CN220829755U - 一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，包括排水报警装置、服务器和监测终端；排水报警装置与服务器通过无线模块远程连接；监测终端通过网络连接访问服务器；其中，排水报警装置包括液位开关和供电单元，供电单元包括远程测控终端和电池；液位开关设在待监测管网的管道中，与远程测控终端通过防水电线连接；液位开关为两个分隔设置的阻抗检测件，分别与远程测控终端连接。本实用新型基于液位开关实现了低成本高效的污水入流监控溯源。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道排水报警设备技术领域，特别涉及一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统。
背景技术
城市排水系统是处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统，是城市公用设施的组成部分。城市排水系统规划是城市总体规划的组成部分。城市排水系统通常由排水管道和污水处理厂组成。
大部分城市排水系统采用雨污分流制，污水由排水管道收集，送至污水处理后，排入水体或回收利用；雨水径流由排水管道收集后，就近排入水体。当下雨污分流制的排水系统存在着雨污分流不彻底，雨水管道与污水管道混接、错接等问题，导致污水下河，影响河道生态环境。
要精准定位雨水管道中污水入流的问题，旱天是进行雨污混接调查过程中污水溯源的关键时期。由于污水下河监管、溯源工作时效性要求高，传统雨污混接调查要经过大量的资料收集与现场踏勘，难度大、效率低。近年来，随着物联传感技术、移动互联技术等为核心的管网在线监测技术的进步，成功实现了对管网状态的远程实时监控，但由于管网内部环境狭小、潮湿、脏乱，对设备各方面性能要求高，因此，当下管网在线监测方式存在着资金投入高、设备难以维护等缺点。
此外，由于旱天无水的特点，雨水管网中不适合安装如液位计、流量计等设备进行长时间在线监测，水量信息的智能获取方式的性价比较低。而且旱天对雨水管道中污水入流的溯源，相对于水量信息的获取，管道排水行为的诊断确定更为重要。基于这些问题，提出了一种方案，可以将市政雨水管网的排水行为导致的液位变化转变为开关信号传递，通过液位开关实现排水报警，助力污水下河溯源。液位开关是根据特定液位高度来输出开关量信号的控制器，常见的有浮球式、音叉式、电容式等，但市场上成熟的相关产品并不适合在市政排水管道中应用。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，通过在市政雨水管道中设置液位开关，利用开关信号传递对污水入流的监控溯源，既不影响管道过水断面，又能以低成本高效实现旱天雨水管道的排水报警。
本实用新型提供了一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，具体技术方案如下：
系统包括排水报警装置、服务器和监测终端；
所述排水报警装置与所述服务器通过无线模块远程连接；所述监测终端通过网络连接访问所述服务器；
所述排水报警装置包括液位开关和供电单元，所述供电单元包括远程测控终端和电池；
所述液位开关设在待监测管网的管道中，与所述远程测控终端通过防水电线连接；
所述液位开关为两个分隔设置的阻抗检测件，分别与所述远程测控终端连接。
管道内的液位变化会影响液位开关的阻抗，所述远程测控终端根据阻抗变化，进行信号分析处理，并驱动无线模块与远端的监测终端连接，发送报警信号。
进一步的，所述远程测控终端(RTU)包括MCU单元、无线模块、ADC模块以及电源管理模块；
所述电源管理模块与所述电池连接；
所述MCU单元与所述无线模块和所述ADC模块连接，所述ADC模块与阻抗检测件连接。
ADC模块连接设在管道中的阻抗检测件，获取阻抗检测件检测的模拟信号，并传输至MCU单元进行处理，MCU根据信号处理结果启用或关闭无线模块，向服务器传输工作状态，监测终端再基于服务器获取信息后报警。
所述电源管理模块与内置的电池连接，对整个远程测控终端的各单元模块进行供电；电池和RTU组合在一起，设有外壳呈一体结构，保证排水报警装置的稳定性。
进一步的，所述ADC模块与所述阻抗检测件之间通过AFE单元连接。
所述AFE单元为模拟前端，用于采集有效电信号和预放大等。
进一步的，所述无线模块采用4G传输模块。
进一步的，所述电源管理模块包括稳压器和直流转换器，所述稳压器与所述电池的电极输出连接，所述稳压器的稳压输出连接所述直流转换器。
