍门开启/关闭信号和工作气压信号发送给智能控制器处理。
S12、构建多分类拍门污水泄漏检测模型：如图3所示，以拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数作为多维特征量，设计多分类识别模型，采集训练组和测试组样本集，并训练和测试多分类识别模型，构建多分类拍门污水泄漏检测模型。
训练组和测试组样本集包括数据(拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数以及标签(拍门污水泄漏故障类型，包括气压泄漏和拍门出口杂物)，多分类拍门污水泄漏检测模型的表达式如下表1所示，其中，采用留一交叉验证法(LOO-CV)，遍历寻优超参数、确定P1拍门关闭临界工作气压＝2.5Bar，P2拍门开启临界工作气压＝0.5Bar，气动拍门工况：拍门直径D＝32cm、气缸直径R＝3.2cm、拍门重量G＝4kg、拍门中心与内涝下限水位距离H＝1m。
表1多分类拍门污水泄漏检测模型的表达式
| 拍门控制指令 | 拍门位置状态 | 拍门工作气压P状态 | 拍门污水泄漏故障状态 |
| 闭合 | 未关闭到位 | P>P1拍门关闭临界工作气压 | 拍门出口内部杂物阻挡 |
| 闭合 | 未关闭到位 | P<P1拍门关闭临界工作气压 | 气压泄漏 |
| 开启 | 未开启到位 | P>P2拍门开启临界工作气压 | 拍门出口外部杂物阻挡 |
| 开启 | 未开启到位 | P<P2拍门开启临界工作气压 | 气压泄漏 |
S13、检测拍门污水泄漏故障，如图4所示，通过智能控制器接收/采集拍门位置和气压参数，作为检测多维特征量，将多维特征量输入多分类拍门污水泄漏检测模型进行识别，并输出拍门污水泄漏故障的结果。
本实施例根据表1，可以得到多分类拍门污水泄漏检测模型的识别过程如下：
1)若拍门控制指令为闭合，拍门位置状态为未关闭到位，拍门工作电压P大于拍门关闭临界工作气压P1，则判断拍门污水泄漏故障类型为拍门出口内部杂物阻挡。
2)若拍门控制指令为闭合，拍门位置状态为未关闭到位，拍门工作电压P小于拍门关闭临界工作气压P1，则判断拍门污水泄漏故障类型为气压泄漏。
3)若拍门控制指令为开启，拍门位置状态为未开启到位，拍门工作电压P大于拍门开启临界工作气压P2，则判断拍门污水泄漏故障类型为拍门出口内部杂物阻挡。
4)若拍门控制指令为开启，拍门位置状态为未开启到位，拍门工作电压P小于拍门关闭临界工作气压P2，则判断拍门污水泄漏故障类型为气压泄漏。
S2、拍门污水泄漏N重拍门开合控制：如图5所示，当首次检测到拍门污水泄漏故障后，若拍门污水泄漏故障为拍门出口杂物，则以间隔时间T，重复N次控制拍门开启/关闭，关门蓄水，开门排水，形成水流冲刷拍门出口杂物；若拍门污水泄漏故障为气压泄漏，则以间隔时间T，重复N次控制加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄露。
该步骤S2具体包括：
S21、当智能控制器检测到拍门污水泄漏故障为拍门出口杂物阻挡后，驱动气动驱动部件控制拍门开启/关闭，关门蓄水，开门排水，形成水流推拉/冲刷消除拍门出口杂物，以间隔时间T，重复N次驱动气动驱动部件控制拍门开启/关闭，反复水流推拉/冲刷，消除拍门出口杂物。
S22、当智能控制器检测到拍门污水泄漏故障为气压泄漏后，驱动气动驱动部件加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄漏，以间隔时间T，N次重复驱动气动驱动部件加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄漏。
本实施例中，间隔时间T逐次递增，间隔时间T的取值范围为10S至600S，根据拍门关门蓄水量/势能和实际效果调整：间隔时间T越大，关门蓄水量/势能越大，冲刷清除拍门出口杂物效果越好；但拍门开启后一次性蓄水排污量越大；反之，蓄水量/势能越小，冲刷清除拍门出口杂物效果越差；但拍门开启后一次性蓄水排污量越小。
本实施例中，N的取值范围为1次至10次，根据步骤S1的拍门污水泄漏检测结果调整：如果未检测到拍门污水泄漏，立即停止；或超过10次(已无法自动消除拍门污水泄漏)，立即停止。
本实施例的拍门污水泄漏N重拍门开合控制具体原理如下：
首先，设计控制拍门开启/关闭的技术方法，根据力学原理，形成水流推拉/冲刷清除拍门出口杂物。根据水动力力学原理：E＝mgH，水位差H产生势能。关门蓄水提高水位(形成水位势能)，开门排水降低水位(释放水位势能)，形成水流推拉/冲刷清除拍门出口杂物，利用原有气动拍门装置结构和现场水动力条件，不增加、改动任何装置结构，技术方法实施方便。
