一种管网管理方法及数字管网系统与流程

文档序号:25541738发布日期:2021-06-18 20:37来源:国知局
一种管网管理方法及数字管网系统与流程

本发明涉及管理系统技术领域,特别涉及一种管网管理方法及数字管网系统。



背景技术:

目前,城市管网为城市中排水的重要设施;排水管网因其应用功能不同又分为污水管网和雨水管网。当管路发生堵塞时,会对周围居民的生活造成不便,现有堵塞的发现还是基于人工,只有当污水或雨水漫至地表时才被发现,因此,能够在污水或雨水漫至地表之前,发现管网堵塞具有重要意义。



技术实现要素:

本发明目的之一在于提供了一种管网管理方法,通过对管网中水位进行实时监测,从而在污水或雨水漫至地表之前及时发现水位异常上涨,进而确定是否发生管网堵塞,并且判断堵塞发生位置,从而能及时通知员工进行疏通作业。

本发明实施例提供的一种管网管理方法,包括:

采集安装在管网的各个节点的监测设备的监测数据;

对监测数据进行处理,确定监测参数值;

当监测参数值异常时,发出报警信息;

基于管网的参数构建三维可视化模型;

将监测参数值标注至三维可视化模型中;

其中,监测设备包括视频采集设备;

视频采集设备包括:

至少一个第一摄像头,安装在节点内,用于拍摄节点内的第一图像;

至少一个第二摄像头,安装在节点外,用于拍摄节点外的第二图像;

管网管理方法还包括:

视频分析模块,用于基于图像识别技术对第一图像进行识别,确定节点内排放是否异常、液位是否异常上升;用于基于图像识别技术对第二图像进行识别,确定节点是否发生淹没、淹没区域的边界以及淹没区域的水位。

优选的,报警模块包括:

多个声光报警器,在节点附近设置至少一个声光报警器;

多个led显示屏,在节点附近设置至少一个led显示屏;

当节点的水位达到预设的最小警戒水位时,声光报警器以黄灯闪烁的方式进行报警;

当节点的水位达到预设的最大警戒水位时,声光报警器以红灯闪烁并发出报警声音的方式进行报警;

当节点的水位未溢出时,led显示屏显示表示允许通行的显示信息;

当节点的水位溢出但水深未达到警戒水深时,led显示器显示表示谨慎通行的显示信息;

当节点的水位溢出且达到警戒水深时,led显示器显示表示禁止通行的显示信息。

优选的,管网管理方法,还包括:

基于监测参数值,确定是否发生偷排;

基于监测参数值,确定是否发生偷排,包括:

对水质传感器检测的水质参数进行数据采样,获取多个采样数据;

将采样数据进行特征提取后输入预设的神经网络模型,获得分析因子;

基于分析因子查询预设的分析表,获取与分析因子对应的分析结果;

基于分析结果,确定是否存在偷排,当存在偷拍时控制视频采集设备进行视频抓拍。

优选的,管网管理方法,还包括:

用于根据相连节点之间的管路的单位时间内的输入流量和输出流量确定是否发生堵塞;

当相连节点之间的管路堵塞时,通过疏通模块进行疏通操作;

疏通模块包括:

多个疏通装置,分布设置在管路内;当管路堵塞时,疏通装置先以第一预设频率正向工作;然后再以第二预设频率反向工作,反复循环预设的次数。

优选的,管网管理方法,还包括:

在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控;

在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控,包括:

分别获取各个节点的上涨速率;

获取与节点连接的其他节点的水位的上涨速率;其中,上涨速率为上涨高度与时间的比值;

比较节点与其他节点的上涨速率,当节点的上涨效率为最大时;将节点作为中心节点,将其他节点作为排放节点;

获取排放节点的截面积和中心节点的截面积;

基于排放节点的截面积、中心节点的截面积、排放节点的上涨速率和中心节点的上涨速率,确定中心节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为中心节点向第个排放节点的效率,即单位时间内的排放量;为中心节点的截面积;为第个排放节点的截面积;为中心节点的上涨速率;为第个排放节点的上涨速率;为第个排放节点的截面积;为第个排放节点的上涨速率;为与中心节点连接的排放节点的总数目。

优选的,在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控,包括:

获取与排放节点连接的次级节点;

获取排放节点被中心节点排放后的上涨速率;

获取次级节点的上涨速率;

基于次级节点的上涨速率和排放节点被中心节点排放后的上涨速率,挑选次级排放节点;

获取排放节点的截面积和次级排放节点的截面积;

基于排放节点的截面积、次级排放节点的截面积、排放节点的上涨速率和次级排放节点的上涨速率,确定次级排放节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为第个排放节点向第个次级排放节点的效率;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的上涨速率;为第个次级排放节点的上涨速率;为与排放节点连接的次级排放节点的总数目;为与排放节点连接的中心节点的总数目;为向第个排放节点排放的中心节点中的第个中心节点。

优选的,管网管理方法,还包括:

获取降雨历史记录及天气预报信息;

基于降雨历史记录及天气预报信息,对降雨量进行预测;

获取历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息;

基于历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息,确定各个节点的目标水位;

当各个节点的目标水位存在大于预设的警戒水位时,获取上次降雨时的调控数据,基于调控数据在降雨开始时控制疏通模块开启。

本发明实施例提供的一种数字管网系统,包括:

数据采集模块,用于采集安装在管网的各个节点的监测设备的监测数据;

数据处理模块,用于对监测数据进行处理,确定监测参数值;

报警模块,用于当监测参数值异常时,发出报警信息;

模型构建模块,用于基于管网的参数构建三维可视化模型;

标注模块,用于将监测参数值标注至三维可视化模型中。

优选的,监测设备包括视频采集设备。

优选的,视频采集设备包括:

至少一个第一摄像头,安装在节点内,用于拍摄节点内的第一图像;

至少一个第二摄像头,安装在节点外,用于拍摄节点外的第二图像;

数字管网系统还包括:

视频分析模块,用于基于图像识别技术对第一图像进行识别,确定节点内排放是否异常、液位是否异常上升;用于基于图像识别技术对第二图像进行识别,确定节点是否发生淹没、淹没区域的边界以及淹没区域的水位。

优选的,报警模块包括:

多个声光报警器,在节点附近设置至少一个声光报警器;

多个led显示屏,在节点附近设置至少一个led显示屏;

当节点的水位达到预设的最小警戒水位时,声光报警器以黄灯闪烁的方式进行报警;

当节点的水位达到预设的最大警戒水位时,声光报警器以红灯闪烁并发出报警声音的方式进行报警;

当节点的水位未溢出时,led显示屏显示表示允许通行的显示信息;

当节点的水位溢出但水深未达到警戒水深时,led显示器显示表示谨慎通行的显示信息;

当节点的水位溢出且达到警戒水深时,led显示器显示表示禁止通行的显示信息。

优选的,数字管网系统,还包括:

分析模块,用于基于监测参数值,确定是否发生偷排;

分析模块执行如下操作:

对水质传感器检测的水质参数进行数据采样,获取多个采样数据;

将采样数据进行特征提取后输入预设的神经网络模型,获得分析因子;

基于分析因子查询预设的分析表,获取与分析因子对应的分析结果;

基于分析结果,确定是否存在偷排,当存在偷拍时控制视频采集设备进行视频抓拍。

优选的,数字管网系统,还包括:

堵塞检测模块,用于根据相连节点之间的管路的单位时间内的输入流量和输出流量确定是否发生堵塞;

疏通模块,用于当相连节点之间的管路堵塞时,进行疏通操作;

疏通模块包括:

多个疏通装置,分布设置在管路内;当管路堵塞时,疏通装置先以第一预设频率正向工作;然后再以第二预设频率反向工作,反复循环预设的次数。

优选的,数字管网系统,还包括:

调控模块,用于在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控;

调控模块执行如下操作:

分别获取各个节点的上涨速率;

获取与节点连接的其他节点的水位的上涨速率;其中,上涨速率为上涨高度与时间的比值;

比较节点与其他节点的上涨速率,当节点的上涨效率为最大时;将节点作为中心节点,将其他节点作为排放节点;

获取排放节点的截面积和中心节点的截面积;

基于排放节点的截面积、中心节点的截面积、排放节点的上涨速率和中心节点的上涨速率,确定中心节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为中心节点向第个排放节点的效率,即单位时间内的排放量;为中心节点的截面积;为第个排放节点的截面积;为中心节点的上涨速率;为第个排放节点的上涨速率;为第个排放节点的截面积;为第个排放节点的上涨速率;为与中心节点连接的排放节点的总数目。

优选的,调控模块还执行如下操作:

获取与排放节点连接的次级节点;

获取排放节点被中心节点排放后的上涨速率;

获取次级节点的上涨速率;

基于次级节点的上涨速率和排放节点被中心节点排放后的上涨速率,挑选次级排放节点;

获取排放节点的截面积和次级排放节点的截面积;

基于排放节点的截面积、次级排放节点的截面积、排放节点的上涨速率和次级排放节点的上涨速率,确定次级排放节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为第个排放节点向第个次级排放节点的效率;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的上涨速率;为第个次级排放节点的上涨速率;为与排放节点连接的次级排放节点的总数目;为与排放节点连接的中心节点的总数目;为向第个排放节点排放的中心节点中的第个中心节点。

优选的,调控模块还执行如下操作:

获取降雨历史记录及天气预报信息;

基于降雨历史记录及天气预报信息,对降雨量进行预测;

获取历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息;

基于历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息,确定各个节点的目标水位;

当各个节点的目标水位存在大于预设的警戒水位时,获取上次降雨时的调控数据,基于调控数据在降雨开始时控制疏通模块开启。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:

图1为本发明实施例中一种管网管理方法的示意图;

图2为本发明实施例中一种数字管网系统的示意图;

图3为本发明实施例中又一种数字管网系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种管网管理方法,如图1-3所示,包括:

步骤s1:采集安装在管网的各个节点的监测设备的监测数据;

步骤s2:对监测数据进行处理,确定监测参数值;

步骤s3:当监测参数值异常时,发出报警信息;

步骤s4:基于管网的参数构建三维可视化模型;

步骤s5:将监测参数值标注至三维可视化模型中;

其中,监测设备包括:

雨量传感器、电子水尺、雷达水位计、流速传感器、流量传感器、水质传感器、气体传感器、视频采集设备其中一种或多种结合;

视频采集设备包括:

至少一个第一摄像头,安装在节点内,用于拍摄节点内的第一图像;

至少一个第二摄像头,安装在节点外,用于拍摄节点外的第二图像;

管网管理方法还包括:

视频分析模块,用于基于图像识别技术对第一图像进行识别,确定节点内排放是否异常、液位是否异常上升;用于基于图像识别技术对第二图像进行识别,确定节点是否发生淹没、淹没区域的边界以及淹没区域的水位。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过对雨水管网、污水管网关键节点安装监测设备,实时、连续地对水质、液位等指标进行测定,并建立在线监测平台,监测数据实时上传,通过分析、计算,实现自动报警、预警,为排水管网运行管理提供决策依据及技术支持。在发生城市内涝、污水溢流、管道坍塌等事故时,根据水质、水量的突变,在线监测系统能及时预警。在排水管网运行中,通过发现液位、水量、水质的突变,对比相邻节点数据,诊断排水管网的缺陷大致范围。城市内涝立体监测与内涝模拟系统由现场监测站及监控中心平台软件组成,现场监测站由雨量传感器、电子水尺/雷达水位计、流速/流量传感器、水质传感器、气体传感器、视频监控、声光报警器、led显示屏、遥测终端机和电源系统组成。监控中心软件平台可远程监测重点区域的空中降雨量、地面产流、排水管网汇流等实时数据,基于dem数据和管网分布信息,通过分布式水文模型实现内涝模拟、淹没分析及积水水位预测功能。例如可以基于一张图的设计理念,在gis地图上查看各监测点的实时雨量、水位、流量、水质及图片。通过三维可视化模型实现三维可视化管理,直观显示各个节点的数据。此外,还支持声光报警及led预警信息(“允许通行”、“谨慎通行”、“禁止通行”等)发布功能。预警信息可通过短信推送至手机、移动端app,可在移动端查看监测数据、预警信息。支持图像抓拍及视频监控功能,可扩展支持视频本地存储和实时上报功能。可与排水泵站实现系统联动,根据积水监测点水位变化自动控制水泵的启停。通过图片确定淹没区边界范围。支持产汇流分析与城市内涝模拟。软件平台可实现积水水位预测。其中,管网的参数包括:管网的位置信息及管网的直径、深度、宽度等。

本发明的管网管理方法,通过对管网中水位进行实时监测,从而在污水或雨水漫至地表之前及时发现水位异常上涨,进而确定是否发生管网堵塞,并且判断堵塞发生位置,从而能及时通知员工进行疏通作业。

在一个实施例中,报警模块包括:

多个声光报警器,在节点附近设置至少一个声光报警器;

多个led显示屏,在节点附近设置至少一个led显示屏;

当节点的水位达到预设的最小警戒水位时,声光报警器以黄灯闪烁的方式进行报警;

当节点的水位达到预设的最大警戒水位时,声光报警器以红灯闪烁并发出报警声音的方式进行报警;

当节点的水位未溢出时,led显示屏显示表示允许通行的显示信息;

当节点的水位溢出但水深未达到警戒水深时,led显示器显示表示谨慎通行的显示信息;

当节点的水位溢出且达到警戒水深时,led显示器显示表示禁止通行的显示信息。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过声光报警和led显示屏在路过节点的区域上对来往车辆、行人等进行提醒;保证车辆和行人的安全。此外,还可以在节点的井盖上设置有穿透性强的光源,根据溢出深度调整光强,以实现行人及时方向溢出点,进行规避。

在一个实施例中,管网管理方法,还包括:

基于监测参数值,确定是否发生偷排;

基于监测参数值,确定是否发生偷排,包括:

对水质传感器检测的水质参数进行数据采样,获取多个采样数据;

将采样数据进行特征提取后输入预设的神经网络模型,获得分析因子;

基于分析因子查询预设的分析表,获取与分析因子对应的分析结果;

基于分析结果,确定是否存在偷排,当存在偷拍时控制视频采集设备进行视频抓拍。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过水质参数进行水质监控,以监控节点附近是否发生偷排;例如:采用电导率进行监控;电导率是反映水体污染物浓度的一种综合指标。电导率升高则表明水体污染物浓度变高,即有高浓度污水进行管道。电导率降低则表明水体污染物浓度降低,即有低污染度的水进入管道。)通过分析电导率的变化曲线,可以分析出哪些雨水管道有污水混入,或污水管道有雨水混入,也可以对排水户的排水水量与水质进行监控管理。降雨期电导率升高,一段时间后恢复正常水平,可以推断前期电导率升高是由于初期雨水干扰所致,此种情况为正常,系统不作告警处理。当城市降雨后,管网液位开始升高,电导率也升高。一段时间后,电导率仍处于较高水平。城市降雨后,电导率同步升高,可能存在雨天偷排现象,但不排除初期雨水污染导致。一段时间后(初期雨水过后)电导率仍维持在较高数值,可确定存在雨天排污。天晴时,雨水管网监测点液位突然升高,同时,电导率升高。晴天雨水管网液位升高,表明存在晴天流水现象。晴天流水可能包含空调冷凝水等基本无污染的水,也可能存在污水排入。结合电导率上升(即水污染指标上升),可判断晴天雨水管网存在排污现象。由于管网建设时的政策变化、地形限制、经济制约等原因,污水管网存在严重入流入渗现象较为普遍,而这一问题大大增加了污水处理的成本。如何评估污水管网系统的入流入渗情况,如何诊断问题区域是现有排水管网管理的棘手问题。监测现象:排水管道流量升高,且同时段内存在降雨量,频率高度吻合。在排水管网在线监测系统中,可以通过单位面积降雨量对片区入流入渗现状进行准确评估(降雨导致的入流入渗量=降雨期间流量监测数据-典型旱天运行数据)。

在一个实施例中,管网管理方法,还包括:

用于根据相连节点之间的管路的单位时间内的输入流量和输出流量确定是否发生堵塞;

当相连节点之间的管路堵塞时,通过疏通模块进行疏通操作;

疏通模块包括:

多个疏通装置,分布设置在管路内;当管路堵塞时,疏通装置先以第一预设频率正向工作;然后再以第二预设频率反向工作,反复循环预设的次数。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过节点之间管路的单位时间内的输入流量与输出流量确定是否发生堵塞,当单位时间内的输入流量与输入端的液体的截面积的比值大于单位时间内的输出流量与输出端的液体的截面积的比值且两个比值的差值大于预设阈值时,确定发生堵塞;通过疏通装置对管路进行疏通;疏通装置包括输水泵或电机带动的叶轮。通过不同频率的正向及反向循环,形成冲刷水流,对堵塞部位进行冲刷,实现疏通操作。

在一个实施例中,管网管理方法,还包括:

在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控;

在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控,包括:

分别获取各个节点的上涨速率;

获取与节点连接的其他节点的水位的上涨速率;其中,上涨速率为上涨高度与时间的比值;

比较节点与其他节点的上涨速率,当节点的上涨效率为最大时;将节点作为中心节点,将其他节点作为排放节点;

获取排放节点的截面积和中心节点的截面积;

基于排放节点的截面积、中心节点的截面积、排放节点的上涨速率和中心节点的上涨速率,确定中心节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为中心节点向第个排放节点的效率,即单位时间内的排放量;为中心节点的截面积;为第个排放节点的截面积;为中心节点的上涨速率;为第个排放节点的上涨速率;为第个排放节点的截面积;为第个排放节点的上涨速率;为与中心节点连接的排放节点的总数目。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

基于上涨速率对节点的水位上涨进行调控;实现了合理雨水的排放,实现了雨天的管网水位的控制;防止内涝现象的出现。基于水位上涨速率确定中心节点,首先对中心节点进行排放控制,基于中心节点和与其连接的节点的截面积及上涨速率实现合理排放控制,以实现水位的精确控制。

在一个实施例中,在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控,包括:

获取与排放节点连接的次级节点;

获取排放节点被中心节点排放后的上涨速率;

获取次级节点的上涨速率;

基于次级节点的上涨速率和排放节点被中心节点排放后的上涨速率,挑选次级排放节点;

获取排放节点的截面积和次级排放节点的截面积;

基于排放节点的截面积、次级排放节点的截面积、排放节点的上涨速率和次级排放节点的上涨速率,确定次级排放节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为第个排放节点向第个次级排放节点的效率;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的上涨速率;为第个次级排放节点的上涨速率;为与排放节点连接的次级排放节点的总数目;为与排放节点连接的中心节点的总数目;为向第个排放节点排放的中心节点中的第个中心节点。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

在对中间节点的排放控制后,排放节点再向次级排放节点进行排放,形成层级排放,以释放排放节点的排放压力,提高了管网的稳定性。

在一个实施例中,管网管理方法,还包括:

获取降雨历史记录及天气预报信息;

基于降雨历史记录及天气预报信息,对降雨量进行预测;

获取历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息;

基于历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息,确定各个节点的目标水位;

当各个节点的目标水位存在大于预设的警戒水位时,获取上次降雨时的调控数据,基于调控数据在降雨开始时控制疏通模块开启。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

基于降雨历史记录及天气预报信息,对降雨量进行预测;方法可以采用神经网络模型法,基于大量历史记录训练出的网络模型,实现降雨量的预测;通过预测的降雨量,带入事先构建的管网预测模型,确定各个节点上升的水位,以当前水位和上升水位确定是否发生溢出危险;当存在时,在降雨时提前进行调控;将调控方案的执行提前,以预防发生的溢出危险,提高了系统的安全性和稳定性。

本发明实施例提供了一种数字管网系统,如图2所示,包括:

数据采集模块1,用于采集安装在管网的各个节点的监测设备的监测数据;

数据处理模块2,用于对监测数据进行处理,确定监测参数值;

报警模块3,用于当监测参数值异常时,发出报警信息;

模型构建模块4,用于基于管网的参数构建三维可视化模型;

标注模块5,用于将监测参数值标注至三维可视化模型中。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过对雨水管网、污水管网关键节点安装监测设备,实时、连续地对水质、液位等指标进行测定,并建立在线监测平台,监测数据实时上传,通过分析、计算,实现自动报警、预警,为排水管网运行管理提供决策依据及技术支持。在发生城市内涝、污水溢流、管道坍塌等事故时,根据水质、水量的突变,在线监测系统能及时预警。在排水管网运行中,通过发现液位、水量、水质的突变,对比相邻节点数据,诊断排水管网的缺陷大致范围。城市内涝立体监测与内涝模拟系统由现场监测站及监控中心平台软件组成,现场监测站由雨量传感器、电子水尺/雷达水位计、流速/流量传感器、水质传感器、气体传感器、视频监控、声光报警器、led显示屏、遥测终端机和电源系统组成。监控中心软件平台可远程监测重点区域的空中降雨量、地面产流、排水管网汇流等实时数据,基于dem数据和管网分布信息,通过分布式水文模型实现内涝模拟、淹没分析及积水水位预测功能。例如可以基于一张图的设计理念,在gis地图上查看各监测点的实时雨量、水位、流量、水质及图片。通过三维可视化模型实现三维可视化管理,直观显示各个节点的数据。此外,还支持声光报警及led预警信息(“允许通行”、“谨慎通行”、“禁止通行”等)发布功能。预警信息可通过短信推送至手机、移动端app,可在移动端查看监测数据、预警信息。支持图像抓拍及视频监控功能,可扩展支持视频本地存储和实时上报功能。可与排水泵站实现系统联动,根据积水监测点水位变化自动控制水泵的启停。通过图片确定淹没区边界范围。支持产汇流分析与城市内涝模拟。软件平台可实现积水水位预测。其中,管网的参数包括:管网的位置信息及管网的直径、深度、宽度等。

本发明的数字管网系统,通过对管网中水位进行实时监测,从而在污水或雨水漫至地表之前及时发现水位异常上涨,进而确定是否发生管网堵塞,并且判断堵塞发生位置,从而能及时通知员工进行疏通作业。

为了实现节点的数据监测,在一个实施例中,监测设备包括:

雨量传感器、电子水尺、雷达水位计、流速传感器、流量传感器、水质传感器、气体传感器、视频采集设备其中一种或多种结合。

为了实现节点处的溢出水位深度及区域边界的确定,以及实现节点内外视频监控。在一个实施例中,视频采集设备包括:

至少一个第一摄像头,安装在节点内,用于拍摄节点内的第一图像;

至少一个第二摄像头,安装在节点外,用于拍摄节点外的第二图像;

数字管网系统还包括:

视频分析模块,用于基于图像识别技术对第一图像进行识别,确定节点内排放是否异常、液位是否异常上升;用于基于图像识别技术对第二图像进行识别,确定节点是否发生淹没、淹没区域的边界以及淹没区域的水位。

在一个实施例中,报警模块3包括:

多个声光报警器,在节点附近设置至少一个声光报警器;

多个led显示屏,在节点附近设置至少一个led显示屏;

当节点的水位达到预设的最小警戒水位时,声光报警器以黄灯闪烁的方式进行报警;

当节点的水位达到预设的最大警戒水位时,声光报警器以红灯闪烁并发出报警声音的方式进行报警;

当节点的水位未溢出时,led显示屏显示表示允许通行的显示信息;

当节点的水位溢出但水深未达到警戒水深时,led显示器显示表示谨慎通行的显示信息;

当节点的水位溢出且达到警戒水深时,led显示器显示表示禁止通行的显示信息。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过声光报警和led显示屏在路过节点的区域上对来往车辆、行人等进行提醒;保证车辆和行人的安全。此外,还可以在节点的井盖上设置有穿透性强的光源,根据溢出深度调整光强,以实现行人及时方向溢出点,进行规避。

在一个实施例中,数字管网系统,还包括:

分析模块,用于基于监测参数值,确定是否发生偷排;

分析模块执行如下操作:

对水质传感器检测的水质参数进行数据采样,获取多个采样数据;

将采样数据进行特征提取后输入预设的神经网络模型,获得分析因子;

基于分析因子查询预设的分析表,获取与分析因子对应的分析结果;

基于分析结果,确定是否存在偷排,当存在偷拍时控制视频采集设备进行视频抓拍。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过水质参数进行水质监控,以监控节点附近是否发生偷排;例如:采用电导率进行监控;电导率是反映水体污染物浓度的一种综合指标。电导率升高则表明水体污染物浓度变高,即有高浓度污水进行管道。电导率降低则表明水体污染物浓度降低,即有低污染度的水进入管道。)通过分析电导率的变化曲线,可以分析出哪些雨水管道有污水混入,或污水管道有雨水混入,也可以对排水户的排水水量与水质进行监控管理。降雨期电导率升高,一段时间后恢复正常水平,可以推断前期电导率升高是由于初期雨水干扰所致,此种情况为正常,系统不作告警处理。当城市降雨后,管网液位开始升高,电导率也升高。一段时间后,电导率仍处于较高水平。城市降雨后,电导率同步升高,可能存在雨天偷排现象,但不排除初期雨水污染导致。一段时间后(初期雨水过后)电导率仍维持在较高数值,可确定存在雨天排污。天晴时,雨水管网监测点液位突然升高,同时,电导率升高。晴天雨水管网液位升高,表明存在晴天流水现象。晴天流水可能包含空调冷凝水等基本无污染的水,也可能存在污水排入。结合电导率上升(即水污染指标上升),可判断晴天雨水管网存在排污现象。由于管网建设时的政策变化、地形限制、经济制约等原因,污水管网存在严重入流入渗现象较为普遍,而这一问题大大增加了污水处理的成本。如何评估污水管网系统的入流入渗情况,如何诊断问题区域是现有排水管网管理的棘手问题。监测现象:排水管道流量升高,且同时段内存在降雨量,频率高度吻合。在排水管网在线监测系统中,可以通过单位面积降雨量对片区入流入渗现状进行准确评估(降雨导致的入流入渗量=降雨期间流量监测数据-典型旱天运行数据)。

在一个实施例中,数字管网系统,还包括:

堵塞检测模块,用于根据相连节点之间的管路的单位时间内的输入流量和输出流量确定是否发生堵塞;

疏通模块,用于当相连节点之间的管路堵塞时,进行疏通操作;

疏通模块包括:

多个疏通装置,分布设置在管路内;当管路堵塞时,疏通装置先以第一预设频率正向工作;然后再以第二预设频率反向工作,反复循环预设的次数。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

通过节点之间管路的单位时间内的输入流量与输出流量确定是否发生堵塞,当单位时间内的输入流量与输入端的液体的截面积的比值大于单位时间内的输出流量与输出端的液体的截面积的比值且两个比值的差值大于预设阈值时,确定发生堵塞;通过疏通装置对管路进行疏通;疏通装置包括输水泵或电机带动的叶轮。通过不同频率的正向及反向循环,形成冲刷水流,对堵塞部位进行冲刷,实现疏通操作。

在一个实施例中,数字管网系统,还包括:

调控模块,用于在节点水位达到预设的调控水位阈值且节点的水位的上涨速率达到调控速率阈值时,通过疏通模块对节点的水位进行调控;

调控模块执行如下操作:

分别获取各个节点的上涨速率;

获取与节点连接的其他节点的水位的上涨速率;其中,上涨速率为上涨高度与时间的比值;

比较节点与其他节点的上涨速率,当节点的上涨效率为最大时;将节点作为中心节点,将其他节点作为排放节点;

获取排放节点的截面积和中心节点的截面积;

基于排放节点的截面积、中心节点的截面积、排放节点的上涨速率和中心节点的上涨速率,确定中心节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为中心节点向第个排放节点的效率,即单位时间内的排放量;为中心节点的截面积;为第个排放节点的截面积;为中心节点的上涨速率;为第个排放节点的上涨速率;为第个排放节点的截面积;为第个排放节点的上涨速率;为与中心节点连接的排放节点的总数目。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

基于上涨速率对节点的水位上涨进行调控;实现了合理雨水的排放,实现了雨天的管网水位的控制;防止内涝现象的出现。基于水位上涨速率确定中心节点,首先对中心节点进行排放控制,基于中心节点和与其连接的节点的截面积及上涨速率实现合理排放控制,以实现水位的精确控制。

在一个实施例中,调控模块还执行如下操作:

获取与排放节点连接的次级节点;

获取排放节点被中心节点排放后的上涨速率;

获取次级节点的上涨速率;

基于次级节点的上涨速率和排放节点被中心节点排放后的上涨速率,挑选次级排放节点;

获取排放节点的截面积和次级排放节点的截面积;

基于排放节点的截面积、次级排放节点的截面积、排放节点的上涨速率和次级排放节点的上涨速率,确定次级排放节点往各个排放节点排放的效率,确定公式如下:

;

其中,为第个排放节点向第个次级排放节点的效率;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的截面积;为第个次级排放节点的上涨速率;为第个次级排放节点的上涨速率;为与排放节点连接的次级排放节点的总数目;为与排放节点连接的中心节点的总数目;为向第个排放节点排放的中心节点中的第个中心节点。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

在对中间节点的排放控制后,排放节点再向次级排放节点进行排放,形成层级排放,以释放排放节点的排放压力,提高了管网的稳定性。

在一个实施例中,调控模块还执行如下操作:

获取降雨历史记录及天气预报信息;

基于降雨历史记录及天气预报信息,对降雨量进行预测;

获取历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息;

基于历史降雨时各个节点的水位上涨信息及当前各个节点的水位信息,确定各个节点的目标水位;

当各个节点的目标水位存在大于预设的警戒水位时,获取上次降雨时的调控数据,基于调控数据在降雨开始时控制疏通模块开启。

上述技术方案的工作原理及有益效果为:

基于降雨历史记录及天气预报信息,对降雨量进行预测;方法可以采用神经网络模型法,基于大量历史记录训练出的网络模型,实现降雨量的预测;通过预测的降雨量,带入事先构建的管网预测模型,确定各个节点上升的水位,以当前水位和上升水位确定是否发生溢出危险;当存在时,在降雨时提前进行调控;将调控方案的执行提前,以预防发生的溢出危险,提高了系统的安全性和稳定性。

显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1