所述稳压器用于对输入电压进行稳压处理，所述直流转换器用于将将直流电源转换为不同电压的直流(或近似直流)电源。
进一步的，所述阻抗检测件采用不锈钢金属片，两片不锈钢金属片安装高度相同。
当管道内的液位上涨至与两个不锈钢金属片的接触时，阻抗会发生变化。
进一步的，所述不锈钢金属片与所述远程测控终端之间通过导线连接，所述不锈钢金属片通过固定件固定贴合在管道内部。
进一步的，所述固定件采用螺钉或玻璃胶。
具体的，若雨水管材为混凝土或陶土材质，可以选择用螺钉将不锈钢金属片贴合固定在管道内部；若雨水管材质为其他材质，不锈钢金属片可采用玻璃胶贴合固定。
进一步的，所述不锈钢金属片各安装在管道同一横截面的底部两侧。
进一步的，所述不锈钢金属片沿排水方向前后排列安装在管道底部同侧。
本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型采用液位开关应用于市政雨水管道中污水入流的监控溯源，实现了对雨水管道旱天排水行为的在线诊断；可通过在排水分区中的多个干、支管安装本排水报警装置，实现雨水管道的旱天排水溯源，在有污水下河的情况下，可缩小污水入流的位置范围，助力污水入流排查工作。
2、液位开关采用两个不锈钢金属片，利用阻抗检测即可作为传感器采集变化信号，其组成简单、安装灵活方便、不易氧化腐蚀，不影响管道过水断面、不易拦截垃圾，并且成本低廉，能够以低成本高效实现旱天雨水管道的排水报警。
附图说明
图1是系统整体模块架构示意图。
图2是远程测控终端模块架构示意图。
图3是液位开关的一种安装结构的正剖面示意图。
图4是液位开关的一种安装结构的侧剖面示意图
图5是液位开关的另一种安装结构的正剖面示意图。
图6是液位开关的另一种安装结构的侧剖面示意图。
附图标记说明：1-供电单元，2-远程测控终端，3-防水电线，4-不锈钢金属片，5-固定件。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
本实用新型的实施例1公开了一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，如图1所示，系统包括排水报警装置、服务器和监测终端；
所述排水报警装置与所述服务器通过无线模块远程连接；所述监测终端通过网络连接访问所述服务器；
所述排水报警装置包括液位开关以及供电单元1，所述供电单元1包括远程测控终端(RTU)以及电池；
所述远程测控终端2集成有电源管理模块(PMU)；
所述液位开关设在待监测管网的管道中，与所述远程测控终端2通过防水电线3连接；
所述液位开关为两个分隔设置的阻抗检测件，分别与所述远程测控终端2连接，将阻抗检测件作为阻抗检测传感器。
作为优选的实施例，本实施例中，电池和RTU组合在一起，设有外壳呈一体结构，保证排水报警装置的稳定性，具体的，所述电源管理模块与所述远程测控终端2的MCU单元连接，集成在一个主板上。
管道内的液位变化会影响液位开关的阻抗，远程测控终端2根据阻抗变化将液位开关的开关量信息传输至服务器，监测终端通过网络访问服务器，将服务器收到的信息处理后显示进行报警。
如图2所示，本实施例中，所述远程测控终端2包括MCU单元、无线模块、ADC模块以及电源管理模块；
所述MCU单元与所述无线模块、所述ADC模块和所述电源管理模块连接，所述ADC模块与阻抗检测件连接。
MCU，即微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
本实施例中，通过MCU单元作为系统的核心处理单元，实现各单元模块的信号交互和处理。
本实施实例中，所述MCU单元还接有硬件看门狗；
硬件看门狗用于定期的查看芯片内部的情况，一旦发生错误就向芯片发出重启信号。
本实施例中，所述无线模块采用4G传输模块。
ADC模块连接设在管道中的阻抗检测件，获取阻抗检测件检测的模拟信号，并传输至MCU单元进行处理，MCU根据信号处理结果启用或关闭无线模块，向服务器传输工作状态，监测终端再基于服务器获取报警数据信息。
所述电源管理模块与内置的电池连接，对整个远程测控终端2的各单元模块进行供电。
作为优选的实施例，在本实施例中，所述ADC模块与所述阻抗检测件之间通过AFE单元连接。
所述AFE单元为模拟前端，用于采集有效电信号和预放大等。
通过AFE单元，将模拟信号进行预处理后传输给ADC模块转换为数字信号输出，再传输至MCU单元中。
本实施例中，所述电源管理模块包括稳压器(LDO)和直流转换器(DCDC)，所述稳压器与所述电池的电极输出连接，所述稳压器的稳压输出连接所述直流转换器。