其次，设计N次重复控制的间隔时间T逐次递增的技术方法，不断提高一次控制成功概率(>40％)。根据力学原理，间隔时间T越大，关门蓄水量/势能越大，冲刷清除拍门出口杂物效果越好，成功概率越高，不断增加间隔时间T，可以达到一次成功概率>40％。
最后，设计N次重复控制的重复次数取值范围(1次至10次)的技术方法，利用概率原理，实现控制成功概率(>99％)，并防止过多开启拍门的蓄水排污量。根据概率原理计算，一次成功平均概率40％，N次重复控制>10次，控制成功概率>99％，大大提高了自动控制的精度和效率。同时，超过10次(已无法自动消除拍门污水泄漏)，立即停止，防止过多开启拍门的蓄水排污量。具体计算如下：
一次成功概率40％，则不成功概率60％，
N次重复控制，有一次成功的概率99％，则不成功概率1％，
那么，(60％)N＝1％，则N＝log(0.6,0.01)＝9.015＝10次(取整)。
S3、拍门污水泄漏报警：在拍门污水泄漏控制后，若再次检测到拍门污水泄漏故障，网络实时报警故障，使云服务通知人工现场处理，制止拍门污水泄漏。
该步骤S3具体包括：
S31、在拍门污水泄漏N重拍门开合控制后，通过智能控制器驱动，再次重复步骤S1进行拍门污水泄漏模型检测。
S32、若仍检测到拍门污水泄漏故障，则通过智能控制器驱动网络通讯模块，使云服务网络实时报警拍门污水泄漏故障，采用微信、网站等人机交互界面通知人工现场处理。
本实施例中，微信、网站等人机交互界面，具体为：具有拍门污水泄漏故障地图空间定位、导航等功能，以及显示拍门污水泄漏故障检测发生时间、类型等信息，以及显示拍门污水泄漏故障控制发生时间、间隔时间T、N次重复控制次数等信息。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和约定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，所使用的术语“上”、“下”、“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。
综上所述，本发明在拍门控制关闭状态下，首先，构建并运行多分类拍门污水泄漏检测模型，快速、精准检测拍门污水泄漏故障(气压泄漏、拍门出口杂物)；其次，控制N次拍门开/关，反复水流推拉/冲刷消除拍门出口杂物；或加压恢复工作气压，消除拍门污水泄漏；最后，拍门污水泄漏报警：拍门污水泄漏控制后，且再次检测到拍门污水泄漏故障，云服务网络实时报警拍门污水泄漏故障。在拍门控制关闭状态下，本发明实现排水管网终端拍门污水泄漏的快速、精准自动检测/控制/报警，自动消除拍门污水泄漏污染，无人自动控制方式，使维护使用简便，质量和效率高成本低，解决了困扰排水行业的一项关键技术问题；因此，可广泛应用于排水管网终端污水泄漏的水污染控制，具有巨大节能减排降碳的环境保护实际应用价值。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置，其特征在于，包括拍门、气动驱动部件、气压传感器、拍门位置传感器和智能控制器；
所述拍门固定安装在排水管网的终端位置，拍门能够绕所述终端顶部转轴转动，具有向上开启和向下关闭状态；
所述气动驱动部件与拍门连接，用于驱动拍门转动，使拍门向上开启或向下关闭；
所述气压传感器安装在气动驱动部件上，用于检测气动驱动部件的工作气压；
所述拍门位置传感器为两个，两个拍门位置传感器安装在拍门上，用于检测拍门开启/关闭；
所述智能控制器分别与气动驱动部件、气压传感器、拍门位置传感器连接，用于接收拍门开启/关闭信号、工作气压信号以及控制拍门开关。
2.根据权利要求1所述的智能装置，其特征在于，还包括网络通讯模块；
所述网络通讯模块与智能控制器连接，用于接收拍门污水泄漏故障信号，并通过云服务网络实时报警。
3.一种城市排水管网终端污水泄漏控制方法，基于权利要求1-2任一项所述的智能装置实现，其特征在于，所述方法包括：
拍门污水泄漏模型检测：以拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数作为多维特征量，构建并运行多分类拍门污水泄漏检测模型，检测拍门污水泄漏故障类型，所述拍门污水泄漏故障类型包括气压泄漏和拍门出口杂物；
