一种市政污水管道淤堵自动检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种市政污水管道淤堵自动检测方法，构建井内终端系统、信息传输系统、接收显示系统，其中井内终端系统采集的井内水位信息通过信息传输系统发送至接收显示系统中的服务器，服务器对数据进行分析，判定在何处出现淤堵，并通知相关人员进行维修。本发明节省了市政人员大量的人力。将解决问题变被动应对为主动预控、变局部关注为系统监控，大幅度提高污水井淤堵检测能力。
【专利说明】
一种市政污水管道游堵自动检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及市政污水井系统领域，具体是一种市政污水管道淤堵自动检测方法。
【背景技术】
[0002] 城市排水管网系统是重要的城市基础设施，也是未来城市化进程中不可忽略的重要部分。其任务是收集和输送城市污水、城市降水产生的径流，它具有保护环境和城市减灾双重功能。作为城市水污染卫道士的污水管网，是排水系统中的一个重要组成部分，承载着污水的收集和处理的关键工作，是污水收集和集中处理的关键，是保护水资源和改善环境的必要手段。但对于我国来说，由于城市建设起步晚、经济水平不均衡、对污水的管理方式相对落后，致使城市污水管网的建设受到影响，其设计和管理也跟不上城市化进程中人们对污水治理的客观需求。
[0003] 污水管道担负着企业废水、居民生活污水排出的重任，一旦管道堵塞，就需要尽快疏通，但由于污水管道连通城市各个角落，一处被堵后，可能其他多个地方都受到影响。而当污水井淤堵，污水溢出外泄，现有的解决方式是依靠市政人员定期排查或居民的发现，再通知相关维修人员维修，造成接收报警信息滞后情况，淤堵现象不能及时处理，给路人带来不必要的麻烦，也耗费大量的人力物力。同时，也对河流等造成污染，也会对周边企业与居民生活造成影响。一种更加智能的污水井淤堵处理方法的研究刻不容缓。通过引进污水管网科学化建设和先进的管理模式，更好地应对污水井突发故障，为我国水资源的环保贡献力量。因此一种市政污水管道淤堵自动检测方法对城市的健康发展有着重大的意义。
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种市政污水管道淤堵自动检测方法，以解决现有技术污水井淤堵无法预警、报警滞后、耗费大量人力的问题。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:在各个市政污水井中安装超声波液位传感器，由各个污水井中的超声波液位传感器构成井内终端系统；
在地理位置相近的若干个污水井外安装一台路由器，该路由器与所在地理位置中各个超声波液位传感器通讯连接，按地理位置每间隔一定距离安装一个自带蓝牙模块的协调器，该协调器与对应距离范围中各个路由器通讯连接，且每个协调器处还安装连接有S頂卡的单片机，单片机与对应的协调器通讯连接，由各个路由器、协调器、协调器对应的单片机构成信息传输系统；
在远程构建服务器，服务器中建立有数据库，数据库中至少包含各个污水井所在地理位置的地图信息、经炜度信息、GPS信息、正常污水井内液位高度信息、各个污水井的总体污水正常水流动向图，以及各个污水井海拔信息，该服务器与各个单片机通讯连接，井内终端系统中各个超声波液位传感器分别采集所在污水井的水位数据，并将水位数据传送至所在地理位置中安装的路由器，同一距离范围内的路由器与对应的协调器之间组建成ZigBee网络，且路由器将水位数据通过ZigBee网络传送至对应的协调器，每个协调器通过蓝牙模块将水位数据传送至对应的单片机，最后由单片机将水位数据通过3G或4G网络发送至服务器；
服务器自动分析相邻污水井水位数据，根据井内终端系统监测到的水位值和存储在数据库中的海拔信息，计算出每个污水井的绝对液位高度，同时计算相邻污水井之间液位差，当出现异常时，相邻污水井之间液位差会大于设定的阈值，此时进一步分析出现异常的相邻污水井上游的污水井液位与下游的污水井液位，若上游污水井液位整体均大于下游污水井液位，判定在出现异常的相邻污水井之间存在淤堵。
[0006]所述的一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:在远程还构建有移动终端或PC终端，所述服务器与移动终端或PC终端通讯连接，由服务器、移动终端或PC终端构成接收显示系统。
[0007]所述的一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:服务器中设定正常流向情况下的液位值，通过数据分析自动生成水流动向指示，当出现某段液位关系异常时，生成的水流动向图与正常流向图不一致，则判定在流向相异节点处出现淤堵。
[0008]所述的一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:服务器中对每个污水井分别分配唯一的ID号，并在地图上标注显示，服务器分析各种数据判断污水井的管道是否堵塞，若堵塞则在地图上标示其物理位置，并通知相关维修人员。
[0009]本发明对城市的污水井分配唯一的ID号，在地图上标注显示，同时采集并保存每口污水井的基本地理信息，包括经玮度、海拔高度，以及正常液位高度、正常水流动向情况。
[0010]本发明污水井内含超声波液位传感器，实时收集井内水面信息，并由终端通过ZigBee网络发送至路由器，再发送至协调器。
[0011]本发明协调器将接收到的周边各个污水井的液位信息通过蓝牙发送至单片机+S頂卡，通过3G/4G将信息发送至服务器。
[0012]本发明服务器自动分析污水井水位信息，根据其海拔高度，计算每个污水井的绝对液位高度，同时计算相邻污水井的液位差，分析是否出现异常；自动分析生成水流动向图，与存储在数据库中正常的水流动图比较，分析判断是否发生淤堵。
[0013]本发明通过服务器判断出的可能发生淤堵的污水井，则在地图上显示其位置，并通知相关人员进行维修。
[0014]本发明优点为:
在现有城市污水井的物理基础上，设置超声波液位传感器，对污水井水位实现实时检测、分析、预警，能较早发现淤堵情况，在服务器实现自动报警，及时排除异常，节省了市政人员大量的人力。将解决问题变被动应对为主动预控、变局部关注为系统监控，大幅度提高污水井淤堵检测能力。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的总体系统框架图。
[0016]图2为ZigBee网络拓扑图。
[0017]图3为管网淤堵原理图。
[0018]图4为服务器数据分析判断淤堵原理框图。
[0019]图5为城市污水井的分布地图。
【具体实施方式】
[0020]如图1、图2所示，一种市政污水管道淤堵自动检测方法，在各个市政污水井中安装超声波液位传感器，由各个污水井中的超声波液位传感器构成井内终端系统I;
在地理位置相近的若干个污水井外安装一台路由器4，该路由器4与所在地理位置中各个超声波液位传感器通讯连接，按地理位置每间隔一定距离安装一个自带蓝牙模块的协调器5，该协调器5与对应距离范围中各个路由器4通讯连接，且每个协调器5处还安装连接有S頂卡的单片机，单片机与对应的协调器5通讯连接，由各个路由器4、协调器5、协调器5对应的单片机构成信息传输系统2;
在远程构建服务器6，服务器6中建立有数据库，数据库中至少包含各个污水井所在地理位置的地图信息、经玮度信息、GPS信息、正常污水井内液位高度信息、各个污水井的总体污水正常水流动向图，以及各个污水井海拔信息，该服务器6与各个单片机通讯连接，井内终端系统I中各个超声波液位传感器分别采集所在污水井的水位数据，并将水位数据传送至所在地理位置中安装的路由器4，同一距离范围内的路由器4与对应的协调器5之间组建成ZigBee网络，且路由器4将水位数据通过ZigBee网络传送至对应的协调器5，每个协调器5通过蓝牙模块将水位数据传送至对应的单片机，最后由单片机将水位数据通过3G或4G网络发送至服务器6;
如图3、图4所示，服务器6自动分析相邻污水井水位数据，根据井内终端系统监测到的水位值和存储在数据库中的海拔信息，计算出每个污水井的绝对液位高度，同时计算相邻污水井之间液位差，当出现异常时，相邻污水井之间液位差会大于设定的阈值，此时进一步分析出现异常的相邻污水井上游的污水井液位与下游的污水井液位，若上游污水井液位整体均大于下游污水井液位，判定在出现异常的相邻污水井之间存在淤堵。
[0021 ] 在远程还构建有移动终端7或PC终端8，服务器6与移动终端7或PC终端8通讯连接，由服务器6、移动终端7或PC终端8构成接收显示系统3。
[0022]服务器6中设定正常流向情况下的液位值，通过数据分析自动生成水流动向指示，当出现某段液位关系异常时，生成的水流动向图与正常流向图不一致，则判定在流向相异节点处出现淤堵。
[0023]服务器6中对每个污水井分别分配唯一的ID号，并在地图上标注显示，服务器分析各种数据判断污水井的管道是否堵塞，若堵塞则在地图上标示其物理位置，并通知相关维修人员。
[0024]如图1所示，总体的系统框图包括井内终端系统1、信息传输系统2、接收显示系统3三部分，污水井内终端采集井内传感器信息，发送给路由器4，再通过协调器5传输到服务器6，进行信号处理，在移动终端7或pc终端8显示。
[0025]如图2所示，为本发明组建的ZigBee网络拓扑图。终端采集的井内水位信息通过路由器发送至协调器，再由协调器的蓝牙模块将井内信息发送至单片机+S頂卡，再通过3G/4G网络发送到信息服务器并存储。
[0026]服务器分析每口污水井的水位信息，计算相邻污水井的水位差，根据存储在数据库中的海拔信息，计算污水井的绝对高度，生成水流动向图，同时计算相邻污水井的绝对液位差，从而判断污水井是否出现淤堵。如图3中所示，003号及上游井液位明显大于004号井及下游井，则提示003号井与004号井之间出现淤堵情况。
[0027]如图4所示，服务器接收来自污水井的水位信息，计算得到污水井的绝对液位高度，自动分析相邻污水井水位差，当出现异常，水位差大于一定的阈值，则判定该污水井之间出现淤堵；自动生成水流动向图，当水流动向与服务器存储的正常情况下的水流动向不一致时，则在水流动向变化的节点处发生淤堵，通知相关人员进行维修。
[0028]如图5所示，在地图上标识出各个污水井终端的地理位置，更加直观地对其进行监测。
【主权项】
1.一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:在各个市政污水井中安装超声 波液位传感器，由各个污水井中的超声波液位传感器构成井内终端系统； 在地理位置相近的若干个污水井外安装一台路由器，该路由器与所在地理位置中各个 超声波液位传感器通讯连接，按地理位置每间隔一定距离安装一个自带蓝牙模块的协调 器，该协调器与对应距离范围中各个路由器通讯连接，且每个协调器处还安装连接有S頂卡 的单片机，单片机与对应的协调器通讯连接，由各个路由器、协调器、协调器对应的单片机 构成信息传输系统； 在远程构建服务器，服务器中建立有数据库，数据库中至少包含各个污水井所在地理 位置的地图信息、经炜度信息、GPS信息、正常污水井内液位高度信息、各个污水井的总体污 水正常水流动向图，以及各个污水井海拔信息，该服务器与各个单片机通讯连接，井内终端 系统中各个超声波液位传感器分别采集所在污水井的水位数据，并将水位数据传送至所在 地理位置中安装的路由器，同一距离范围内的路由器与对应的协调器之间组建成ZigBee网 络，且路由器将水位数据通过ZigBee网络传送至对应的协调器，每个协调器通过蓝牙模块 将水位数据传送至对应的单片机，最后由单片机将水位数据通过3G或4G网络发送至服务 器； 服务器自动分析相邻污水井水位数据，根据井内终端系统监测到的水位值和存储在数 据库中的海拔信息，计算出每个污水井的绝对液位高度，同时计算相邻污水井之间液位差， 当出现异常时，相邻污水井之间液位差会大于设定的阈值，此时进一步分析出现异常的相 邻污水井上游的污水井液位与下游的污水井液位，若上游污水井液位整体均大于下游污水 井液位，判定在出现异常的相邻污水井之间存在淤堵。2.根据权利要求1所述的一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:在远程还 构建有移动终端或PC终端，所述服务器与移动终端或PC终端通讯连接，由服务器、移动终端 或PC终端构成接收显示系统。3.根据权利要求1所述的一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:服务器中 设定正常流向情况下的液位值，通过数据分析自动生成水流动向指示，当出现某段液位关 系异常时，生成的水流动向图与正常流向图不一致，则判定在流向相异节点处出现淤堵。4.根据权利要求1所述的一种市政污水管道淤堵自动检测方法，其特征在于:服务器中 对每个污水井分别分配唯一的ID号，并在地图上标注显示，服务器分析各种数据判断污水 井的管道是否堵塞，若堵塞则在地图上标示其物理位置，并通知相关维修人员。
【文档编号】G05B19/042GK106020034SQ201610473037
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】张勇, 周文军, 王昱洁
【申请人】合肥工业大学