一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法及系统，包括如下步骤：在每段排水管的上、下游端口分别设置流量流向监测器，每隔t时刻采集流量流向监测器的数据，得到相应测量点的流量和流向序列；根据统计分析得出每段排水管内水流由上游端流到下游端所需要的时间Δt；确定每段排水管下游端与上游端的流量变化是否满足一定关系，当某一段排水管不满足，则该段排水管附近道路下存在空洞化情况。本发明专利技术利用排水管网流量流向变化的监测来实现城市道路的塌陷预警，可以实现长期不间断地远程自动监测与预警，具有数据采集面广、准确度高、不间断监测和提前预警等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法及系统
本专利技术涉及城市道路预警领域或排水管道流量监测领域，特别涉及一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法及系统。
技术介绍
近年来，城市道路塌陷事故时有发生，究其原因主要是地下管道渗漏、周边地下空间开发等引起的空洞化，在渗漏液体不断地冲刷和路面及附近各种振动荷载的共同作用下，空洞由小变大，最终造成塌陷事故。为此，尽早发现空洞，及时预警，并采取有效的处置措施就显得非常必要。现有的塌陷预警监测技术主要有地质雷达法、高密度电法、管道内窥摄影检测法、OFDR光纤传感法等。地质雷达法、高密度电法、管道内窥摄影检测法可实现重点道路的快速检测，但成本较高，且不能实现长期不间断监测；OFDR光纤传感法需要预先铺设光纤，适用于新建道路。因此，现有技术方法均不能实现建成道路塌陷预警的长期不间断监测。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法及系统，可以实现长期不间断的监测和塌陷预警。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法，包括如下步骤：在每段排水管的上、下游端口分别设置流量流向监测器，用于分别测量每段排水管的上和下游端口的流量和流向；每隔t时刻采集流量流向监测器的数据，得到相应测量点的流量和流向序列；在t时刻上、下游端口的流量分别用V上(t)和V下(t)表示，设上游端的流入和下游端的流出方向为正，反之为负；根据统计分析得出每段排水管内水流由上游端流到下游端所需要的时间Δt；确定每段排水管下游端与上游端的流量变化是否满足下面关系：其中：m为上游端的最小统计区间数，n为下游端的最小统计区间数，m和n值由历史流量数据统计分析得到；当某一段排水管不满足，则该段排水管附近道路下存在空洞化情况。进一步，当任一段排水管不满足，则该段排水管附近道路下存在空洞化情况，具体为：当上游端口的流量V上(t)方向为正和下游端口的流量V下(t)方向为负，或者则该段排水管存在严重漏水或已出现塌陷，隐患严重，发出预警；当上游端口的流量V上(t)方向为负和下游端口的流量V下(t)方向为正，或者则该段排水管上方存在大的进水口或局部塌陷，发出预警。一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法的系统，包括排水管流量流向自动监测子系统、数据传输子系统、数据处理与分析子系统和预警处理子系统；所述排水管流量流向自动监测子系统包括若干流量流向监测器，所述流量流向监测器安装在每段排水管的上和下游端口，用于采集每段排水管内的流量和流向数据；所述数据传输子系统用于将流量和流向数据通过有线/无线方式传送到所述数据处理与分析子系统；所述数据处理与分析子系统根据每段排水管下游端与上游端的流量变化，结合样本流量，实时分析是否出现异常；当出现异常，向所述预警处理子系统发出预警信息；所述预警处理子系统根据预警信息发出预警信号。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法及系统，充分利用排水管网流量流向变化的监测来实现城市道路的塌陷预警，既不需要大的改造施工，又不需要付出太高的代价，就可以实现长期不间断地远程自动监测与预警，具有数据采集面广、准确度高、不间断监测和提前预警等优点。附图说明图1为本专利技术所述的基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法的流程图。图2为本专利技术所述的基于排水管网流量监测的城市道路塌陷预警系统框架示意图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，本专利技术所述的基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法，包括如下步骤：流量流向监测器设置：在每段排水管的上、下游端口分别设置流量流向监测器，用于分别测量每段排水管的上和下游端口的流量和流向；每段排水管道端口流量、流向数据采集：每隔t时刻采集流量流向监测器的数据，得到相应测量点的流量和流向序列；在t时刻上、下游端口的流量分别用V上(t)和V下(t)表示，设上游端的流入和下游端的流出方向为正，反之为负；监测数据处理与分析：根据一段时间的流量、流向数据统计分析得出每段排水管内水流由上游端流到下游端所需要的时间Δt；由于正常的每段排水管只有上游端的进口和下游端的出口，因此可以确定每段排水管下游端与上游端的流量变化满足下面关系：其中：m为上游端的最小统计区间数，n为下游端的最小统计区间数，m和n值由历史流量数据统计分析得到；依据每段排水管上、下游端流量、流向数据变化监测其是否满足上述关系。异常处理与预警：当某一段排水管不满足，则该段排水管附近道路下存在空洞化情况，进而实现长期不间断的监测和塌陷预警。当上游端口的流量V上(t)方向为正和下游端口的流量V下(t)方向为负，或者则该段排水管存在严重漏水或已出现塌陷，隐患严重，发出预警，进一步可采用地质雷达法等进行空洞定位。；当上游端口的流量V上(t)方向为负和下游端口的流量V下(t)方向为正，或者则该段排水管上方存在大的进水口或局部塌陷，发出预警，进一步可结合天气和其他水源情况展开隐患排查。。本专利技术所述的基于排水管网流量监测的道路塌陷预警系统结构如图2所示，包括排水管流量流向自动监测子系统、数据传输子系统、数据处理与分析子系统和预警处理子系统。排水管流量流向自动监测子系统由设置于每个测量点的排水管流量流向自动监测器组成，自动监测器由单片机、流量传感器、流向传感器、存储等模块组成，实现对排水管网内水流量和流向数据的采集与暂存；数据传输子系统采用有线/无线方式将每个测量点的排水管流量流向自动监测器采集到的数据传送到数据处理与分析子系统，它包括设置于各测量点的有线/无线传输模块、各测量点到数据处理与分析子系统的有线/无线传输通道；数据处理与分析子系统包括数据存储中心、数据处理模块、数据分析模块等，它依据测量数据间的相关关系，结合历史流量，实时分析排水管网中的流量、流向变化，一旦出现异常，立即向预警处理子系统发出预警；预警处理子系统根据预警信息向相关部门或人员发出预警，并给出处理建议，处理完成后将处置结果反馈至数据处理与分析子系统，以完善相关处理分析机制。所述实施例为本专利技术的优选的实施方式，但本专利技术并不限于上述实施方式，在不背离本专利技术的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法，其特征在于，包括如下步骤：/n在每段排水管的上、下游端口分别设置流量流向监测器，用于分别测量每段排水管的上和下游端口的流量和流向；/n每隔t时刻采集流量流向监测器的数据，得到相应测量点的流量和流向序列；在t时刻上、下游端口的流量分别用V

【技术特征摘要】
1.一种基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
在每段排水管的上、下游端口分别设置流量流向监测器，用于分别测量每段排水管的上和下游端口的流量和流向；
每隔t时刻采集流量流向监测器的数据，得到相应测量点的流量和流向序列；在t时刻上、下游端口的流量分别用V上(t)和V下(t)表示，设上游端的流入和下游端的流出方向为正，反之为负；
根据统计分析得出每段排水管内水流由上游端流到下游端所需要的时间Δt；确定每段排水管下游端与上游端的流量变化是否满足下面关系：



其中：m为上游端的最小统计区间数，n为下游端的最小统计区间数，m和n值由历史流量数据统计分析得到；
当某一段排水管不满足，则该段排水管附近道路下存在空洞化情况。


2.根据权利要求1所述的基于排水管网流量监测的道路塌陷预警方法，其特征在于，当任一段排水管不满足，则该段排水管附近道路下存在空洞化情况，具体为：
当上游端口的流量V上(...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐良，汤家辉，张俊杰，姜卓，张恺健，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32