拍门污水泄漏N重拍门开合控制：当首次检测到拍门污水泄漏故障后，若拍门污水泄漏故障为拍门出口杂物，则以间隔时间T，重复N次控制拍门开启/关闭，关门蓄水，开门排水，形成水流冲刷拍门出口杂物；若拍门污水泄漏故障为气压泄漏，则以间隔时间T，重复N次控制加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄露。
4.根据权利要求3所述的城市排水管网终端污水泄漏控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
拍门污水泄漏网络报警：在拍门污水泄漏N重拍门开合控制后，再次进行拍门污水泄漏模型检测，若仍检测到拍门污水泄漏故障，则网络实时报警故障，使云服务通知人工现场处理，制止拍门污水泄漏。
5.根据权利要求4所述的城市排水管网终端污水泄漏控制方法，其特征在于，所述拍门污水泄漏网络报警，具体包括：
在拍门污水泄漏N重拍门开合控制后，通过智能控制器驱动，再次进行拍门污水泄漏模型检测；
若仍检测到拍门污水泄漏故障，则通过智能控制器驱动网络通讯模块，使云服务网络实时报警拍门污水泄漏故障，采用人机交互界面通知人工现场处理。
6.根据权利要求3-5任一项所述的城市排水管网终端污水泄漏控制方法，其特征在于，所述拍门污水泄漏模型检测，具体包括：
通过拍门位置传感器检测拍门开启/关闭位置状态，以及通过气压传感器检测气动驱动部件的工作气压，并将拍门开启/关闭信号和工作气压信号发送给智能控制器处理；
以拍门控制指令、拍门位置状态和工作气压参数作为多维特征量，设计多分类识别模型，采集训练组和测试组样本集，并训练和测试多分类识别模型，构建多分类拍门污水泄漏检测模型；
通过智能控制器接收/采集拍门位置和气压参数，作为检测多维特征量，将多维特征量输入多分类拍门污水泄漏检测模型进行识别，并输出拍门污水泄漏故障的结果。
7.根据权利要求6所述的城市排水管网终端污水泄漏控制方法，其特征在于，所述构建多分类拍门污水泄漏检测模型中，采用留一交叉验证法，遍历寻优超参数、确定拍门关闭临界工作气压和拍门开启临界工作气压，根据气动拍门不同工况而变化，所述工况包括拍门直径、气缸直径、拍门重量、拍门中心与内涝下限水位距离。
8.根据权利要求3-5任一项所述的城市排水管网终端污水泄漏控制方法，其特征在于，所述检测拍门污水泄漏故障类型，具体包括：
若拍门控制指令为闭合，拍门位置状态为未关闭到位，拍门工作电压P大于拍门关闭临界工作气压P1，则判断拍门污水泄漏故障类型为拍门出口内部杂物阻挡；
若拍门控制指令为闭合，拍门位置状态为未关闭到位，拍门工作电压P小于拍门关闭临界工作气压P1，则判断拍门污水泄漏故障类型为气压泄漏；
若拍门控制指令为开启，拍门位置状态为未开启到位，拍门工作电压P大于拍门开启临界工作气压P2，则判断拍门污水泄漏故障类型为拍门出口内部杂物阻挡；
若拍门控制指令为开启，拍门位置状态为未开启到位，拍门工作电压P小于拍门关闭临界工作气压P2，则判断拍门污水泄漏故障类型为气压泄漏。
9.根据权利要求3-5任一项所述的城市排水管网终端污水泄漏控制方法，其特征在于，所述拍门污水泄漏N重拍门开合控制，具体包括：
当智能控制器检测到拍门污水泄漏故障为拍门出口杂物阻挡后，驱动气动驱动部件控制拍门开启/关闭，关门蓄水，开门排水，形成水流推拉/冲刷消除拍门出口杂物，以间隔时间T，重复N次驱动气动驱动部件控制拍门开启/关闭，反复水流推拉/冲刷，消除拍门出口杂物；
所述若拍门污水泄漏故障为气压泄漏，则以间隔时间T，重复N次控制加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄露，具体包括：
当智能控制器检测到拍门污水泄漏故障为气压泄漏后，驱动气动驱动部件加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄漏，以间隔时间T，N次重复驱动气动驱动部件加压、恢复工作气压，消除拍门缝隙和污水泄漏。
10.根据权利要求3-5任一项所述的城市排水管网终端污水泄漏控制方法，其特征在于，所述间隔时间T逐次递增，间隔时间T的取值范围为10S至600S，所述N的取值范围为1次至10次。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310949485.8A CN117166603A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310949485.8A CN117166603A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117166603A true CN117166603A (zh) | 2023-12-05 |
Family
ID=88934522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310949485.8A Pending CN117166603A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117166603A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117828426A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-04-05 | 北京林业大学 | 基于动态均值感知器神经网络的拍门污水泄漏检测方法及系统 |
-
2023
- 2023-07-31 CN CN202310949485.8A patent/CN117166603A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117828426A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-04-05 | 北京林业大学 | 基于动态均值感知器神经网络的拍门污水泄漏检测方法及系统 |
| CN117828426B (zh) * | 2023-12-22 | 2024-07-19 | 北京林业大学 | 基于动态均值感知器神经网络的拍门污水泄漏检测方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117166603A (zh) | 城市排水管网终端污水泄漏控制的智能装置及控制方法 | |
| CN107906375B (zh) | 基于加权排列熵的管道泄漏检测方法及系统 | |
| CN201486913U (zh) | 高炉风机防喘振控制系统 | |
| CN112642230A (zh) | 智能自检清灰装置的气包压力变化与脉冲阀工作状态的关联判定方法 | |
| CN110925484A (zh) | 智能空气阀水力组件 | |
| CN103411204A (zh) | 除氧器压力低报警状态触发故障诊断的方法 | |
| CN108536980A (zh) | 一种考虑可靠性因素的气体探测器离散选址优化方法 | |
| EP4166920A1 (en) | Method and system for anomaly detection for a pumped pipeline | |
| CN115664719A (zh) | 一种智能电网场景下的fdia融合检测方法 | |
| CN113963253A (zh) | 基于视觉识别的低水头枢纽漂污物自动处理设施 | |
| CN211646321U (zh) | 自升式平台冲桩监测装置 | |
| CN204401781U (zh) | 一种用于排水网管的下沉式拦蓄冲洗设备 | |
| CN113653949A (zh) | 一种防止输油管道停输时阀室误关断的参数识别方法 | |
| CN100453890C (zh) | 变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置 | |
| CN205100343U (zh) | 一种智能建筑给排水排污管道 | |
| CN207406904U (zh) | 泥水平衡盾构泥水循环管路阀智能自控装置 | |
| CN206873499U (zh) | 一种井盖的防水淹控制系统 | |
| CN104329569A (zh) | 一种基于泵机组状态耦合分析的管道泄漏诊断方法及装置 | |
| CN219178847U (zh) | 一种可调式混流水轮发电机组盘形阀漏水监测装置 | |
| CN115518406B (zh) | 烟气提水系统调试方法和装置 | |
| CN104563277A (zh) | 一种用于排水网管的折叠门式冲洗设备 | |
| CN220035574U (zh) | 雨水收集处理系统 | |
| CN204495639U (zh) | 一种转炉煤气分析仪排水装置 | |
| CN214460946U (zh) | 一种具有自巡检功能的智能分流井 | |
| CN107606301A (zh) | 泥水平衡盾构泥水循环管路阀智能自控装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |