本实用新型涉及排查雨污混接技术，特别涉及一种分析管道雨污混接分布的系统。
背景技术：
随着经济的发展，城市化的逐步深化，城市人口急剧上升，城市的污水排放量日益增加，面临经济发展对城市基础设施的需求、水环境污染造成的水质型缺水和城市居民生活质量下降等压力，特别是雨污混接问题，导致下雨期间雨水大量进入污水系统，致使污水泵站和污水厂无法接收和处理而排向河道，致使河道水质变差，针对新建和改造的排水管网，出现了污水管道和雨水管道错接乱接的现象时有发生，导致雨水接入污水管道，在降雨时段管泵厂无法接纳过盛水量，污水通过溢流口进入水体，造成水体污染破坏城市的生态环境；造成水体污染甚至暂时性黑臭，造成河道久治不愈，甚至危害河道治理中新建的水生态。因此，获取管道雨污混接，为改造提供依据是当前的必然。
目前，排水管网中用于排查雨污混接的常见方法为人工排查和CCTV检测 (排水管道电视检测)：
人工排查是通过人员进入大管径管道直接检查记录，人工排查方法的缺点是排水管道内情况复杂，存在一定浓度的有毒有害气体，可能对工作人员的安全和健康造成威胁。
对于人员无法进入的管道，可使用CCTV检测。CCTV检测系统由三部分组成，即主控器、操纵线缆架、带摄像镜头的机器人爬行器，主控器安装在爬行器上，操作员通过主控器控制爬行器在管道内的前进速度和方向，并控制摄像头将管道内部的视频图像通过线缆传输到主控器显示屏上，操作员可实时监测管道内部状况，同时将原始图像记录存储下来，做进一步的分析。当完成CCTV的外业工作后，根据检测的录象资料进行管道缺陷的编码和抓取缺陷图片，编写检测报告，并根据用户的要求对CCTV影像资料进行处理，提供录象带或者光盘存档，指导未来的管道修复工作。CCTV检测的缺点是设备昂贵，操作过程较为复杂。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种分析管道雨污混接分布的系统，通过在污水管网中的检查井内安装液位计，对获取的液位数据进行筛选、处理和分析计算，以一种更经济更安全的方式判断雨水管网混接至污水管网的具体位置，并为后续管道更新改造提供数据支持。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种分析管道雨污混接分布的系统，包括污水管网，所述污水管网包括污水干管和连接所述污水干管的若干污水支管，若干所述污水支管与所述污水干管连通，所述污水支管上间隔设置若干检查井，每一所述检查井内均设有液位计。
较佳地，所述液位计包括主机设备和天线，所述主机设备设置在所述检查井的井壁上；
所述检查井的外侧地面上设有一坑洞，所述天线设置在所述坑洞内，所述坑洞的底部通过开设一通孔与所述检查井连通，所述天线一头的连接器从所述通孔穿入所述检查井内；
所述天线的连接器与所述主机设备电连接，所述主机设备还与一外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述主机设备上传的所述检查井内的数据。
较佳地，所述主机设备水平设置在所述检查井的井壁上，所述液位计的线缆从其探头端测量1.5m处做一标记，所述标记与所述主机设备的下表面在同一水平线上。
较佳地，所述天线的上表面与地面持平。
与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：
本实用新型提供一种分析管道雨污混接分布的系统，通过在检查井内设置液位计，长期收集液位数据，结合水力计算分析和大数据分析，获取污水管道中是否混接有雨水管道的现状与区域特征分布，而且，还通过液位数据，对数据进行处理，通过水力计算出流量来判断污水管网中管段之间是否存在雨污混接现象并获取混接管段分布，以一种更经济更安全的方式判断雨污混接具体位置，并为后续管道更新改造提供数据支持。
附图说明
图1为本实用新型中对应于一种分析管道雨污混接分布的系统的方法流程图；
图1A为本实用新型对应的方法的一种实施例的流程图；
图1B为本实用新型对应的方法的另一种实施例的流程图；
图2为本实用新型一种可实施方法中污水管段的结构示意图；
图3为本实用新型一种可实施方法中无雨污混接管段两端检查井液位趋势图；
图4为本实用新型一种可实施方法中无雨污混接管段两端检查井液位差变化趋势图；
图5为本实用新型一种可实施方法中雨污混接管段两端检查井液位情况示意图；
图6为本实用新型一种可实施方法中雨污混接管段两端检查井液位差变化趋势图；
图7为本实用新型一种可实施例中分析管道雨污混接分布的系统的纵面图；
图8为本实用新型一种可实施例中分析管道雨污混接分布的系统的平面图；
图9为本实用新型一种可实施例中分析管道雨污混接分布的系统施工图；
图10为本实用新型分析管道雨污混接分布的系统中雨污混接的一种实施例。
具体实施方式
以下将结合图1至图10对本实用新型提供的分析管道雨污混接分布的系统进行详细的描述，其为本实用新型可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
本实用新型的目的是判断污水管网中是否混接有雨水管网，污水管网包括干管和连接所述污水干管的若干污水支管，若干污水支管均与污水干管连通，每一条污水支管上间隔设置若干检查井，本实用新型主要分析支管上某处是否混接有雨水管网。
请参考图7—图9，本实用新型提供一种分析管道雨污混接分布的系统，此系统包括污水管网，所述污水管网包括干管1和连接所述干管1的若干支管 2，若干所述支管2分别与所述干管1连通，所述支管2上间隔设置若干检查井3，每一所述检查井3内均设有液位计4。
此系统是用来判断污水管网是否混接有雨水管网，若混接有雨水管网，如图10所示，则污水管网的某支管的某管段连接有雨水管网的某管段，因此，本实用新型通过设置在检查井内的液位计来分析和判断污水管道是否有雨污混接，具体分析和判断方法见下述方法。
本实用新型对液位计4的类型不做限制，作为一种实施例，本实施例优选雷达液位计，所述液位计4包括主机设备和天线，所述主机设备设置在所述检查井3的井壁上；
所述检查井3的外侧地面上设有一坑洞5，所述坑洞5的底部通过开设一通孔6与所述检查井3连通，天线设置在所述坑洞5内，所述天线一头的连接器从所述通孔6穿入所述检查井3内；
所述天线的连接器与所述主机设备电连接，所述主机设备还与一外部平台无线电连接，所述平台上可显示所述主机设备上传的所述检查井3内的数据。
进一步的，所述液位计的线缆从其探头端测量1.5m处做一标记，所述标记与所述主机设备的下表面在同一水平线上。
进一步的，所述主机设备水平设置在所述检查井3的井壁上，所述天线的上表面与地面持平，此目的是与管道内的液体平行，能更准确的测量管道内污水的液位。
进一步的，请参考图10，在污水网管中，生活污水或商业污水等由支管2 收集并进入干管1，干管1收集的污水通过水泵7抽水外排。
液位计的安装准备
1.查看井盖上是否有用来标识的喷漆，若没有则联系看点人员确认是否为该点位；
2.确认后用十字镐打开井盖，打开井盖后等待2分钟，观察井内情况是否符合安装条件。
安装条件：
A.井壁坚固，可用来承重终端设备，且膨胀螺栓不容易松动；
B.需要井内气体气味在可接受的范围；
C.如果井内有梯，确认梯子不会干扰设备雷达测量数据；
D.从井口到井底的深度要大于2m；
E.确认井内水位可以安装设备，终端安装位置到水面距离最少大于 60cm；
F.能够进行安装施工。
3.符合安装条件时，打开电脑，用串口调试工具测试场强强度，找到天线最佳安装点；
4.对终端安装附近标志性建筑物、井内情况进行拍照，对标识建筑物的拍照应在不同方向各拍一张；
5.用卷尺测量井口直径。
安装步骤
1.从包装箱中取出设备，确认设备及备件完整且无损坏；
2.将主机设备的全部插座等用纸塞住，防止在安装时渣土掉落将插座堵塞；
3.在天线的预安装位置，靠近井圈且天线长度可及范围(避开金属井圈)，
用工具在路面向下打100mm(直径)X 100mm(深度)的圆柱形坑洞，
在坑洞底部中心位置开凿直径不小于22mm的通孔不井内相通，用以放
置天线；
4.取出天线，将天线一头的连接器(不要取下保护套)从通孔穿入井中，
同时将天线平整的放置于坑洞内；
5.用填埋材料将坑洞内天线上部周围及下部的空间填实，天线的表面务必和地面持平，并清理天线表面多余的填埋材料，填埋时注意不要损坏天线连接器；
6.按照膨胀螺栓规格选用钻头，在距离井口大于30cm的位置用打孔工具根据安装支架的孔位分布情况打孔；
7.在各个安装孔中固定膨胀螺栓，安装设备支架并紧固，支架需与井壁水平；
8.在支架安装孔10cm外选取一个位置打孔固定膨胀挂钩，用于固定液位计；
9.安装主机设备，并紧固，主机设备还需要用水平仪校准水平；
10.将液位计线缆从探头一端开始测量1.5m处做一个记号，然后将液位计固定在膨胀挂钩上，需要保证液位计线缆上的记号和主机设备的下表面(透波板)在同一水平线位置；
11.如果液位计的探头被淹没在水中，需要将探头提升放置在空气中；
12.取出天线连接器的保护套，在主机设备对应位置插入天线、液位计；
13.将天线线缆放置在设备支架里面，防止线缆悬挂造成插头松动；
14.用测量工具测量井内水面到设备下端的距离，然后和在平台上查看终端上传的数据进行对比，确认现场数据正确，上传的数据可能有很多，比较对时后采集的数据准确性；
15.(将液位计投入水中)；
16.在插座接口处涂上防水漆；
17.安装结束，盖好井盖，尽量不要让井盖的开盖孔正对设备上方，整理工具，再一次确认终端是否正常通信(从盖上井盖开始至少要看2组数据)。
请参考图1，对应于系统的分析管道雨污混接分布的方法，包括以下几个步骤：
S1、管道分组并安装液位计；
在步骤S1中，将污水管网中的每一条支管分为一组管道，每组管道上相邻的上游检查井编号记为i，下游管道编号记为i+1，在每组管道上的检查井内分别安装液位计。
S2、筛选检查井水位数据；
在步骤S2中，选取连续多日晴天时污水管网中的检查井液位数据(使用液位计测量水位)并进行处理，要求处理后液位曲线数据平滑，液位数据可信；筛选多次具有雨天时污水管网中的检查井液位数据并进行处理，要求处理后液位曲线数据平滑，液位数据可信。
S3、预判断管段是否雨污混接；
S4、判断管段是否混接，若混接，判断混接位置。
请参考图1A，作为一种实施例，在步骤S3中，对比筛选出来的晴天时污水管网中检查井水位数据H晴和雨天时污水管网中检查井水位数据H雨，若H雨相比H晴变化幅度很小，则预判断管段不存在雨污混接；若H雨明显大于H晴，则预判断管段存在雨污混接。
作为一种实施例，在步骤S4中，在同一管段两端的检查井中计算液位差，△H晴天是同一管段两端检查井晴天时同时刻的液位差，△H雨天是同一管段两端检查井雨天时同时刻的液位差，通过对比△H晴天和△H雨天的大小，当△H晴天与△H雨天变化趋势相似或变化幅度很小时，则管段之间不存在雨污混接现象；当△H晴天与△H雨天变化趋势或变化幅度很大时，特别是在具体的下雨时间段△H晴天与△H雨天变化存在明显差异时，说明管段之间很可能存在雨污现象。
作为另一种实施例，在步骤S4中，根据图2，计算连续时间段各时间点污水管网中同一管段两端的液位差ΔHi，ΔHi＝Hi-Hi+1；
检查井i-1、i、i+1的液位记为Hi-1、Hi、Hi+1，以检查井i和i+1为上下游检查井的管段流量记为Qi，液位差记为ΔHi＝Hi-Hi+1，以检查井i为例， T1、T2时刻的液位记为Hi，1、Hi，2，以此类推；
只考虑沿程水头损失，而忽略管道中局部水头损失，管道上下游液位差ΔHi如下计算：
式中，λ——沿程水头损失系数，查表可得；
l——管段长度，m；
d——管段管径，mm；
v——管段流速，m/s；
g——重力加速度，9.8m/s2。
ΔHi——管道两端液位差
Δt——时长
由此可得管道上下游液位差ΔHi和管道内流量Qi之间的关系为：
对于同一管段来说，管道上下游液位差ΔHi和管道内流量Qi的平方成正比关系，因此用流量计代替液位计也能判断系统接河的位置，若采用流量计代替液位计，请参考图1B，则在步骤S3中，需要利用步骤S2中筛选的水位数据，通过水力公式计算出晴天时污水管网中检查井流量数据Q晴和雨天时污水管网中检查井流量数据Q雨，若Q雨相比Q晴变化幅度小，则预判断管段不存在雨污混接；若Q雨明显大于Q晴，则预判断管段存在雨污混接。在步骤S4 中，通过对比晴天时同一管段两端检查井实时流量差ΔQ晴与晴天时同一管段两端检查井实时流量差ΔQ雨的大小，对比分析ΔQ晴与ΔQ雨的大小，当在晴天或者雨天没有雨污混接的情况下，管段两端的检查井的流量差变化幅度稳定而且不会有很大的差异，若管段间存在雨污混接现象，则在下雨时段管段两端检查井的流量差ΔQ雨会明显大于ΔQ晴，由此可以判断雨污混接位置。
在外部平台上可通过设置颜色来贯穿管段是否有混接的现象，即输出雨污混接一张图，从管网上游开始依次判断管道是否混接：若ΔQ晴与ΔQ雨基本相等，则证明该该管段没有混接，显示为蓝色。若ΔQ晴与ΔQ雨相差很大，则证明该该管段存在混接现象，显示为红色，且下雨之后的管段两端的液位差又恢复到基本相等的趋势。
作为第三种实施例，对于同一管段来说，管道上下游液位差ΔHi和管道内流量Qi的平方成正比关系，则一段时间内管段的总流量正比于液位差与时间间隔的乘积总和：
QiT∝∑ΔHiΔt (4)
式中，QiT为i段管在一段时间内的总流量
ΔHi为i段管在Δt时间段中的管段两端液位差
Δt为时间段
对于污水管网，在没有雨水管混接的情况下，其日流量主要与经济和人口相关，通常保持在相对稳定的水平，不会在短时间内产生较大变化，符合设计运行需求，而当存在雨污混接，一旦到降雨期间，雨水大量进入污水管道，存在混接的管道总流量将明显高于日常设计要求范围；根据公式(4)，雨污混接下游的检查井流量增大，则会使得雨污混接管段两端的检查井的ΔHi增大，从而判断是否存在雨污混接。
对排水系统中的单个子系统(管泵系统/管厂系统)进行子系统中各管段混接分析，汇流管道的总流量为
式中，QT为汇流管道的总流量，汇流管道就是与各个支管相连接的管道，各支管的污水汇集的管道，
N为支管数量，N大于等于0，
ΔQ为汇流管道除支管如流的流量增加量，用于反应汇流管道上是否存在雨污混接的情况，
依据公式4和公式5得
式中，△H为汇流管道的在各时间段出入水口的液位差
通过上述计算和分析方法，计算出晴天、雨天各选择时间段对应的ΔQ晴和ΔQ雨，将获取的数据进行对比，当ΔQ晴和ΔQ雨基本相等，则该管道不存在雨污混接，当ΔQ晴和ΔQ雨差别很大，则该管段存在雨污混接可能性大，则该管段可能存在雨污混接，并且差别越大，可能性越大。另外结合多样例分析结果数据分布对比，晴雨天取得的数据样例越多，判断越准确。
当在晴天或者雨天没有雨污混接的情况下，同一管段两端的检查井的流量差变化幅度稳定而且不会有很大的差异，若该管段间存在雨污混接现象，则在下雨时段管段两端检查井的流量差ΔQ雨会明显大于ΔQ晴，由此可以判断雨污混接位置。
作为一种实施例，针对污水管网，在没有雨水管混接的情况下，管段两端检查井的液位见图2，检查井的的液位变化趋势和管段两端检查井的液位差变化趋势见图3和图4，可知，#i-1与#i间的液位差、#i与#i+1间的液位差基本处于稳定状态，不会出现很大的偏移。
在有雨水管混接的情况下，晴天时管段两端检查井的液位见图2，检查井的的液位变化趋势和管段两端检查井的液位差变化趋势见图3和图4，在雨天时，由于流量增加，根据上述流量与液位关系公式可知，下游检查井的液位会升高，见图5。根据图5所示，#i+1处于雨污混接处的下游，下雨时，Hi-1与 Hi基本不变，雨污混接处下游的Hi+1由于流量增加，根据流量与液位的关系公式可知Hi+1升高，因此三个检查井在下雨时的液位差变化趋势ΔHi-1的波动幅度明显小于ΔHi的波动幅度见图6，可推断Hi与Hi+1之间存在雨污混接情况。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。