基于生态监测的智慧水利工程管理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于生态监测的智慧水利工程管理方法及系统，方法包括：实时监测排水管网进水水利指标参数和进水水样指标参数；计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量；构建排水管网污泥流量计算模型，计算排水管网出水污泥量；判断单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量以及出水污泥量是否达到出水合格指标阈值以及出水污泥量不致淤堵阈值，若单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量＞出水合格指标阈值且出水污泥量＜出水污泥量不致淤堵阈值，则开启出水阀门；否则重复上述步骤。本发明专利技术既保证了排水质量的同时，也保证了水利工程的持续健康运行，率先实现了监测、巡检、结构计算的融合，实现了对水利工程健康运行的综合保证。健康运行的综合保证。健康运行的综合保证。

【技术实现步骤摘要】
基于生态监测的智慧水利工程管理方法及系统


[0001]本专利技术属于智慧水利工程
，具体涉及基于生态监测的智慧水利工程管理方法及系统。

技术介绍

[0002]20世纪以来，科学技术的进步和工业化进程的加快，使得全球城市化进程进一步加快。大规模的城镇建设及密集式的居民生产生活方式给人类聚居处的河网水环境带来了前所未有的挑战。城市排水管网规模较大，且纵横交错、较为复杂，不便于城市排水管理，排水管网内由于污泥的进入，会逐渐淤堵，不同的天气情况下，排水管网内的淤泥（污泥）以及溶解氧等生化指标也不完全相同。
[0003]现有技术中的排水管网监测系统，虽然根据排水管网的真实数据调研，将其转化为可视化的图形和数据分析系统，即排水管网水利模型。模型将复杂的管网组成、关系及水利特性简化成管段和节点，定义其工程特性，便于日常的城市排水管理过程中对其进行计算、表达。通过排水管网水利模型对城市的实际排水性能及各种影响因素进行模拟，能够充分掌握城市的排水管网情况，通过模型掌握排水管网在不同降雨程度下的水利状态，及时调整改善城市排水管网条件，实现城市排水工程的及时、高效管理。如中国专利201811612502.4公开的一种基于GIS技术的排水管网设计优化系统及方法，其利用管网分析单元根据管道断面过水流量、断面过水面积、管道粗糙度和管道坡度对所述雨水管网进行水利计算，但是其并不能深刻及实时监测排水管网内多条管路内的出水淤泥量是否达到了堵塞管网的情况，并且其内的溶解氧含量不高，雨水调蓄池或者包括排水管网的水利工程的污水处理部分并未对污水达到有效处理，使排出的污水不符合污水排放标准。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述缺陷，提供一种基于生态监测的智慧水利工程管理方法及系统。本专利技术通过进行单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量＞出水合格指标阈值且出水污泥量＜出水污泥量不致淤堵阈值的限制，既保证了排水质量的同时，也保证了水利工程的持续健康运行。
[0005]本专利技术提供如下技术方案：基于生态监测的智慧水利工程管理方法，包括以下步骤：S1：实时监测排水管网进水水利指标参数和进水水样指标参数；S2：计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量；S3：构建排水管网污泥流量计算模型，计算排水管网出水污泥量；S4：判断单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量以及出水污泥量是否达到出水合格指标阈值以及出水污泥量不致淤堵阈值，若单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量＞出水合格指标阈值且出水污泥量＜出水污泥量不致淤堵阈值，则开启出水阀门；否则重复所述步骤S1
‑
S3。
[0006]进一步地，所述S2步骤中的计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量的方法包括以下步骤：S21：于S1步骤的进水水样指标参数实时监测过程中，实时监测排水管网内t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水中基质半饱和浓度、异养生物氧半饱和浓度、异养生物氨半饱和浓度、易生物降解基质量、活性异养生物量、活性自养生物量、异养生物生长率、自养生物生长率、异养生物衰变率和自养生物衰变率；S22：根据所述S21实时监测得到的进水水样指标参数，构建t时刻第i个管路内活性污泥产生的溶氧量计算公式，计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量。
[0007]进一步地，所述S22步骤构建的t时刻单位排水管网内活性污泥产生的溶氧量计算公式如下：其中，为t时刻第i个管路内活性污泥产生的溶氧量，为活性异养生物量对溶解氧影响权重系数，为活性自养生物量对溶解氧影响权重系数。
[0008]进一步地，所述S3步骤中构建排水管网污泥流量计算模型，计算排水管网出水污泥量包括以下步骤：S31：于S1步骤的进水水利指标参数实时监测过程中，实时监测排水管网内t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水水流速度、宾汉动态粘度、宾汉屈服强度、受到的流向出口的压力、第i个管路的管径和第i个管路的长度；S32：根据所述S31步骤实时监测得到的t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水受到的流向出口的压力以及第i个管路的长度，计算t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水的梯度压力；S33：根据所述S31步骤实时监测得到的t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水的宾汉动态粘度、宾汉屈服强度和第i个管路的管径，计算单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量第一计算系数a1、第二计算系数a2和第三计算系数a3；S34：根据所述S32步骤计算得到t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水的梯度压力J
i
