一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及市政排水技术领域，尤其涉及一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置及其控制方法。

背景技术

随着城镇化发展水平的不断提高，且近些年部分城市的雨量高于往年平均水平，尤其是在雨量较多的季节，有些市政管网在降雨期间部分时段已超负荷运行，即在降雨峰值时不可接纳汇水区域的雨水，但在降雨初期或末期，管道为非满管，仍有一定的接纳能力。若考虑外部市政管线非满管时的接纳能力，则当市政管线非满管时汇水区域的雨水可外排入其中，当外部市政管线满管时，汇水区域的雨水不可外排，需排入雨水调蓄设施组件内。这样可以保障外部市政管线的安全、稳定运行，且内部雨水可以得到有效排出或存储。因此，如何在非满管时，精确控制雨水或污水外排量和外排时间显得尤为重要，本发明正是在该技术背景下而提出，旨在提高管线运行的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术中市政管网存在的不足，提供一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置及其控制方法，其具有结构设计合理、操作使用方便、维护成本低、自动化智能化程度高、能够有效精确控制雨水或污水外排量和外排时间等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置，其用于区域雨水或污水外排至市政管网，

该控制装置包括闸门组件、自动检测组件，其中，

所述闸门组件包括设置于市政管线连接管相连接的第一闸门、与调蓄设施组件连接管相连接的第二闸门、以及分别与第一闸门和第二闸门驱动连接的驱动部；

所述自动检测组件包括设置于接入检查井的第一液位传感器用于实时检测接入检查井内的液位高度值、设置于调蓄设施组件内的第二液位传感器用于实时检测调蓄设施组件内的液位高度值、以及与第一液位传感器、第二液位传感器相连接的可编程plc控制器，所述可编程plc控制器还与驱动部控制连接；

所述接入检查井分别与市政管线连接管、调蓄设施组件连接管相连接；

可编程plc控制器根据液位传感器检测的接入检查井内和调蓄设施组件内的液位高度，控制驱动部开启或者关闭第一闸门或者第二闸门以便于接入检查井的雨水或污水流至市政管线连接管或者调蓄设施组件连接管。

作为上述方案的进一步优化，所述闸门组件还连接有位于进水总管下游的雨水或污水进水口，所述市政管线连接管上设置有第一雨水或污水出水口且下游为位于市政管线上的接入检查井，所述调蓄设施组件连接管上设置有第二雨水或污水出水口且下游为调蓄设施组件；所述接入检查井、调蓄设施组件内分别设置有第一液位传感器、第二液位传感器，用于实时检测接入检查井和调蓄设施组件内的液位高度信号，并将检测到的液位高度信号发送至可编程plc控制器，可编程plc控制器将接收到的实时液位高度信号数据转换后与预设的相应液位高度阈值进行比较，根据比较的结果控制第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口上的流量调节阀调节出水流量。

作为上述方案的进一步优化，所述自动检测组件上还设置有与可编程plc控制器相连接的液位高度异常报警器，所述液位高度异常报警器包括分别布设于雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器或者扬声器，所述雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器的灯光闪烁的频次或者颜色均不同。

作为上述方案的进一步优化，所述自动检测组件还包括与可编程plc控制器相连接的在线检测云数据中心和远程控制组件，所述实时检测的第一液位传感器液位高度值、第二液位传感器液位高度值，以及调蓄设施组件警戒液位高度值还存储于所述在线云数据中心，并经过无线网络组件发送至远程控制组件，远程控制组件包括远程监控中心的工控机或者智能移动终端。

本发明上述一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置的控制方法包括如下步骤：

1)当第一液位传感器实时检测的液位高度值低于接入检查井下游管内顶标高时，即市政管线处于非满管状态，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门打开，同时驱动部驱动第二闸门关闭，即实现雨水或污水排入市政管线中；

2)当第一液位传感器实时检测的液位高度值高于接入检查井下游管内顶标高时，同时第二液位传感器实时检测的液位高度值低于调蓄设施组件警戒液位高度值时，即市政管线处于满管状态，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门打开，即实现雨水或污水排入调蓄设施组件的管线中；

