CN117569440A - 一种排水管道清污装置及其清污方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种排水管道清污装置及其清污方法，清污装置包括气囊组件、冲水组件、吸污组件、电源及中央处理器；气囊组件包括：气囊、气囊进气管、压力表、气压传感器和气道阀门；冲水组包括：高压水枪、水枪传感器和夜视摄像头；吸污组件包括：吸污水泵、抽水管、水压传感器及夜视摄像头；采用排水管道清污装置进行排水管清污，气囊下放到指定位置后，给气囊充气，监测充气，由中央处理器完成数据反馈，充气停止后，传递信号启动高压水枪冲水；冲水到一定水位，启动吸污水泵进行吸污。本发明使用灵活方便，施工速度快、效率高，安全性更高，不受现场环境、基坑深度和管径大小的制约，克服现在有限空间作业的不足。
Description
技术领域
本发明涉及地下管道工程有限空间技术领域，特别是涉及一种排水管道清污装置及其清污方法。
背景技术
随着城市高速建设的步伐，越来越多的市政道路工程在规划设计施工当中，污水管道管径偏小、埋深较深；在施工当中，管道沟槽施工正赶上雨季施工，污水检查井施工还未砌筑完成，突降大雨将污水管道和检查井淹没，雨水冲刷泥土进入管道和检查井内，造成管道存在淤泥，且清理人员技术经验和安全意识不高，安全风险大。投入使用后，小区用户生活垃圾、生活污水的排放可能造成管道的拥堵。疏通、清理管道都属于有限空间作业，可能存在有毒有害气体，有的污水管道管径只有40cm，人员清理存在困难，人员下井和管道清理极易发生亡人事故。
上述现有的清污方法存在缺陷，现在的清污方法一般就是工作人员下井作业，井内作业属于有限空间作业，加上工人的安全意识淡薄，项目部考虑成本的投入，所以安全防护措施不到位，极其容易发生安全事故，必须做好相应的有限空间作业措施，先检测、后通风、再作业，由于清理的环境受到限制，安全系数大大降低，人员下井清理存在安全风险，会产生更大的费用去完成清理工作。因此，如何能创设一种新的排水管道清污装置及其施工方法，实属当前重要研发课题之一。
发明内容
本发明的目的在于基于现有的技术缺陷，提供一种排水管道清污装置及其清污方法，使其使用灵活方便，施工速度快效率高，安全性更高，不受现场环境、基坑深度和管径大小的制约，从而克服现在有限空间作业的不足。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种排水管道清污装置，包括气囊组件、冲水组件、吸污组件、电源、管道内监测夜视摄像头及中央处理器，所述电源为气囊组件、冲水组件、吸污组件、管道内监测夜视摄像头及中央处理器供电；所述气囊组件包括：气囊、连接气囊的充气口的气囊进气管、气囊进气管的进气端连接的气泵及连载在气囊进气管上的压力表、气压传感器和阀门；所述冲水组件包括：高压水枪、水枪传感器和水枪夜视摄像头；水枪夜视摄像头安装在高压水枪上方，水平放置，利用卡环将水枪夜视摄像头和高压水枪连接；水枪传感器安装在高压水枪上方；所述吸污组件包括：吸污水泵、与吸污水泵连接的抽水管、连接在抽水管末端的水压传感器；所述中央处理器与气压传感器、阀门、气泵、吸污水泵、水压传感器、高压水枪、水枪传感器、水枪夜视摄像头及管道内监测夜视摄像头电连接。
进一步的优化，所述水枪夜视摄像头及管道内监测夜视摄像头均为高清夜视摄像头，750～850万像素。
进一步的优化，所述吸污水泵为变频水泵。
一种排水管道清污方法，使用所述的排水管道清污装置，包括以下步骤：
步骤一、气囊进气管与气囊连接，下放气囊到指定位置，用管道内监测夜视摄像头监测下放位置是否到位，此时的高压水枪在上游检查井旁，处于调试状态，吸污水泵在下游检查井旁，处于调试状态；
步骤二、气囊下放到指定位置后，将高压水枪通过上游检查井下放到管道中上游指定位置，将吸污水泵连接的抽水管下放到下游检查井中，水压传感器下放到管道中下游指定位置；
步骤三、开始启动气泵给气囊充气，通过压力表以及气压传感器监测充气；充气气压达到设定气压阈值范围内时，气压传感器将数据传送给中央处理器，由中央处理器完成数据反馈，发出信号关闭阀门，气泵停止充气工作；充气停止10秒之后，通过水枪传感器接收信号，中央处理器启动高压水枪开始冲水工作；
步骤四、高压水枪启动，通过水枪夜视摄像头查看管道内清污情况，无线遥控控制高压水枪旋转角度，全面冲洗管道内部，高压水枪安装高度在管道中心位置，高压水枪水平安装放置，当水枪传感器监测到有水压时，说明高压水枪已经被水淹没，此时水枪传感器发出信号，中央处理器接收信号并反馈，使高压水枪停止冲水；
步骤五、当水压传感器监测到水压高于预设的启动水压阈值时，将信号发出，中央处理器接收信号，启动吸污水泵，水位降低，当水位低于预设的停止水压阈值时，吸污水泵接收中央处理器的信号停止抽污水工作；
步骤六、通过管道内监测夜视摄像头，观察管道内情况，判断是否管道内壁无结垢、无积泥，如果是，进行步骤七，如果否，继续启动程序，循环步骤四、步骤五；
步骤七、利用卷扬机从井内将设备取出，整理设备，装进运输车，转移到下一个工作点。
进一步的优化，步骤一中，下放气囊到指定位置之前，把气囊通过气囊进气管充进一定压力的气体，观看压力表达到一定压力数值，关闭阀门使气囊直径小于管道的直径。
进一步的，步骤三中：所述气囊的阀门、气泵都在地面操作。
进一步的，步骤三中，所述设定气压阈值范围的上限为气囊最大承受压力值，下限的计算公式如下：
P1＝PS/μS1式中：P1为设定气压阈值范围的下限；P为管道内水的压强；S为管道截面面积；μ为气囊材质与管道之间摩擦系数；S1为气囊与管道接触面展开表面积。
进一步的，步骤四中：高压水枪利用支架顶靠到上游检查井侧墙上，
进一步的，步骤五中，所述启动水压阈值为3.92kPa，此时水位深度为0.4m；所述停止水压阈值为0.98kPa；此时水位为0.1m。
本发明的有益效果：
本发明提供的排水管道清污装置及其清污方法使用灵活方便，施工速度快、效率高，安全性更高，不受现场环境、基坑深度和管径大小的制约，克服现在有限空间作业的不足。
附图说明
图1为本发明方法工作示意图。
附图标记：1、气囊；2、压力表；3、气囊进气管；4、气泵；5、气压传感器；6、阀门；7、吸污水泵；8、水压传感器；9、管道内监测夜视摄像头；10、高压水枪；11、水枪传感器；12、水枪夜视摄像头；13、电源；14、中央处理器；15、抽水管。
具体实施方式
实施例1
一种排水管道清污装置，各部件参见图1，包括气囊组件、冲水组件、吸污水组件、电源13、管道内监测夜视摄像头9及中央处理器14，所述电源13为气囊组件、冲水组件、吸污组件、管道内监测夜视摄像头9及中央处理器供电；
所述气囊组件包括：气囊1、连接气囊1的充气口的气囊进气管3、气囊进气管3的进气端连接的气泵4及连载在气囊进气管3上的压力表2、气压传感器5和阀门6；
所述冲水组件包括：高压水枪10、水枪传感器11和水枪夜视摄像头12；水枪夜视摄像头12安装在高压水枪10上方，水平放置，利用卡环将水枪夜视摄像头12和高压水枪10连接；水枪传感器11安装在高压水枪10上方；
所述吸污组件包括：吸污水泵7、与吸污水泵7连接的抽水管15、连接在抽水管15末端的水压传感器8；
所述中央处理器14与气压传感器5、阀门6、气泵4、吸污水泵7、水压传感器8、高压水枪10、水枪传感器11、水枪夜视摄像头12及管道内监测夜视摄像头9电连接。
本实施例中，水枪夜视摄像头12及管道内监测夜视摄像头9均为高清夜视摄像头，850万像素。
本实施例中，所述吸污水泵7为变频水泵。启动吸污水泵，水位降低，抽水管头浮出水面，此时抽水管内水流减小，吸污水泵采用变频水压泵比较适宜。
实施例2
一种排水管道清污方法，工作状态示意图如图1所示，采用实施例1所述的排水管道清污装置，包括以下步骤：
步骤一、气囊进气管3与气囊1连接，下放气囊1到指定位置，用管道内监测夜视摄像头9监测下放位置是否到位，此时的高压水枪10在上游检查井旁，处于调试状态，吸污水泵7在下游检查井旁，处于调试状态；下放气囊1到指定位置之前，把气囊1通过气囊进气管3充进一定压力的气体，观看压力表2达到一定压力数值，关闭阀门6使气囊1直径小于管道的直径(既有压力但不能过大)。
步骤二、气囊1下放到指定位置后，将高压水枪10通过上游检查井下放到管道中上游指定位置，将吸污水泵7连接的抽水管15下放到下游检查井中，水压传感器8下放到管道中下游指定位置。
步骤三、开始启动气泵4给气囊1充气，通过压力表2以及气压传感器5监测充气；充气气压达到设定气压阈值范围内时，气压传感器5将数据传送给中央处理器14，由中央处理器14完成数据反馈，发出信号关闭阀门6，气泵4停止充气工作；充气停止10秒之后，通过水枪传感器11接收信号，中央处理器14启动高压水枪10开始冲水工作；所述气囊1的阀门6、气泵4都在地面操作。
所述设定气压阈值范围的上限为气囊最大承受压力值，下限的计算公式如下：
P1＝PS/μS1
式中：P1为设定气压阈值范围的下限；P为管道内水的压强；S为管道截面面积；μ为气囊材质与管道之间摩擦系数；S1为气囊与管道接触面展开表面积。
本实施例中P1的具体计算过程如下：
气囊压力的数值公式：管道中的气囊所承受水压力F＝PS；
P为管道内水的压强，P＝ρgh＝1×9.8×0.4＝3.92kN/m2，ρ为水的密度取1kg/m3，g为常数取9.8N/kg，h为水的高度为0.4m；
S为管道截面积，以管道直径0.4m为例，S＝πr2＝3.14×0.4/2×0.4/2＝0.1256m2；
所以F＝PS＝3.92×0.1256＝0.492352kN；
气囊与管道侧壁之间的摩擦力f＝μP1S1，摩擦力f要大于气囊所承受水压力F时，才能保证气囊不被水顶跑，μ为橡胶气囊材质与管道之间摩擦系数，取1，P1为气囊内空气压强，S1为气囊与管道接触面展开表面积，气囊长度L为0.5m，
S1＝2πrL＝2×3.14×0.2×0.5＝0.628m2，
P1＝f/μS1＝F/μS1＝PS/μS1＝0.492352/1×0.628＝0.784kN/m2＝0.784kpa，所以气囊充气压力要大于0.784kpa，小于气囊最大承受压力值。
步骤四、高压水枪10启动，通过水枪夜视摄像头12查看管道内清污情况，无线遥控控制高压水枪10旋转角度，全面冲洗管道内部，高压水枪10利用支架顶靠到上游检查井侧墙上，高压水枪10安装高度在管道中心位置，高压水枪10水平安装放置，当水枪传感器11监测到有水压时，说明高压水枪10已经被水淹没，此时水枪传感器11发出信号，中央处理器14接收信号并反馈，使高压水枪10停止冲水。
步骤五、当水压传感器8监测到水压高于预设的启动水压阈值时，将信号发出，中央处理器14接收信号，启动吸污水泵7，水位降低，当水位低于预设的停止水压阈值时，吸污水泵7接收中央处理器14的信号停止抽污水工作；
所述启动水压阈值为3.92kPa(P＝ρgh＝1×9.8×0.4＝3.92kpa，)，此时水位深度为0.4m；所述停止水压阈值为0.98kPa；此时水位为0.1m。
步骤六、通过管道内监测夜视摄像头9，观察管道内情况，判断是否管道内壁无结垢、无积泥，如果是，进行步骤七，如果否，继续启动程序，循环步骤四、步骤五；
步骤七、利用卷扬机从井内将设备取出，整理设备，装进运输车，转移到下一个工作点。
最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种排水管道清污装置，其特征在于：包括气囊组件、冲水组件、吸污组件、电源(13)、管道内监测夜视摄像头(9)及中央处理器(14)，所述电源(13)为气囊组件、冲水组件、吸污组件、管道内监测夜视摄像头(9)及中央处理器(14)供电；
所述气囊组件包括：气囊(1)、连接气囊(1)的充气口的气囊进气管(3)、气囊进气管(3)的进气端连接的气泵(4)及连接在气囊进气管(3)上的压力表(2)、气压传感器(5)和阀门(6)；
所述冲水组件包括：高压水枪(10)、水枪传感器(11)和水枪夜视摄像头(12)；水枪夜视摄像头(12)安装在高压水枪(10)上方，水平放置，利用卡环将水枪夜视摄像头(12)和高压水枪(10)连接；水枪传感器(11)安装在高压水枪(10)上方；
所述吸污组件包括：吸污水泵(7)、与吸污水泵(7)连接的抽水管(15)、连接在抽水管(15)末端的水压传感器(8)；
所述中央处理器(14)与气压传感器(5)、阀门(6)、气泵(4)、吸污水泵(7)、水压传感器(8)、高压水枪(10)、水枪传感器(11)、水枪夜视摄像头(12)及管道内监测夜视摄像头(9)电连接。
2.根据权利要求1所述的排水管道清污装置，其特征在于：所述水枪夜视摄像头(12)及管道内监测夜视摄像头(9)均为高清夜视摄像头，750～850万像素。
3.根据权利要求1所述的排水管道清污装置，其特征在于：所述吸污水泵(7)为变频水泵。
4.一种排水管道清污方法，采用权利要求1～3任意一项所述的排水管道清污装置，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、气囊进气管(3)与气囊(1)连接，下放气囊(1)到指定位置，用管道内监测夜视摄像头(9)监测下放位置是否到位，此时的高压水枪(10)在上游检查井旁，处于调试状态，吸污水泵(7)在下游检查井旁，处于调试状态；
步骤二、气囊(1)下放到指定位置后，将高压水枪(10)通过上游检查井下放到管道中上游指定位置，将吸污水泵(7)连接的抽水管(15)下放到下游检查井中，水压传感器(8)下放到管道中下游指定位置；
步骤三、开始启动气泵(4)给气囊(1)充气，通过压力表(2)以及气压传感器(5)监测充气；充气气压达到设定气压阈值范围内时，气压传感器(5)将数据传送给中央处理器(14)，由中央处理器(14)完成数据反馈，发出信号关闭阀门(6)，气泵(4)停止充气工作；充气停止10秒之后，通过水枪传感器(11)接收信号，中央处理器(14)启动高压水枪(10)开始冲水工作；
步骤四、高压水枪(10)启动，通过水枪夜视摄像头(12)查看管道内清污情况，无线遥控控制高压水枪(10)旋转角度，全面冲洗管道内部，高压水枪(10)安装高度在管道中心位置，高压水枪(10)水平安装放置，当水枪传感器(11)监测到有水压时，说明高压水枪(10)已经被水淹没，此时水枪传感器(11)发出信号，中央处理器(14)接收信号并反馈，使高压水枪(10)停止冲水；
步骤五、当水压传感器(8)监测到水压高于预设的启动水压阈值时，将信号发出，中央处理器(14)接收信号，启动吸污水泵(7)，水位降低，当水位低于预设的停止水压阈值时，吸污水泵(7)接收中央处理器(14)的信号停止抽污水工作；
步骤六、通过管道内监测夜视摄像头(9)，观察管道内情况，判断是否管道内壁无结垢、无积泥，如果是，进行步骤七，如果否，继续启动程序，循环步骤四、步骤五；
步骤七、利用卷扬机从井内将设备取出，整理设备，装进运输车，转移到下一个工作点。
5.根据权利要求4所述的一种排水管道清污方法，其特征在于：步骤一中，下放气囊(1)到指定位置之前，把气囊(1)通过气囊进气管(3)充进一定压力的气体，观看压力表(2)达到一定压力数值，关闭阀门(6)使气囊(1)直径小于管道的直径。
6.根据权利要求5所述的一种排水管道清污方法，其特征在于：步骤三中：所述气囊(1)的阀门(6)、气泵(4)都在地面操作。
7.根据权利要求4所述的一种排水管道清污方法，其特征在于：步骤三中，所述设定气压阈值范围的上限为气囊最大承受压力值，下限的计算公式如下：
P1＝PS/μS1
式中：P1为设定气压阈值范围的下限；P为管道内水的压强；S为管道截面面积；μ为气囊材质与管道之间摩擦系数；S1为气囊与管道接触面展开表面积。
8.根据权利要求4所述的一种排水管道清污方法，其特征在于：步骤四中：高压水枪(10)利用支架顶靠到上游检查井侧墙上。
9.根据权利要求4所述的一种排水管道清污方法，其特征在于：步骤五中，所述启动水压阈值为3.92kPa，此时水位深度为0.4m；所述停止水压阈值为0.98kPa；此时水位为0.1m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |