CN205642544U - 气压传导装置及城市排水管网水位监测节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉一种气压传导装置，其包括下端开口的气封腔体，该气封腔体上端的中心部向外凸出形成一个罩型的连接部，该连接部的顶端上设有一个具有中心孔的连接柱，连接柱的中心孔贯穿连接部的顶端形成一个与连接部中心轴重合的导气孔，该导气孔与气封腔体的空腔连通；连接柱上配合安装有一个毛细管接头，该毛细管接头的顶端密封连接有一根毛细管，毛细管与导气孔连通。本实用新型还涉及一种城市排水管网水位监测节点，其包括监测箱和气压传导装置；监测箱内置有单片机系统、微压传感器、电源管理模块和通讯电路，微压传感器通过一个隔离装置与气压传导装置的毛细管连接。本方案提高了现有城市排水管网水位监测节点的防护性能、便于安装维护。

Description

气压传导装置及城市排水管网水位监测节点

技术领域

本实用新型涉及水位监测技术，具体是一种气压传导装置及城市排水管网水位监测节点。

背景技术

城市排水管网安全监控预警系统需要对重要的排水管路进行水位的连续监测，获得水位的具体数值，以便进行排水管路的调度及实时预警等。如公告号为CN 101865716 B的专利文献公开的一种城市排水管网水位信息监测系统，其包括窨井水位监测终端和排水管网信息处理平台，所述的窨井水位监测终端采用GPRS无线通讯方式并通过Internet公网与排水管网信息处理平台建立远程通信连接。该发明具有实时掌握排水管网动态运行状况，提高排水管网的养护、管理、考核水平，加强区域排水能力分析，提升应急防汛能力等优点。

但设置城市排水管网水位监测节点存在一定困难，主要原因如下：

1.水位监测终端设备的工作环境恶劣，监测井中常年处于潮湿状态，污水具有一定腐蚀性，监测井中可能聚集爆炸性气体，极端情况污水可能淹没监测设备。因此对监测终端设备的防水性能、防腐性能甚至防爆性能都提出了较高要求。

2.由于污水中携带的泥沙很容易造成监测井淤堵，必须定期进行人工清淤。清淤过程中可能由于操作不当，造成水位监测设备的损坏。因此，对监测设备的牢固性提出了很高要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种气压传导装置及城市排水管网水位监测节点，其能够解决现有城市排水管网水位监测节点防护能力差、不便安装维护的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种气压传导装置，其包括下端开口的气封腔体，该气封腔体上端的中心部向外凸出形成一个罩型的连接部，该连接部的顶端上设有一个具有中心孔的连接柱，所述连接柱的中心孔贯穿连接部的顶端形成一个中心轴与连接部的中心轴重合的导气孔，该导气孔与气封腔体的空腔连通；所述连接柱上配合安装有一个毛细管接头，该毛细管接头的顶端密封连接有一根毛细管，所述毛细管与导气孔连通。

本发明还提供了一种城市排水管网水位监测节点，其包括安装在排水管网监测井外的监测箱，其还包括上述的气压传导装置，所述气压传导装置的气封腔体位于排水管网监测井内；所述监测箱内置有单片机系统、微压传感器、电源管理模块和与监控中心通信连接的通讯电路，单片机系统分别与微压传感器、电源管理模块和通讯电路连接；所述电源管理模块连接有电源；所述微压传感器通过一个传导压力的隔离装置与气压传导装置的毛细管连接，所述毛细管外套设有一保护管，该保护管的一端与所述气压传导装置的连接部连接，保护管的另一端与监测箱的壁连接。

进一步的，所述隔离装置包括采用毛细管制作而成的U形管，所述U形管的左端与所述气压传导装置的毛细管连接，U形管的右端与微压传感器连接，该U形管中填充有一段隔离液，所述隔离液与微压传感器之间通过填充于U形管右端部内的空气隔离开。

进一步的，所述电源由市电、太阳能电池和蓄电池构成，所述市电与电源管理模块之间通过AC/DC转换器连接。

进一步的，所述通讯电路由GPRS模块和天线构成，该GPRS模块的一端与单片机系统连接，GPRS模块的另一端与天线连接。

本实用新型所公布的气压传导装置，其采用气封腔体和毛细管的结构将排水管网监测井内的液位压力传递到井外，而不必将整个监测节点设于井内，而本气压传导装置结构简单可靠，容易达到较高要求的防水性能、防腐性能和防爆性能，安装方便可靠，不易损坏。