所述稳压器用于对输入电压进行稳压处理，所述直流转换器用于将将直流电源转换为不同电压的直流(或近似直流)电源。
作为优选的实施例，所述阻抗检测件可采用不锈钢金属片4，两片不锈钢金属片4安装高度相同；
具体的，在实际中，不锈钢金属片4下端的安装高度由旱天无排水情况时的现场条件确定，在此不做具体限定，一般略高于管道淤泥及入渗的地下水水流高度。
当管道内的液位上涨至与两个不锈钢金属片4接触时，阻抗会发生变化。
作为优选的实施例，所述不锈钢金属片4与所述远程测控终端2之间通过导线连接，所述不锈钢金属片4通过固定件5固定贴合在管道内部；
所述固定件5可采用螺钉或玻璃贴胶。
在实际中，根据雨水管材的材质，选择合适的固定件5和固定方式对不锈钢金属片4进行固定，在此不做具体限定；例如：若雨水管材为混凝土或陶土材质，可以选择用螺钉将不锈钢金属片4贴合固定在管道内部；若雨水管材质为其他材质，不锈钢金属片4可采用玻璃胶贴合固定。
如图3和图4所示，不锈钢金属片4的安装结构，可根据管道实际内部环境自行选择，作为优选的实施例，本实施例中，所述不锈钢金属片4各安装在管道同一横截面的底部两侧；
不锈钢金属片4与AFE单元通过导线连接，具体的，连接时导线可采用接线鼻子进行连接，接线鼻子与不锈钢金属片4可通过螺丝记性固定。
基于上述系统架构，当排水高度超过不锈钢金属片4底端，即液位开关闭合时，MCU单元通过AFE单元、ADC模块检测到阻抗检测传感器两端的电阻减小，通过电信号控制，将RTU中的4G传输模块激活启用，进而向服务器传输1次数据，随后关闭4G传输模块；当排水高度低于不锈钢金属片4底端，即液位开关断开时，MCU单元通过AFE单元、ADC模块检测到阻抗增大，则启动4G模块传输1次数据后关闭4G传输模块。只在状态发生变化时传输数据，可有效减少电量消耗。可设置每24小时RTU自动向服务器传输一次数据，用于检查设备状态，以及时发现设备出现的问题。
实施例2
本实用新型的实施例2公开了一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，如图1所示，系统包括排水报警装置、服务器和监测终端；
所述排水报警装置与所述服务器通过无线模块远程连接；所述监测终端通过网络连接访问所述服务器。
所述排水报警装置包括液位开关以及供电单元1，所述供电单元1包括远程测控终端(RTU)以及电池；
所述远程测控终端2集成有电源管理模块(PMU)；
所述液位开关设在待监测管网的管道中，与所述远程测控终端2通过防水电线3连接；
所述液位开关为两个分隔设置的阻抗检测件，分别与所述远程测控终端2连接，将阻抗检测件作为阻抗检测传感器。
作为优选的实施例，本实施例中，电池和RTU组合在一起，设有外壳呈一体结构，保证排水报警装置的稳定性，具体的，所述电源管理模块与所述远程测控终端2的MCU单元连接，集成在一个主板上。
管道内的液位变化会影响液位开关的阻抗，远程测控终端2根据阻抗变化将液位开关的开关量信息传输至服务器，监测终端通过网络访问服务器，将服务器收到的信息处理后显示进行报警。
如图2所示，本实施例中，所述远程测控终端2包括MCU单元、无线模块、ADC模块以及电源管理模块；
所述MCU单元与所述无线模块、所述ADC模块和所述电源管理模块连接，所述ADC模块与阻抗检测件连接。
MCU，即微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
本实施例中，通过MCU单元作为系统的核心处理单元，实现各单元模块的信号交互和处理。
本实施实例中，所述MCU单元还接有硬件看门狗；
硬件看门狗用于定期的查看芯片内部的情况，一旦发生错误就向芯片发出重启信号；
本实施例中，所述无线模块采用4G传输模块。
ADC模块连接设在管道中的阻抗检测件，获取阻抗检测件检测的模拟信号，并传输至MCU单元进行处理，MCU根据信号处理结果启用或关闭无线模块，向服务器传输工作状态，监测终端再基于服务器获取报警数据信息。
所述电源管理模块与内置的电池连接，对整个远程测控终端2的各单元模块进行供电。
作为优选的实施例，在本实施例中，所述ADC模块与所述阻抗检测件之间通过AFE单元连接。
所述AFE单元为模拟前端，用于采集有效电信号和预放大等。
通过AFE单元，将模拟信号进行预处理后传输给ADC模块转换为数字信号输出，再传输至MCU单元中。
本实施例中，所述电源管理模块包括稳压器(LDO)和直流转换器(DCDC)，所述稳压器与所述电池的电极输出连接，所述稳压器的稳压输出连接所述直流转换器。
所述稳压器用于对输入电压进行稳压处理，所述直流转换器用于将将直流电源转换为不同电压的直流(或近似直流)电源。