3)当第一液位传感器实时检测的液位高度值接入检查井下游管内顶标高时，即市政管线处于满管状态，同时第二液位传感器实时检测的液位高度值高于调蓄设施组件警戒液位高度值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门关闭，并同时发出警告。

一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置，其用于区域雨水或污水外排至市政管网，

该控制装置包括闸门组件、自动检测组件，其中，

所述闸门组件包括设置于市政管线连接管相连接的第一闸门、与调蓄设施组件连接管相连接的第二闸门、以及分别与第一闸门和第二闸门驱动连接的驱动部；

所述自动检测组件包括设置于市政管线的第一流量传感器、设置于排出总管的第二流量传感器，设置于调蓄设施组件内的液位传感器、以及分别与第一流量传感器、第二流量传感器和液位传感器相连接的可编程plc控制器，所述可编程plc控制器还与驱动部控制连接；

所述排出总管在接入检查井内分别与市政管线连接管、调蓄设施组件连接管相连接；

可编程plc控制器根据第一流量传感器、第二流量传感器分别对应检测的市政管线、排出总管的流量差值和调蓄设施组件内液位高度值，控制驱动部开启或者关闭第一闸门或者第二闸门以便于接入检查井的雨水或污水流至市政管线连接管或者调蓄设施组件连接管。

作为上述方案的进一步优化，所述自动检测组件还包括与可编程plc控制器相连接的在线检测云数据中心和远程控制组件，所述实时检测的第一流量传感器、第二流量传感器的实时流量值，调蓄设施组件内液位传感器的实时液位值和警戒液位值，以及市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值与第二流量传感器检测的排出总管的实时流量值比较的结果还存储于所述在线云数据中心，并经过无线网络组件发送至远程控制组件，远程控制组件包括远程监控中心的工控机或者智能移动终端。

作为上述方案的进一步优化，所述闸门组件还连接有位于进水总管下游的雨水或污水进水口，所述市政管线连接管上设置有第一雨水或污水出水口且下游为位于市政管线上的接入检查井，所述调蓄设施组件连接管上设置有第二雨水或污水出水口且下游为调蓄设施组件；所述市政管线、排出总管、调蓄设施组件内分别设置有第一流量传感器、第二流量传感器、液位传感器，用于实时检测市政管线流量信号、雨水或污水进水口流量信号、调蓄设施组件内的液位高度信号，并将检测到的流量及液位高度信号发送至可编程plc控制器，可编程plc控制器将接收到的实时流量及液位高度信号数据转换后与预设的相应流量及液位高度阈值进行比较，根据比较的结果控制第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口上的流量调节阀调节出水流量。

作为上述方案的进一步优化，所述自动检测组件上还设置有与可编程plc控制器相连接的液位高度异常报警器，所述液位高度异常报警器包括分别布设于雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器或者扬声器，所述雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器的灯光闪烁的频次或者颜色均不同。

本发明上述一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置的控制方法包括如下步骤：

1)当市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值，高于第二流量传感器检测的排出总管的实时流量值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门打开，同时驱动部驱动第二闸门关闭，即实现雨水或污水排入市政管线；

2)当市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值，低于第二流量传感器检测的排出总管的实时流量值，且上述市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值大于零时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门打开，同时驱动部驱动第二闸门打开，即实现雨水或污水排入市政管线和调蓄设施组件管线中；

3)当上述市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值小于等于零，同时液位传感器实时检测的液位高度值低于调蓄设施组件警戒液位高度值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门打开，即实现雨水或污水排入调蓄设施组件管线中；

4)当上述市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值小于等于零，同时液位传感器实时检测的液位高度值高于调蓄设施组件警戒液位高度值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门关闭，并同时发出警告。

采用本发明的一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置及其控制方法具有如下有益效果：

(1)结构设计更加合理，工作原理简单且较为实用。考虑到市政管线在非满管时仍有一定的接纳能力，因此当外部市政管线非满管时，汇水区域内的雨水可外排入市政管线；当外部市政管线满管时，汇水区域内的雨水不能外排，需排入区域内的调蓄设施组件中。

(2)具体调蓄设施组件的位置及其布设的原则，可根据实际需要进行合理地布设。

(3)利用液位高度传感器以及流量传感器分别进行检测，能够从不同角度对管线运行过程中雨水或污水的状态进行及时监控，自动化程度大大提高，通过设置相应的编程，可实现雨水或污水流向市政管线或者调蓄设施组件中。

附图说明

附图1为本发明第一实施例中管线运行的雨水或污水外排精确控制装置结构示意图。

附图2为本发明第二实施例中管线运行的雨水或污水外排精确控制装置结构示意图。

备注：附图1、2中均出现了如下附图标记，其具体含义如下：

1—闸井；2—调蓄设施组件；3—接入检查井；4—进水总管；5—调蓄设施组件连接管；6—市政管线连接管；7—市政管线；8—第一闸门；9—第二闸门。

图1中附图标记10、11的含义分别是：10—第一液位传感器；11—第二液位传感器。

图2中附图标记10、11、12的含义分别是：10—第一流量传感器；11—第二流量传感器；12—液位传感器。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本发明管线运行的雨水或污水外排精确控制装置及其控制方法作以详细说明。

第一实施例：

下面结合附图1可知，

一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置，其用于区域雨水或污水外排至市政管网，

该控制装置包括闸门组件、自动检测组件，其中，

所述闸门组件包括设置于市政管线连接管相连接的第一闸门8、与调蓄设施组件连接管5相连接的第二闸门9、以及分别与第一闸门和第二闸门驱动连接的驱动部；

所述自动检测组件包括设置于接入检查井3的第一液位传感器10用于实时检测接入检查井内的液位高度值、设置于调蓄设施组件2内的第二液位传感器11用于实时检测调蓄设施组件内的液位高度值、以及与第一液位传感器、第二液位传感器相连接的可编程plc控制器，所述可编程plc控制器还与驱动部控制连接；

所述接入检查井分别与市政管线连接管6、调蓄设施组件连接管5相连接；

可编程plc控制器根据液位传感器检测的接入检查井1内和调蓄设施组件2内的液位高度，控制驱动部开启或者关闭第一闸门或者第二闸门以便于接入检查井3的雨水或污水流至市政管线连接管或者调蓄设施组件连接管。

所述闸门组件还连接有位于进水总管4下游的雨水或污水进水口，所述市政管线连接管上设置有第一雨水或污水出水口且下游为位于市政管线7上的接入检查井，所述调蓄设施组件连接管上设置有第二雨水或污水出水口且下游为调蓄设施组件；所述接入检查井、调蓄设施组件内分别设置有第一液位传感器、第二液位传感器，用于实时检测接入检查井和调蓄设施组件内的液位高度信号，并将检测到的液位高度信号发送至可编程plc控制器，可编程plc控制器将接收到的实时液位高度信号井数据转换后与预设的相应液位高度阈值进行比较，根据比较的结果控制第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口上的流量调节阀调节出水流量。

所述自动检测组件上还设置有与可编程plc控制器相连接的液位高度异常报警器，所述液位高度异常报警器包括分别布设于雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器或者扬声器，所述雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器的灯光闪烁的频次或者颜色均不同。

所述自动检测组件还包括与可编程plc控制器相连接的在线检测云数据中心和远程控制组件，所述实时检测的第一液位传感器液位高度值、第二液位传感器液位高度值，以及调蓄设施组件警戒液位高度值还存储于所述在线云数据中心，并经过无线网络组件发送至远程控制组件，远程控制组件包括远程监控中心的工控机或者智能移动终端。

本发明上述第二实施例管线运行的雨水或污水外排精确控制装置的控制方法包括如下步骤：

1)当第一液位传感器实时检测的液位高度值低于接入检查井下游管内顶标高时，即市政管线处于非满管状态，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门打开，同时驱动部驱动第二闸门关闭，即实现雨水或污水排入市政管线中；

2)当第一液位传感器实时检测的液位高度值高于接入检查井下游管内顶标高时，同时第二液位传感器实时检测的液位高度值低于调蓄设施组件警戒液位高度值时，即市政管线处于满管状态，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门打开，即实现雨水或污水排入调蓄设施组件的管线中；

3)当第一液位传感器实时检测的液位高度值高于接入检查井下游管内顶标高时，即市政管线处于满管状态，同时第二液位传感器实时检测的液位高度值高于调蓄设施组件警戒液位高度值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门关闭，并同时发出警告。

第二实施例：

下面结合附图2可知，

一种管线运行的雨水或污水外排精确控制装置，其用于区域雨水或污水外排至市政管网，

该控制装置包括闸门组件、自动检测组件，其中，

所述闸门组件包括设置于市政管线连接管6相连接的第一闸门8、与调蓄设施组件连接管5相连接的第二闸门9、以及分别与第一闸门和第二闸门驱动连接的驱动部；

所述自动检测组件包括设置于市政管线的第一流量传感器10、设置于排出总管的第二流量传感器11，设置于调蓄设施组件2内的液位传感器12、以及分别与第一流量传感器、第二流量传感器和液位传感器相连接的可编程plc控制器，所述可编程plc控制器还与驱动部控制连接；

所述排出总管在接入检查井内分别与市政管线连接管6、调蓄设施组件连接管5相连接；

可编程plc控制器根据第一流量传感器、第二流量传感器分别对应检测的市政管线、排出总管的流量差值和调蓄设施组件内液位高度值，控制驱动部开启或者关闭第一闸门或者第二闸门以便于接入检查井的雨水或污水流至市政管线连接管或者调蓄设施组件连接管。

所述自动检测组件还包括与可编程plc控制器相连接的在线检测云数据中心和远程控制组件，所述实时检测的第一流量传感器、第二流量传感器的实时流量值，调蓄设施组件内液位传感器的实时液位值和警戒液位值，以及市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值与第二流量传感器检测的排出总管的实时流量值比较的结果还存储于所述在线云数据中心，并经过无线网络组件发送至远程控制组件，远程控制组件包括远程监控中心的工控机或者智能移动终端。

所述闸门组件还连接有位于进水总管4下游的雨水或污水进水口，所述市政管线连接管上设置有第一雨水或污水出水口且下游为位于市政管线上的接入检查井3，所述调蓄设施组件连接管上设置有第二雨水或污水出水口且下游为调蓄设施组件；所述市政管线、排出总管、调蓄设施组件内分别设置有第一流量传感器、第二流量传感器、液位传感器，用于实时检测市政管线流量信号、雨水或污水进水口流量信号、调蓄设施组件内的液位高度信号，并将检测到的流量及液位高度信号发送至可编程plc控制器，可编程plc控制器将接收到的实时流量及液位高度信号井数据转换后与预设的相应流量及液位高度阈值进行比较，根据比较的结果控制雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口上的流量调节阀调节进水或者出水流量。

所述自动检测组件上还设置有与可编程plc控制器相连接的液位高度异常报警器，所述液位高度异常报警器包括分别布设于雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器或者扬声器，所述雨水或污水进水口、第一雨水或污水出水口、第二雨水或污水出水口的灯光闪烁器的灯光闪烁的频次或者颜色均不同。

本发明上述第二实施例管线运行的雨水或污水外排精确控制装置的控制方法包括如下步骤：

1)当市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线7实时流量两者的差值，高于第二流量传感器检测的排出总管的实时流量值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门打开，同时驱动部驱动第二闸门关闭，即实现雨水或污水排入市政管线和调蓄设施组件2中；

2)当市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值，低于第二流量传感器检测的排出总管的实时流量值，且上述市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值大于零时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门打开，同时驱动部驱动第二闸门打开，即实现雨水或污水排入市政管线和调蓄设施组件管线中；

3)当上述市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值小于等于零，同时液位传感器实时检测的液位高度值低于调蓄设施组件警戒液位高度值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门打开，即实现雨水或污水排入调蓄设施组件管线中；

4)当上述市政管线满管设计流量与第一流量传感器检测的市政管线实时流量两者的差值小于等于零，同时液位传感器实时检测的液位高度值高于调蓄设施警戒液位高度值时，可编程plc控制器控制驱动部驱动第一闸门关闭，同时驱动部驱动第二闸门关闭，并同时发出警告。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。