本实用新型的城市排水管网水位监测节点采用上述气压传导装置，其利用气压传导水位信息，只在监测井设置一个气封腔体和在保护管保护下的毛细管，用于传递高出气封腔体下端的水位压力信息，其余监测设备布置在监测井外的监测箱中。监测箱中的单片机系统和微压传感器再将气压信号换算成液位信息后，传输到监控中心，实现监测节点水位的监测。本城市排水管网水位监测节点只要保证气压传导装置牢固、耐腐蚀，就能保证本监测节点具有高强度、耐腐蚀、防爆、防水、可靠性高等优点。

本实用新型具有如下优点：

1.监测井中布置气封腔体和保护管，保证了结构强度大，具有很强的抗破坏能力，不易在清淤过程中被损坏。

2.采用气压传导形式，微压传感器等电子系统安装在远离测井的监测箱中，防水、防腐、防爆。

3.设置隔离装置，避免微压传感器接触来自监测井中的气体，延长微压传感器的寿命。

4.监测节点采用多种供电方案，适于各种应用场合。

附图说明

图1为本实用新型气压传导装置的结构示意图；

图2为气压传导装置的使用原理图；

图3为本实用新型城市排水管网水位监测节点的结构图；

图4为本城市排水管网水位监测节点中隔离装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

一种气压传导装置，如图1所示，其包括下端开口的气封腔体5，气封腔体5为一倒扣的皿形结构。该气封腔体5上端的中心部向外凸出形成一个罩型的连接部4，该连接部4的顶端上设有一个具有中心孔的连接柱41，所述连接柱41的中心孔贯穿连接部4的顶端形成一个中心轴与连接部4的中心轴重合的导气孔3，该导气孔3与气封腔体5的空腔连通；所述连接柱41上配合安装有一个毛细管接头2，该毛细管接头2的顶端密封连接有一根毛细管1，所述毛细管1与导气孔3连通。安装时应保证整个气压传导装置的管路密封不漏气。

本气压传导装置测量井内的液位时，如图2所示，气封腔体5的位置应离监测井8底部一定高度H0，避免泥沙淤积堵塞气封腔体5的开口端影响液位测量。当监测井8里的污水水位低于气封腔体5时，气封腔体5和毛细管1内压力与周围大气压相同，毛细管1传导出的压力为零，则认为此时的液位高度为H0，没有达到需要监测预警的情况。当监测井8中污水液面10上升到气封腔体5的开口端以上位置时，空气被封闭在气封腔体5内且随着液位10的升高而被不断的压缩，进入气封腔体5内的污水液位9的高度h增加，使得气封腔体5及毛细管1内的气压升高。设气封腔体5及毛细管1内的气压为P，污水密度为ρ，气封腔体5的直径为D，毛细管1的直径为d，则有Hρ-hρ-H0ρ＝P，即是H＝P/ρ+h+H0。由于D＞＞d，因此h可以忽略不计，于是有H＝P/ρ+H0。在知道H0的情况下，通过测量P即可得到污水液位值H。

一种城市排水管网水位监测节点，如图3所示，其包括安装在排水管网监测井8外的监测箱6，其还包括上述的气压传导装置，所述气压传导装置的气封腔体5位于排水管网监测井8内，气压传导装置利用气压传导水位信息，只在监测井8设置一个气封腔体5和在保护管7保护下的毛细管1，用于传递高出气封腔体5下端的水位压力信息。所述监测箱6内置有单片机系统60、微压传感器61、电源管理模块63和与监控中心通信连接的通讯电路，单片机系统60分别与微压传感器61、电源管理模块63和通讯电路连接；所述电源管理模块63连接有电源；所述微压传感器61通过一个传导压力的隔离装置62与气压传导装置的毛细管1连接，所述毛细管1外套设有一保护管7，该保护管7的一端与所述气压传导装置的连接部4连接，保护管7的另一端与监测箱6的壁连接。

