排水管道液位与流量一体化在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种排水管道液位与流量一体化在线监测系统，由数据中心和至少一个监测子系统组成，所述监测子系统包括监测点和安装在所述监测点的监测设备，监测设备采集监测点的相关监测数据，并将监测数据发送给数据中心进行处理和实时动态显示。采用本发明专利技术的排水管道液位与流量一体化在线监测系统，可对排水管道、排水渠道、排水检查井、排水口、城市下凹道路、城市地下停车场、城市受纳水体等点位进行液位与流量的在线监测、内涝或溢流预警和报警、监测数据公众发布、监测数据统计分析等应用。

【技术实现步骤摘要】
排水管道液位与流量一体化在线监测系统
本专利技术涉及一种在排水管道进行液位与流量一体化在线监测系统，也可应用于其 它非满管或满管管渠的液位、流速与流量的在线监测。
技术介绍
通过制定合理可行的监测方案，对排水管网进行液位与流量的现场在线监测，是 进行排水管网科学管理、统计计算、模拟评估与预警分析的必要条件。利用长时间序列的液 位、流速与流量在线监测数据，可以支持排水模型相关参数的率定和验证，以保证模拟结果 的可靠性，提高模拟预测的可信度；利用关键节点的监测流量进行统计分析，可直观发现监 测点上下游排水管道的过载、溢流、淤积、雨天入流、地下水或河水入渗等问题，并可进行定 量化评估计算；在实际的排水管网管理过程中，还可利用在线监测技术对偷排、错接等现象 进行识别和分析。因此，排水管道液位与流量监测，既是构建排水管网模型的重要依据，又 是进行排水管网数字化管理的重要手段。 目前我国在排水管道液位与流量在线监测方面，主要以进口设备为主，国产设备 的功能性、稳定性和硬件集成性不能满足在排水系统恶劣环境中长期稳定监测的要求。而 现有进口设备存在价格过高、只能以固定时间频次监测、通讯模式可变性弱、设备零配件供 货周期长、软硬件系统集成度不高等问题，严重影响了排水在线监测系统的建设和应用效 果。主要表现如下： (1)现有流量监测设备的测量通常为5-15分钟，不能根据液位和流量监测数据自 动变化通讯频次，可以满足排水系统长期运行监测的需求，但是不能满足排水管网预警报 警和动态管理的技术需求； (2)现有设备整体安装在排水井下，通常采用GPRS网络进行通讯，导致主机功耗 较高，而且井下通讯环境不好，导致数据容易因网络信号原因不能及时发送，主机电池更换 周期较短，且需要在每次维护过程打开井盖进行，费时费力； (3)现有设备功能以单点的液位和流量监测为主，多个设备的内置时钟不能自动 同步，不能准确控制数据的采集时间，也不能在液位或水温剧烈变化时自动加密流速数据 的采集频率，不利于排水管道流量液位动态变化规律的监测； (4)现有设备通过专用的后台软件和复杂繁琐的配置过程才能接入设备的数据， 通常使用的软件多为单机版软件，数据管理和共享发布功能较弱，通常不具备统一的网络 服务接口，不能及时将数据推送到手机端显示，不利于监测数据的共享发布和报警信息的 及时快速推送。 因此，迫切的需要开发一种既具有在线监测功能，又具有及时预警和报警功能，并 可根据液位波动情况和水温变化情况自动调整流速监测频次的排水管道液位与流量一体 化在线监测系统。利用该装置不仅可以帮助管理部门掌握排水系统的液位、流速和流量数 据的长期变化规律，定量分析排水系统的溢流风险，定量计算排水管网的雨污水流量，定量 计算由于地下水或河水入渗导致的污水管网增加流量，识别排水管网的液位与流量典型变 化规律；也可以及时的进行排水内涝及溢流事件的预警和报警，管理人员可以通过网页端、 手机端及时查看数据变化情况，辅助城市排水内涝及溢流事件的及时应对和定量评估。同 时，可以通过软硬件的紧密集成，降低设备的安装和使用难度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种排水管道液位与流量一体化在线监测系 统，具有分钟级同步液位监测、监测主机与监测中继器分体式安装、智能可变的流速监测频 次、软硬集成为一体等特点，系统可以通过网页浏览器、微信、短信等多种方式及时预警和 报警监测点的异常事件。基于该系统可以建立高效可靠的排水监测预警系统，形成多种解 决方案，如：城市排水管网液位流量在线监测平台、城市降雨易涝点监测和预警平台、城市 内部河道液位及流量监测和预警平台、城市污水管网溢流点监测和报警平台、城市排水内 涝监测预警公众信息发布平台、排水户排水量在线监测系统、排水管网流量临时监测服务 等。 