和所述S33步骤得到的单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量第一计算系数a1、第二计算系数a2和第三计算系数a3，构建单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量计算模型，即构建排水管网污泥流量计算模型，进而计算得到排水管网出水污泥量。
[0009]进一步地，所述S32步骤计算t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水的梯度压力的公式如下：。
[0010]进一步地，所述S33步骤计算单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量第一计算系数a1的公式如下：计算单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量第二计算系数a2的公式如下：计算单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量第三计算系数a3的公式如下：进一步地，所述S34步骤构建的单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量计算模型如下：其中， 为单位时间内第i个管路内带有活性污泥的泥水的流量；计算t时刻第i个管路内排水管网出水污泥量的计算公式如下：其中，为t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水的含水率。
[0011]进一步地，出水合格指标阈值为2mg/L。
[0012]进一步地，出水污泥量不致淤堵阈值为，其中为S1步骤中实时监测到的进水污泥量总量，i为排水管网中的第i个管路。
[0013]本专利技术还提供一种基于生态监测的智慧水利工程管理系统，包括参数实时监测模块、活性污泥产生溶氧量计算模块、排水管网出水污泥量计算模块和主控制模块；所述参数实时监测模块，用于实时监测排水管网进水水利指标参数和进水水样指标参数；所述活性污泥产生溶氧量计算模块，用于计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量；所述排水管网出水污泥量计算模块，用于构建排水管网污泥流量计算模型，计算排水管网出水污泥量；所述主控制模块用于判断单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量以及出水污泥量是否达到出水合格指标阈值以及出水污泥量不致淤堵阈值，并控制是否开启出水阀门。
[0014]本专利技术的有益效果为：
1、本专利技术通过实时监测排水管网内t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水中基质半饱和浓度 、异养生物氧半饱和浓度、异养生物氨半饱和浓度、易生物降解基质量、活性异养生物量、活性自养生物量、异养生物生长率、自养生物生长率、异养生物衰变率和自养生物衰变率等进水水样指标参数构建t时刻第i个管路内活性污泥产生的溶氧量计算公式，计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量，再通过判断计算得到的单位时间内的排水管网内的活性污泥产生的溶氧量是否符合出水合格指标阈值，若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于生态监测的智慧水利工程管理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：实时监测排水管网进水水利指标参数和进水水样指标参数；S2：计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量；S3：构建排水管网污泥流量计算模型，计算排水管网出水污泥量；S4：判断单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量以及出水污泥量是否达到出水合格指标阈值以及出水污泥量不致淤堵阈值，若单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量＞出水合格指标阈值且出水污泥量＜出水污泥量不致淤堵阈值，则开启出水阀门；否则重复所述步骤S1
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S3。2.根据权利要求1所述的基于生态监测的智慧水利工程管理方法，其特征在于，所述S2步骤中的计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量的方法包括以下步骤：S21：于S1步骤的进水水样指标参数实时监测过程中，实时监测排水管网内t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水中基质半饱和浓度、异养生物氧半饱和浓度、异养生物氨半饱和浓度、易生物降解基质量、活性异养生物量、活性自养生物量、异养生物生长率、自养生物生长率、异养生物衰变率和自养生物衰变率；S22：根据所述S21实时监测得到的进水水样指标参数，构建t时刻第i个管路内活性污泥产生的溶氧量计算公式，计算单位时间内排水管网内的活性污泥产生溶氧量。3.根据权利要求2所述的基于生态监测的智慧水利工程管理方法，其特征在于，所述S22步骤构建的t时刻单位排水管网内活性污泥产生的溶氧量计算公式如下：其中，为t时刻第i个管路内活性污泥产生的溶氧量，为活性异养生物量对溶解氧影响权重系数，为活性自养生物量对溶解氧影响权重系数。4.根据权利要求1所述的基于生态监测的智慧水利工程管理方法，其特征在于，所述S3步骤中构建排水管网污泥流量计算模型，计算排水管网出水污泥量包括以下步骤：S31：于S1步骤的进水水利指标参数实时监测过程中，实时监测排水管网内t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水水流速度、宾汉动态粘度、宾汉屈服强度、受到的流向出口的压力、第i个管路的管径和第i个管路的长度；S32：根据所述S31步骤实时监测得到的t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水受到的流向出口的压力以及第i个管路的长度，计算t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水的梯度压力；S33：根据所述S31步骤实时监测得到的t时刻第i个管路内带有活性污泥的泥水的宾汉动态粘度、宾汉屈服强度和第i个管路的管径，计算单位时间内第i个管路内带有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王陈浩，
申请(专利权)人：湖南长理尚洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：