通讯电路用于同监控中心计算机构成网络，进行通信。单片机系统60定时获取微压传感器61的信号，并计算得到污水液位值，同本站的地址信息一起构成通讯帧，通过通讯电路传输至监控中心的计算机。电源管理模块63负责电源管理，对单片机系统60供电。

为了避免气封腔体5中封闭的气体(可能含有甲烷等爆炸性气体、水汽等)与微压传感器61接触，为此，我们设置了一个隔离装置62，所述隔离装置62包括采用毛细管制作而成的U形管620，U形管620的左端与所述气压传导装置的毛细管1连接，U形管620的右端与微压传感器61连接，隔离液621传导毛细管1内压力的同时起到隔离保护作用。所述该U形管620中填充有一段高稳定的隔离液621，如图4所示，所述隔离液621与微压传感器61之间通过填充于U形管620右端部内的空气隔离开，避免隔离油接触微压传感器，该处的空气选用洁净、干燥的，空气量应尽量少，使得测量时隔离液621上升的高度尽量少，以减少隔离误差。

所述电源由市电、太阳能电池64和蓄电池65构成，电源管理模块63负责利用经AC/DC转换器66(即交直流转换器)变换来的直流电源或太阳能电池64来的直流电源为蓄电池65充电，同时对蓄电池65进行过充、过放保护及电压监测。根据使用场合，太阳能电池64、市电可以选择使用。当市电布设方便且可靠时，可以不要太阳能电池64。当市电布设不方便且全年日照充足时，可以不接市电。当二者均不理想且信息采集周期较长时，可以采取一系列节电措施降低节点功耗，此时可直接采用电池供电。

所述通讯电路由GPRS模块68和天线67构成，该GPRS模块68的一端与单片机系统60连接，GPRS模块68的另一端与天线67连接。通讯电路在传递水位信息的同时，也可针对电池电压、节点工作状态、配置信息等与监控中心计算机进行通讯。

Claims (5)

1.一种气压传导装置，其特征在于：包括下端开口的气封腔体(5)，该气封腔体(5)上端的中心部向外凸出形成一个罩型的连接部(4)，该连接部(4)的顶端上设有一个具有中心孔的连接柱(41)，所述连接柱(41)的中心孔贯穿连接部(4)的顶端形成一个中心轴与连接部(4)的中心轴重合的导气孔(3)，该导气孔(3)与气封腔体(5)的空腔连通；所述连接柱(41)上配合安装有一个毛细管接头(2)，该毛细管接头(2)的顶端密封连接有一根毛细管(1)，所述毛细管(1)与导气孔(3)连通。

2.一种城市排水管网水位监测节点，包括安装在排水管网监测井(8)外的监测箱(6)，其特征在于：还包括权利要求1所述的气压传导装置，所述气压传导装置的气封腔体(5)位于排水管网监测井(8)内；所述监测箱(6)内置有单片机系统(60)、微压传感器(61)、电源管理模块(63)和与监控中心通信连接的通讯电路，单片机系统(60)分别与微压传感器(61)、电源管理模块(63)和通讯电路连接；所述电源管理模块(63)连接有电源；所述微压传感器(61)通过一个传导压力的隔离装置(62)与气压传导装置的毛细管(1)连接，所述毛细管(1)外套设有一保护管(7)，该保护管(7)的一端与所述气压传导装置的连接部(4)连接，保护管(7)的另一端与监测箱(6)的壁连接。

3.根据权利要求2所述的城市排水管网水位监测节点，其特征在于：所述隔离装置(62)包括采用毛细管制作而成的U形管(620)，所述U形管(620)的左端与所述气压传导装置的毛细管(1)连接，U形管(620)的右端与微压传感器(61)连接，该U形管(620)中填充有一段隔离液(621)，所述隔离液(621)与微压传感器(61)之间通过填充于U形管(620)右端部内的空气隔离开。

4.根据权利要求2所述的城市排水管网水位监测节点，其特征在于：所述电源由市电、太阳能电池(64)和蓄电池(65)构成，所述市电与电源管理模块(63)之间通过AC/DC转换器(66)连接。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的城市排水管网水位监测节点，其特征在于：所述通讯电路由GPRS模块(68)和天线(67)构成，该GPRS模块(68)的一端与单片机系统(60)连接，GPRS模块(68)的另一端与天线(67)连接。