作为优选的实施例，所述阻抗检测件可采用不锈钢金属片4，两片不锈钢金属片4安装高度相同；
具体的，在实际中，不锈钢金属片4下端的安装高度由旱天无排水情况时的现场条件确定，在此不做具体限定，一般略高于管道淤泥及入渗的地下水水流高度。
当管道内的液位上涨至与两个不锈钢金属片4接触时，阻抗会发生变化。
作为优选的实施例，所述不锈钢金属片4与所述远程测控终端2之间通过导线连接，所述不锈钢金属片4通过固定件5固定贴合在管道内部；
所述固定件5可采用螺钉或玻璃贴胶。
在实际中，根据雨水管材的材质，选择合适的固定件5和固定方式对不锈钢金属片4进行固定，在此不做具体限定；例如：若雨水管材为混凝土或陶土材质，可以选择用螺钉将不锈钢金属片4贴合固定在管道内部；若雨水管材质为其他材质，不锈钢金属片4可采用玻璃胶贴合固定。
如图5和图6所示，不锈钢金属片4的安装结构，可根据管道实际内部环境自行选择，作为优选的实施例，本实施例中，所述不锈钢金属片4沿排水方向前后排列安装在管道底部同侧；
不锈钢金属片4与AFE单元通过导线连接，具体的，连接时导线可采用接线鼻子进行连接，接线鼻子与不锈钢金属片4可通过螺丝记性固定。
基于上述系统架构，当排水高度超过不锈钢金属片4底端，即液位开关闭合时，MCU单元通过AFE单元、ADC模块检测到阻抗检测传感器两端的电阻减小，通过电信号控制，将RTU中的4G传输模块激活启用，进而向服务器传输1次数据，随后关闭4G传输模块；当排水高度低于不锈钢金属片4底端，即液位开关断开时，MCU单元通过AFE单元、ADC模块检测到阻抗增大，则启动4G模块传输1次数据后关闭4G传输模块。只在状态发生变化时传输数据，可有效减少电量消耗。可设置每24小时RTU自动向服务器传输一次数据，用于检查设备状态，以及时发现设备出现的问题。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，系统包括排水报警装置、服务器和监测终端；
所述排水报警装置与所述服务器通过无线模块远程连接；所述监测终端通过网络连接访问所述服务器；
所述排水报警装置包括液位开关和供电单元，所述供电单元包括远程测控终端和电池；
所述液位开关设在待监测管网的管道中，与所述远程测控终端通过防水电线连接；
所述液位开关为两个分隔设置的阻抗检测件，分别与所述远程测控终端连接。
2.根据权利要求1所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述远程测控终端包括MCU单元、无线模块、ADC模块以及电源管理模块；
所述电源管理模块与所述电池连接；
所述MCU单元与所述无线模块和所述ADC模块连接，所述ADC模块与阻抗检测件连接。
3.根据权利要求2所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述ADC模块与所述阻抗检测件之间通过AFE单元连接。
4.根据权利要求2所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述无线模块采用4G传输模块。
5.根据权利要求2所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述电源管理模块包括稳压器和直流转换器，所述稳压器与所述电池的电极输出连接，所述稳压器的稳压输出连接所述直流转换器。
6.根据权利要求1所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述阻抗检测件采用不锈钢金属片，两片不锈钢金属片安装高度相同。
7.根据权利要求6所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述不锈钢金属片与所述远程测控终端之间通过导线连接，所述不锈钢金属片通过固定件固定贴合在管道内部。
8.根据权利要求7所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述固定件采用螺钉或玻璃胶。
9.根据权利要求7所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述不锈钢金属片各安装在管道同一横截面的底部两侧。
10.根据权利要求7所述的用于市政雨水管网的旱天排水报警系统，其特征在于，所述不锈钢金属片沿排水方向前后排列安装在管道底部同侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |