城市排水管网在线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于市政工程信息技术领域，涉及一种城市排水管网在线检测方法。
【背景技术】
[0002] 城市排水管网系统是指汇集和排放污水、废水和雨水的管渠及其附属设施所组成 的系统。城市排水管网是城市基础设施重要组成部分，是城市赖以生存和发展的物质基础。 近年来随着我国城市化进程不断提高，对城市基础设施的投入也在逐年加大，城市排水管 网建设得到快速发展，与此同时城市排水管网存在的城市内涝、管道拥堵、管线沉降、污水 偷排等病害问题也日渐突出，成为威胁人民生命财产安全的重要问题。
[0003] 传统的排水管网检测法即主要依靠检查人员肉眼或借助一定设备定期进行检测， 具体有以下几种：
[0004] ①目测法：观察同条管道窨井内的水位，确定管道是否堵塞。观察窨井内的水质， 如上游窨井中为正常的雨、污水，而下游窨井内流出的是黄泥浆水，则说明管道中间有穿 孔、断裂或坍塌。
[0005] ②潜望镜检测：使用摄像头操作杆将摄像头送至窨井内的管道口，通过控制盒来 调节摄像头和照明以获取清晰的录像或图像。通过图像观察管道堵塞、坍塌、错位等情况。
[0006] ③管道闭路电视检测：操作人员在地面远程控制CCTV检测车的行走并进行管道 内的录像拍摄，由相关的技术人员根据这些录像进行管道内部状况的评价与分析。
[0007] ④声纳系统检测：对管道内侧进行声纳扫描，声纳探头快速旋转并向外发射声纳 信号，然后接收被管壁或管中物体反射的信号，经计算机处理后形成管道的横断面图，从而 判断管道内的状况。
[0008] 传统检测方法虽然灵活、简便，对于特定段管道检测更加细致准确，但是费时费 力，对于检测人员的经验要求也很高，更无法及时对管道病害情况进行预警，已不适应现代 化排水管网管理的要求。
[0009] 随着信息化技术的全面发展以及物联网概念的广泛普及，在线监测技术已成为排 水管网检测未来得发展方向。2014年国务院印发的《国务院办公厅关于加强城市地下管线 建设管理的指导意见》中明确提出要在地下管线中广泛应用物联网监测和隐患事故预警等 先进技术。因此，针对城市排水管网的运行稳定与安全，有必要总结提出一整套监测技术， 以实现对城市排水管网的信息化管理，为城市排水管网规划建设提供依据。
【发明内容】
[0010] 针对上述问题，本发明提供一种对城市排水管网水流状态和管线位移状态以及相 关病害信息进行预警的城市排水管网在线检测方法。
[0011] 为达到上述发明目的，本发明城市排水管网在线监测方法，包括：
[0012]S1 :建立所述排水管网的现场监测系统；设置监测点，并采集排水管网运行过程 中的各个监测点的管道液位参数h及管线位移参数〇，并存储到预警数据库；
[0013]S2 :建立排水管网的静态数据库，并将静态数据库和预警数据库关联，所述静态数 据库包括各监测点的管道地理位置参数、管道标高hg、管道管径D、管道坡度i、管道粗糙系 数n参数；
[0014]S3 :建立所述排水管网状态分析系统；建立所述排水管网的管道流量、管道流速 的仿真模型，根据步骤S1中的管道液位参数h和步骤S2中的静态数据库，计算得到所述排 水管网的运行状态，根据步骤S1中的管线位移参数〇，得到管线位移状态，并存储到预警 数据库；
[0015] 所述管道流量仿真模型为：0 =丄KV2 ,所述管道流速的仿真模型为：
邻两监测点上下游管道液位参数，即管道液位标高，AL为相邻两监测点间管道长度，j为 监测点编号；
[0017]S4 :建立所述排水管网的预警系统，设置病害识别模块、病害报警阈值模块和病害 处理模块，结合步骤S3中的排水管网运行状态和管线位移状态的分析结果，对排水管网运 行过程的管道病害问题进行实时判断，实现实时预警和处理。
[0018]S5:将监测到的排水管网的运行状态、管线位移状态及病害处理信息存储到预警 数据库。
[0019] 进一步地，所述步骤S2所述的排水管网现场监测系统的具体建立方法包括：布设 参数监测点，应用液位传感器对重要节点的实时管道液位参数h进行采集，重要节点主要 包括管道交叉处、管道变径处、管道坡度变化处、出水口及常见污水偷排点；应用分布式光 纤传感器对重点管段的管线位移参数 〇进行采集，并传输到计算机，重点管段包括区域排 水干管、施工区域排水管、地铁隧道类重要设施附近排水管以及常见管道沉降破坏段。
[0020] 进一步地，所述步骤S1中的预警数据库中包括各监测点管道的ID、采集参数的 类型、安装地点、采集时间、管道管径、用水性质属性，管理人员可对预警数据库进行条件检 索。
[0021] 进一步地，所述步骤S4中的病害识别模块用于识别病害的类型；所述病害报警阈 值模块用于设置报警参数；所述病害处理模块用于将排水管网的管道液位参数h、管道流 量Q、管线位移参数〇与病害报警阈值模块中设置的参数相比较，根据病害处理模块中的 病害处理方法启动相应的报警动作，实现城市内涝、管道拥堵、管线沉降、污水偷排病害分 析和预警。
[0022] 本发明有益效果如下：
[0023] 本发明通过建立城市排水管网监测与预警体系，采集排水管网运行过程中的参 数，达到准确把握排水管网的运行状态，及时发现管网存在的病害问题，并及时提供预警信 息便于及时解决问题，从而降低排水管网病害的安全风险、减少受灾损失。此外，通过对管 网监测得到的历史数据的分析，可以发现当前管网运行设计的不足和瓶颈，为未来管网科 学、合理、有据的规划提供技术手段。排水管网在线监测技术大大提升了城市排水管网管理 水平，在城市排水管理行业具有较高的应用推广价值。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明实施例1排水管网监控方法流程图；
[0025] 图2是本发明实施例1排水管网监控与预警实施流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合说明书附图对本发明的较佳实施例作详细阐述，以使发明的优点和特征 能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
[0027] 如图1和图2所示，本发明城市排水管网在线监测方法，包括：
[0028] S1 :建立所述排水管网的现场监测系统；设置监测点，并采集排水管网运行过程 中的各个监测点的管道液位参数h及管线位移参数〇，并存储到预警数据库；
[0029] S2 :建立排水管网的静态数据库，并将静态数据库和预警数据库关联，所述静态数 据库包括各监测点的管道地理位置参数、管道标高h g、管道管径D、管道坡度i、管道粗糙系 数n参数；
[0030] S3 :建立所述排水管网状态分析系统；建立所述排水管网的管道流量、管道流速 的仿真模型，根据步骤S1中的管道液位参数h和步骤S2中的静态数据库，计算得到所述排 水管网的运行状态，根据步骤S1中的管线位移参数〇，得到管线位移状态，并存储到预警 数据库；
[0031] 所述管道流量仿真模型为：
，所述管道流速的仿真模型为：
[0032] 其中，n为管道粗糙系数；A为过水断面面积，
：，
;R为水力半径，
J为水力坡度
t其中hP hj+1为测得的相 邻两监测点上下游管道液位参数，即管道液位标高，A L为相邻两监测点间管道长度，j为 监测点编号；
[0033] S4 :建立所述排水管网的预警系统，设置病害识别模块、病害报警阈值模块和病害 处理模块，结合步骤S3中的排水管网运行状态和管线位移状态的分析结果，对排水管网运 行过程的管道病害问题进行实时判断，实现实时预警和处理。
[0034] S5:将监测到的排水管网的运行状态、管线位移状态及病害处理信息存储到预警 数据库。
[0035] 进一步地，所述步骤S2所述的排水管网现场监测系统的具体建立方法包括：布设 参数监测点，应用液位传感器对重要节点的实时管道液位参数h进行采集，重要节点主要 包括管道交叉处、管道变径处、管道坡度变化处、出水口及常见污水偷排点；应用分布式光 纤传感器对重点管段的管线位移参数 〇进行采集，并传输到计算机，重点管段包括区域排 水干管、施工区域排水管、地铁隧道类重要设施附近排水管以及常见管道沉降破坏段。
[0036] 进一步地，所述步骤S1中的预警数据库中包括各监测点管道的ID、采集参数的 类型、安装地点、采集时间、管道管径、用水性质属性，管理人员可对预警数据库进行条件检 索。
[0037] 进一步地，所述步骤S4中的病害识别模块用于识别病害的类型；所述病害报警阈 值模块用于设置报警参数；所述病害处理模块用于将排水管网的管道液位参数h、管道流 量Q、管线位移参数 〇与病害报警阈值模块中设置的参数相比较，根据病害处理模块中的 病害处理方法启动相应的报警动作，实现城市内涝、管道拥堵、管线沉降、污水偷排病害分 析和预警。
[0038] 实施例1
[003