CN219715173U - 一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，包括：自动监测控制器、与自动监测控制器通信连接的高敏水压传感器、流量自动量测装置、自动水位计以及远程监控终端，高敏水压传感器设于减压井内水面以下，用以获取减压井水压信号；流量自动量测装置设于减压井的出口部位，用以获取减压井流量信号；自动水位计设于堤防外侧江水中，用以自动获取江水水位信号；所述自动监测控制器用于将所述减压井水压信号、减压井流量信号以及江水水位信号形成水位与流量关系曲线和水位与水压关系曲线，并通过无线传输发送至远程监控终端。本实用新型可实现对减压井水压、减压井流量和江水水位信号的实时监测，装置体积小，安装简便。
Description
技术领域
本实用新型涉及水利堤防防洪减灾领域，具体是一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置。
背景技术
堤防减压井属于防洪减灾体系中的重要防洪设施，因其可在汛期高水位时自溢流实现堤基地层排水减压，降低堤防管涌险情风险，在我国堤防工程中有广泛应用，但由于雨水倒灌、生物及化学因素的存在，运行过程中，减压井几乎都会发生淤堵，而大多数减压井会随着时间的推移，淤堵积累至反滤层，排水量减小，直至完全失去排水减压功能，导致汛期堤防管涌险情发生，甚至减压井直接发生险情。严重威胁堤防沿线人民生命财产安全。
堤防减压井多属于间歇性运行，只有江水达到一定水位，减压井才排水减压，其他时间不排水。汛期依靠人工巡查靠人工观察判断减压井运行情况(如《河道堤防减压井与测压管管理规程》，安徽省地方标准DB43/T-2018)，通常汛期堤防险工段发现管涌险情或减压井直接出险时才发现已严重淤堵；这种方法的不足之处在于，人工巡查的主观性大且依赖检查人员经验，费时费力检查频次难保证且全覆盖难度大。当前，对减压井功能检查通过汛后抽水试验进行，该方法的不足之处在于，抽水试验法费时费力也难以全覆盖，并且抽水法本身也是减压井洗井方法之一，会清洗淤积物，因此也无法准确判断减压井实际淤堵程度。近年来，随着井下电视的发展，高清摄像也是减压井状态检查的手段之一，但该方法的不足之处在于，井下摄像仅能通过图片，查看减压井内壁是否有附着物，无法探知减压井滤层实际淤堵状态，更无法判断和量化减压井实际的淤堵程度。
综上所述，目前已有的减压井淤堵状态检查方法存在的问题主要有：
1、减压井汛期人工巡查出水情况，主观性大且对巡查人员经验依赖性强，巡查频次难保证且全覆盖难度大。
2、汛后常规抽水试验检查减压井功能，费时费力，抽水会扰动淤积物，造成减压井实际淤堵程度难以准确判断。
发明内容
本实用新型提供一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，解决了目前人工巡查费时费力检查频次难保证且全覆盖难度大的问题。
一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，包括：自动监测控制器、与自动监测控制器通信连接的高敏水压传感器、流量自动量测装置、自动水位计以及远程监控终端，所述高敏水压传感器设于减压井内水面以下，用以获取减压井水压信号；所述流量自动量测装置设于减压井的出口部位，用以获取减压井流量信号；所述自动水位计设于堤防外侧江水中，用以自动获取江水水位信号；所述自动监测控制器用于将所述减压井水压信号、减压井流量信号以及江水水位信号形成水位与流量关系曲线和水位与水压关系曲线，并通过无线传输发送至远程监控终端。
进一步的，所述高敏水压传感器通过第一线缆与自动监测控制器连接。
进一步的，所述高敏水压传感器由与自动监测控制器相连接的第一线缆供电。
进一步的，所述流量自动量测装置通过第二线缆与自动监测控制器连接。
进一步的，所述流量自动量测装置由与自动监测控制器连接的第二线缆供电。
进一步的，所述自动水位计与自动监测控制器进行无线通信连接。
本实用新型预警装置体积小，安装简便，在堤防减压井建设完成后布置于减压井中，可实现对减压井水压、减压井流量和江水水位信号的实时监测，所获取的信号可供后续通过每年减压井流量和水压与江水位关系同首次年度江水位最高时的关系对比分析，实现堤防减压井淤堵状态诊断及预警。
附图说明
图1是本实用新型堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置的结构示意图；
图2是图1中A部分放大图。
图中附图标记分述如下：1-减压井；2-高敏水压传感器；3-自动监测控制器；4-流量自动量测装置；5-第一线缆；6-第二线缆；7-自动水位计；8-江水；9-堤防；10-弱透水地层；11-透水砂层；12-远程终端。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图1，本实用新型实施例提供一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，包括减压井1、高敏水压传感器2、自动监测控制器3、流量自动量测装置4、自动水位计7、远程监控终端12。
所述高敏水压传感器2设于减压井1内水面以下，以获取减压井水压信号，所述流量自动量测装置4设于减压井1的出口部位，以获取减压井流量，所述自动水位计7设于堤防9外侧江水8中，以自动获取江水水位信号。
所述高敏水压传感器2和所述流量自动量测装置4分别与自动监测控制器3连接，所述自动水位计7与自动监测控制器3无线通信连接，所述自动监测控制器3与远程监控终端12无线通信连接形成系统。具体的，所述高敏水压传感器2通过第一线缆5与自动监测控制器3连接，所述流量自动量测装置4通过第二线缆6与自动监测控制器3连接。减压井1设置于弱透水层10和强透水层11内，江水8通过弱透水层10和强透水层11进入减压井1中，然后从减压井1出口溢流出水。
所述高敏水压传感器2感应水压力精度为1mm级，其由与自动监测控制器3相连接的第一线缆5供电，按设定数据采集频率1次/30分钟(可根据情况调整)将减压井1内水压信号发送至自动监测控制器3。
所述流量自动量测装置4的流量量测精度为1％，其由与自动监测控制器3连接的第二线缆6供电，按设定数据采集频率1次/30分钟将减压井1出口流量信号传送至自动监测控制器3。
所述自动水位计7的精度为1cm级，其由与自动监测控制器3通过无线信号连接，按设定数据采集频率1次/30分钟将江水1水位信号发送至自动监测控制器3。
所述自动监测控制器3可将设定频率1次/30分钟的自动水位计7的水位信号、高敏水压传感器2的水压信号和流量自动量测装置4的流量信号汇总，汇集于自动监测控制器3的水位、水压与流量信号，并分别形成水位与流量即H～Q关系曲线和水位与水压即H-p关系曲线(简单线性关系)，并按年度存储作为对比分析使用，其中首次最高江水位年度的关系作为对比标准关系曲线。通过每年度的H～Q和H-p对比分析，形成对减压井淤堵状态和程度的诊断，并将监测和对比曲线信息实时传送至远程监控终端12，为减压井淤堵程度分析提供准确数据。
本实用新型的工作原理介绍如下：
汛期堤防9外侧江水8上涨过程中，自动水位计7实时侦测江水8水位值，并将侦测的水位信号无线传送至自动监测控制器3；高敏水压传感器2实时侦测减压井1下的水压力，并将侦测的水压信号传送至自动监测控制器3；流量自动量测装置4实时量测减压井1出口流量，并将量测的流量信号传送至自动监测控制器3；
自动监测控制器3按设定的数据采集频率，将自动水位计7的水位信号、高敏水压传感器2的水压信号和流量自动量测装置4的流量信号形成汇总，分别制成水位与流量关系曲线和水位与水压关系曲线，每年汛期自动监测控制器3收集的水位、流量、水压信号及其关系曲线通过无线传输发送至远程监控终端12；
每年汛期(一般5月～10月)自动监测控制器3将实时收集的水位、水压和流量信号，表明减压井实时运行状态，并将这些信息绘制成江水位与流量关系曲线H～Q和江水位与水压关系曲线H-p；
将堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置运行第一年汛期水位上涨过程中，江水位8与减压井1水压、流量关系作为标准，次年始，江水位8与减压井1水压、流量关系与首年关系对比，根据衰减情况即可分析减压井1淤堵状态，即其功能发挥程度；若相同江水位8条件下，相比首年发生水压p或流量Q一定程度降低，即表明减压井发生一定程度淤堵，即形成减压井淤堵状态现在监测，数据可用于分析减压井淤堵程度和预警。H～Q和H-p关系具有同等功能，同时运用主要为提高诊断保证率，避免水压或流量监测设备故障发生漏报。
与现有技术相比，本实用新型具有明显的优势，由于装置体积小，安装简便，监测和诊断预警装置采用直流低压供电，可采用蓄电池连接太阳能电池板供电，节能环保并不受停电的影响；本实用新型可解决类似减压井管排水功能衰减监测难题，全时段监测减压井运行状态和功能变化，为线诊断和及时预警提供数据支撑，也契合水利信息化和数字孪生大趋势，应用前景广阔。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，其特征在于，包括：自动监测控制器(3)、与自动监测控制器(3)通信连接的高敏水压传感器(2)、流量自动量测装置(4)、自动水位计(7)以及远程监控终端(12)，所述高敏水压传感器(2)设于减压井(1)内水面以下，用以获取减压井水压信号；所述流量自动量测装置(4)设于减压井(1)的出口部位，用以获取减压井流量信号；所述自动水位计(7)设于堤防(9)外侧江水(8)中，用以自动获取江水水位信号；所述自动监测控制器(3)用于将所述减压井水压信号、减压井流量信号以及江水水位信号形成水位与流量关系曲线和水位与水压关系曲线，并通过无线传输发送至远程监控终端(12)。
2.如权利要求1所述的一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，其特征在于：所述高敏水压传感器(2)通过第一线缆(5)与自动监测控制器(3)连接。
3.如权利要求2所述的一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，其特征在于：所述高敏水压传感器(2)由与自动监测控制器(3)相连接的第一线缆(5)供电。
4.如权利要求1所述的一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，其特征在于：所述流量自动量测装置(4)通过第二线缆(6)与自动监测控制器(3)连接。
5.如权利要求4所述的一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，其特征在于：所述流量自动量测装置(4)由与自动监测控制器(3)连接的第二线缆(6)供电。
6.如权利要求1所述的一种堤防在役减压井淤堵状态在线监测装置，其特征在于：所述自动水位计(7)与自动监测控制器(3)进行无线通信连接。
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