一种堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置及方法，该装置包括高敏水压传感器、流量自动量测装置、监测和诊断预警控制器、自动水位计、远程监控终端，高敏水压传感器设于减压井内水面以下，流量自动量测装置设于减压井的出口部位，自动水位计设于堤防外侧江水中，监测和诊断预警控制器分别与高敏水压传感器流量自动量测装置及自动水位计通信连接，远程监控终端与所述监测和诊断预警控制器通信连接。本发明专利技术通过每年减压井流量和水位关系与首次最高水位年度的关系对比分析，可实现堤防减压井淤堵状态在线监测和智能诊断及自动预警，以保证堤防减压井防洪减灾功能的正常发挥，保障汛期堤防防洪安全。保障汛期堤防防洪安全。保障汛期堤防防洪安全。

【技术实现步骤摘要】
一种堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置及方法


[0001]本专利技术涉及水利堤防防洪减灾领域，具体是一种堤防减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置及方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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，更无法对减压井淤堵程度和性能实时分析和自动预警。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。
[0004]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：
[0005]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，更无法对减压井淤堵程度和性能实时分析和自动预警。
[0006]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。
[0007]3、汛后常规井下电视高清摄像检查减压井，仅能查看减压井内壁情况，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。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供一种堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置及方法，解决了目前堤防减压井淤堵状态难以及时准确量化分析判断及预警问题，其可实现汛期外江水位变化过程中，堤内减压井运行状态实时在线监测和分析，根据获取的水位、流量及水压关系，通过与以往年份关系对比分析，实现对减压井淤堵程度即其功能衰减程度在线智能诊断和自动预警功能，以保证堤防减压井防洪减灾功能的正常发挥，保障汛期堤防防洪
安全。
[0009]一种堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置及方法，包括：
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]监测和诊断预警控制器，分别与高敏水压传感器、流量自动量测装置及自动水位计通信连接，用于接收所述减压井水压信号、减压井流量信号以及江水水位信号，根据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，每年汛期监测和诊断预警控制器收集的水位、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，监测和诊断预警控制器根据监测的水位、流量、水压信号计算获取减压井淤堵程度值，根据减压井淤堵程度值发出预警信息；
[0014]远程监控终端，与所述监测和诊断预警控制器通信连接，用于接收监测和诊断预警控制器发出的预警信息。
[0015]进一步的，所述高敏水压传感器通过第一线缆与监测和诊断预警控制器连接，所述流量自动量测装置通过第二线缆与监测和诊断预警控制器连接，所述自动水位计与监测和诊断预警控制器无线连接，所述监测和诊断预警控制器与远程监控终端无线连接。
[0016]进一步的，所述高敏水压传感器由与监测和诊断预警控制器相连接的第一线缆供电；所述流量自动量测装置由与监测和诊断预警控制器连接的第二线缆供电。
[0017]进一步的，所述监测和诊断预警控制器计算获取减压井淤堵程度值，具体公式如下：
[0018]i
Hp
＝/ p
H1
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0019]i
HQ ＝/ Q
H1
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020]式中：i
Hp
和i
HQ
分别为第i年度以压力和流量与首次达到同样水
[0021]位H条件下减压井内水压和流量对比分析获取的减压井淤堵程度，H表示减压井每年度出水期间的最高江水位，p
H1
,Q
H1
分别表示首年减压井出水期间江水位达到最高H条件下的减压井水压和流量(为确保减压井运行状态准确，装置应在减压井建设完成当年安装完成)，p
Hi
,Q
Hi
分别表示江水位第i年度减压井出水期间江水位达到最高H条件下的减压井水压和流量，首年江水位达到的最高水位H与p
H1
,Q
H1
形成的关系作为对比标准关系曲线。
[0022]进一步的，所述监测和诊断预警控制器根据减压井淤堵程度值所对应预警指标发出预警信息，具体包括：根据计算所得减压井淤堵程度值，对应四级预警指标，按照[0
‑
10]％、[10
‑
30]％、[30
‑
60]％、[60
‑
100]％对应划分为1无淤堵、2轻度淤堵、3严重淤堵，4完全失效四级。
[0023]一种堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警方法，采上述装置进行，所述方法包括：
[0024]汛期堤防外侧江水上涨过程中，自动水位计实时侦测江水水位值，并将侦测的水位信号无线传送至监测和诊断预警控制器；高敏水压传感器实时侦测减压井下的水压力，并将侦测的水压信号传送至监测和诊断预警控制器；流量自动量测装置实时量测减压井出口流量，并将量测的流量信号传送至监测和诊断预警控制器；
[0025]监测和诊断预警控制器按设定的数据采集频率，将自动水位计的水位信号、高敏
水压传感器的水压信号和流量自动量测装置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，每年汛期监测和诊断预警控制器收集的水位、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，监测和诊断预警控制器根据监测的水位、流量、水压信号计算获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置及方法，其特征在于，包括：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；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；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；监测和诊断预警控制器(3)，分别与高敏水压传感器(2)、流量自动量测装置(4)及自动水位计(7)通信连接，用于接收所述减压井水压信号、减压井流量信号以及江水水位信号，根据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，每年汛期监测和诊断预警控制器(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)，监测和诊断预警控制器(3)根据监测的水位、流量、水压信号计算获取减压井淤堵程度值，根据减压井淤堵程度值发出预警信息；远程监控终端(12)，与所述监测和诊断预警控制器(3)通信连接，用于接收监测和诊断预警控制器(3)发出的预警信息。2.如权利要求1所述的堤防减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置，其特征在于：所述高敏水压传感器(2)通过第一线缆(5)与监测和诊断预警控制器(3)连接，所述流量自动量测装置(4)通过第二线缆(6)与监测和诊断预警控制器(3)连接，所述自动水位计(7)与监测和诊断预警控制器(3)无线连接，所述监测和诊断预警控制器(3)与远程监控终端(12)无线连接。3.如权利要求2所述的堤防减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置，其特征在于：所述高敏水压传感器(2)由与监测和诊断预警控制器(3)相连接的第一线缆(5)供电；所述流量自动量测装置(4)由与监测和诊断预警控制器(3)连接的第二线缆(6)供电。4.如权利要求1所述的堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置，其特征在于：所述监测和诊断预警控制器(3)计算获取减压井淤堵程度值，具体公式如下：i
Hp
＝(p
H1
‑
p
Hi
)/ p
H1
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)i
HQ ＝(Q
H1
‑
Q
Hi
)/ Q
H1
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：i
Hp
和i
HQ
分别为第i年度以压力和流量与首次达到同样水位H条件下减压井内水压和流量对比分析获取的减压井淤堵程度，H表示减压井每年度出水期间的最高江水位，p
H1
,Q
H1
分别表示首年减压井出水期间江水位达到最高H条件下的减压井水压和流量，p
Hi
,Q
Hi
分别表示江水位第i年度减压井出水期间江水位达到最高H条件下的减压井水压和流量，首年江水位达到的最高水位H与p
H1
,Q
H1
形成的关系作为对比标准关系曲线。5.如权利要求1所述的堤防在役减压井淤堵状态在线智能诊断和自动预警装置，其特征在于：所述监测和诊断预警控制器(3)根据减压井淤堵程度值所对应预警指标发出预警信息，具体包括：根据计算所得减压井淤堵程度...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔皓东，裴怡，王金龙，汪啸，李少龙，吴庆华，张伟，严敏，范越，肖利，陈劲松，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：