本专利技术采用的技术方案如下： 一种排水管道液位与流量一体化在线监测系统，数据中心和至少一个监测子系 统，所述监测子系统包括监测点和安装在所述监测点的监测设备，所述监测设备包括液位 监测传感器、速度传感器、液位报警传感器、温度传感器、监测主机和监测中继器，其中，所 述液位监测传感器，根据所述监测主机的控制要求，测量所述监测点的液位，采集所述监测 点的液位监测数据，并将所述液位监测数据发送给所述监测主机；所述液位报警传感器，根 据所述监测主机的控制要求，测量所述监测点的报警液位，采集所述监测点的液位报警数 据，并将所述液位报警数据发送给所述监测主机；所述温度传感器，根据所述监测主机的控 制要求，采集所述监测点的水温数据，并将所述水温数据发送给所述监测主机；所述速度传 感器，根据所述监测主机的控制要求，采集所述监测点的流速数据，并将所述流速数据发送 给所述监测主机；所述监测主机基于接收的所述液位监测传感器测量数据和所述液位报警 传感器测量数据，计算所述监测点的液位高度，并基于所述液位高度和接收的所述水温数 据的变化率来控制所述速度传感器对所述监测点的流速进行测量，将所述液位监测数据、 所述液位报警数据、所述水温数据和所述流速数据按照可变化的传输时间间隔传输到所述 监测中继器；所述监测中继器，接收所述监测主机发送的所述液位监测数据、所述液位报警 数据、所述水温数据和所述流速数据，并按照可变化的传输时间间隔将接收的数据传输到 所述数据中心。 优选地，所述监测设备还包括超声波液位传感器，其根据所述监测主机的控制要 求，对所述监测点的液位进行测量，并将测量的超声波液位传感器测量数据发送给所述监 测主机； 其中，所述监测主机基于其系统时钟，每分钟整点控制所述温度传感器进行水温 测量，并控制所述液位监测传感器对所述监测点的液位进行测量，在测量过程中，所述液位 监测传感器的浸没水深由以下第一公式确定： η (t) - - 及1) 1 = 1 U (t) :t时刻的所述液位监测传感器的浸没水深，m ; ADi, i :所述液位监测传感器的原始输出信号； η :所述液位监测传感器每分钟监测过程的信号采集次数； & :所述液位监测传感器的校正系数，πΓ1 ; :所述液位监测传感器的输出信号偏移量； ε :液位判断阈值，m; 其中，当U (t) < ε时，所述监测主机立即控制所述超声波液位传感器进行液位 监测； 当Q (t) > ε时，所述监测主机不启用所述超声波液位传感器进行液位监测，而 启用所述液位报警传感器进行液位测量，在测量过程中，所述液位报警传感器的浸没水深 由以下第二公式确定： η L?(t)- &(Σ AD2>i - B2) i=l L2 (t) :t时刻的所述液位报警传感器浸没水深，m ; AD2, i :所述液位报警传感器的原始输出信号； η :所述液位报警传感器一次监测的信号采集次数； Κ2 :所述液位报警传感器的校正系数，πΓ1 ; Β2 :所述液位报警传感器的输出信号偏移量。 优选地，所述监测主机根据所述第一公式和第二公式的计算结果，计算所述监测 点的液位高度，所述液位高度通过以下条件确定： 当 Q ⑴ < ε 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排水管道液位与流量一体化在线监测系统，其特征在于，包括： 数据中心和至少一个监测子系统，所述监测子系统包括监测点和安装在所述监测点的监测设备， 所述监测设备包括液位监测传感器、速度传感器、液位报警传感器、温度传感器、监测主机和监测中继器， 其中，所述液位监测传感器，根据所述监测主机的控制要求，测量所述监测点的液位，采集所述监测点的液位监测数据，并将所述液位监测数据发送给所述监测主机； 所述液位报警传感器，根据所述监测主机的控制要求，测量所述监测点的报警液位，采集所述监测点的液位报警数据，并将所述液位报警数据发送给所述监测主机； 所述温度传感器，根据所述监测主机的控制要求，采集所述监测点的水温数据，并将所述水温数据发送给所述监测主机； 所述速度传感器，根据所述监测主机的控制要求，采集所述监测点的流速数据，并将所述流速数据发送给所述监测主机； 所述监测主机基于接收的所述液位监测传感器测量数据和所述液位报警传感器测量数据，计算所述监测点的液位高度，并基于所述液位高度和接收的所述水温数据的变化率来控制所述速度传感器对所述监测点的流速进行测量，将所述液位监测数据、所述液位报警数据、所述水温数据和所述流速数据按照可变化的传输时间间隔传输到所述监测中继器； 所述监测中继器，接收所述监测主机发送的所述液位监测数据、所述液位报警数据、所述水温数据和所述流速数据，并按照可变化的传输时间间隔将接收的数据传输到所述数据中心。...

【技术特征摘要】
1. 一种排水管道液位与流量一体化在线监测系统，其特征在于，包括： 数据中心和至少一个监测子系统，所述监测子系统包括监测点和安装在所述监测点的 监测设备， 所述监测设备包括液位监测传感器、速度传感器、液位报警传感器、温度传感器、监测 主机和监测中继器， 其中，所述液位监测传感器，根据所述监测主机的控制要求，测量所述监测点的液位， 采集所述监测点的液位监测数据，并将所述液位监测数据发送给所述监测主机； 所述液位报警传感器，根据所述监测主机的控制要求，测量所述监测点的报警液位，采 集所述监测点的液位报警数据，并将所述液位报警数据发送给所述监测主机； 所述温度传感器，根据所述监测主机的控制要求，采集所述监测点的水温数据，并将所 述水温数据发送给所述监测主机； 所述速度传感器，根据所述监测主机的控制要求，采集所述监测点的流速数据，并将所 述流速数据发送给所述监测主机； 所述监测主机基于接收的所述液位监测传感器测量数据和所述液位报警传感器测量 数据，计算所述监测点的液位高度，并基于所述液位高度和接收的所述水温数据的变化率 来控制所述速度传感器对所述监测点的流速进行测量，将所述液位监测数据、所述液位报 警数据、所述水温数据和所述流速数据按照可变化的传输时间间隔传输到所述监测中继 器； 所述监测中继器，接收所述监测主机发送的所述液位监测数据、所述液位报警数据、所 述水温数据和所述流速数据，并按照可变化的传输时间间隔将接收的数据传输到所述数据 中心。2. 根据权利要求1所述的排水管道液位与流量一体化在线监测系统，其特征在于，所 述监测设备还包括超声波液位传感器，其根据所述监测主机的控制要求，对所述监测点的 液位进行测量，并将测量的超声波液位传感器测量数据发送给所述监测主机； 其中，所述监测主机基于其系统时钟，每分钟整点控制所述温度传感器进行水温测量， 并控制所述液位监测传感器对所述监测点的液位进行测量，在测量过程中，所述液位监测 传感器的浸没水深由以下第一公式确定：L1 (t):t时刻的所述液位监测传感器的浸没水深，m; ADui :所述液位监测传感器的原始输出信号；η:所述液位监测传感器每分钟监测过程的信号采集次数； K1 :所述液位监测传感器的校正系数； B1 :所述液位监测传感器的输出信号偏移量；ε:液位判断阈值，m; 其中，当L1U) <ε时，所述监测主机立即控制所述超声波液位传感器进行液位监测； 当L1U) >ε时，所述监测主机不启用所述超声波液位传感器进行液位监测，而启用 所述液位报警传感器进行液位测量，在测量过程中，所述液位报警传感器的浸没水深由以 下第二公式确定：L2 (t) :t时刻的所述液位报警传感器浸没水深，m ; AD2,i:所述液位报警传感器的原始输出信号；η :所述液位报警传感器一次监测的信号采集次数； K2 :所述液位报警传感器的校正系数； B2 :所述液位报警传感器的输出信号偏移量。3. 根据权利要求2所述的排水管道液位与流量一体化在线监测系统，其特征在于，所 述监测主机根据所述第一公式和第二公式的计算结果，计算所述监测点的液位高度，所述 液位高度通过以下条件确定： 当L1 (t)<ε时，Level (t) =Ddwn-L3 (t); 当L1U)彡ε且1^2(〇<ε时， 如果IDdmm-L3(O-L1 (O-D1I<e，Leve...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冬泉，李磊，郭实敏，唐兰贵，李雪森，佟庆远，李王锋，
申请(专利权)人：北京清控人居环境研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11