一种城市排水管网调蓄系统的制作方法

本发明涉及排水网调蓄技术领域，更具体地说，涉及一种城市排水管网调蓄系统。

背景技术：

城市排水是城市建设的重要环节，为避免道路积水，现有技术中常设置道路积水智能处置系统，包括道路积水深度传感器、控制器、报警装置、水泵和由电动机拖动的路障装置，传感器与控制器电联结，控制器分别与报警装置、水泵和路障装置中的电动机电联结。该方案中控制器通过与之连接的液位传感器作为启动水泵、现场报警装置、路障装置的触发激励条件，可以实现单一现场的道路积水处置功能，主要功能为排水、现场提示、和禁止进入现场道路封闭。

然而，由于上述方案中任何即将进入其描述场景区域的人员或车辆，只能足够接近其现场报警装置，才能获知前方道路积水的真实状况。而实际城市路网的复杂性，决定了这种信息告知方式不足以让周边及关联交通支干线的人员及车辆提早规避，可能产生危险或拥堵的路段。

且该方案中控制器无法将系统工况、历史积水记录等，重要的设施/水文信息汇总到一起，供管理单位和规划单位借鉴参阅，因而形成不了数据分析，同时也不能给管理单位提供非现场维护的生命周期管理参考信息。对市政规划改进、日常运维，都没有起到决策信息支撑的作用。

综上所述，如何有效地解决城市排水管网对相关人员预警提示能力差、数据管控能力较差等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种城市排水管网调蓄系统，该城市排水管网调蓄系统的结构设计可以有效地解决城市排水管网对相关人员预警提示能力差、数据管控能力较差的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种城市排水管网调蓄系统，包括用于与排水管网连接的一体化调蓄装置和与所述一体化调蓄装置通讯连接以获取所述一体化调蓄装置数据的远程监控终端，所述远程监控终端与云平台通讯连接以将所述数据上传至所述云平台，所述云平台用于与多个移动端通讯连接，以供多个所述移动终端下载所需的数据，并通过所述远程监控终端向所述一体化调蓄装置发送控制指令或者查询指令。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，包括设置于多个不同地域的所述一体化调蓄装置。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述一体化调蓄装置包括控制器、排水泵和传感器，所述控制器用于在上电启动后进行自检，并通过所述远程监控终端与所述云平台连接，以根据所述平云台的指令进入运行模式或异常处理模式；在控制器与所述云平台连接失败时，根据自检结果进入所述运行模式或所述异常处理模式，并重新尝试与所述云平台建立通讯连接。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，包括设置于多个不同地域的所述一体化调蓄装置。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述一体化调蓄装置包括控制器、排水泵和传感器，所述控制器用于在上电启动后进行自检，并通过所述远程监控终端与所述云平台连接，以根据所述平云台的指令进入运行模式或异常处理模式；在控制器与所述云平台连接失败时，根据自检结果进入所述运行模式或所述异常处理模式，并重新尝试与所述云平台建立通讯连接。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述控制器用于根据所述传感器的检测结果及所述云平台经所述远程监控终端发送的运行指令控制所述排水泵的启停及转速。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述控制器用于在运行模式下、检测到并确认所述传感器反馈的异常信号时控制进入所述异常处理模式，并将异常状态通过所述远程监控终端发送至所述云平台。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述控制器还用于在所述异常处理模式解除时，重新进入自检模式，所述异常处理模式无法自动解除时，则控制所述排水泵停止运行，且上传异常信息至所述云平台。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述一体化调蓄装置还包括备用发电装置，所述控制器用于在市电检测正常且所述备用发电装置准备就绪时，控制由所述市电供电；而当所述市电低于阈值时控制由所述备用发电装置供电。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述一体化调蓄装置还包括不间断电源，所述控制器包括报警模块，用于在所述控制器处于异常处理模式、所述市电低于所述阈值、所述备用发电装置的油位处于低位或故障而停机，所述不间断电源的电池耗尽电量前报警。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述云平台包括用于与一体化调蓄装置建立连接的基础模块、用于根据采集所述一体化调蓄装置的数据并存储的服务模块、用于将所述服务模块生成的服务指令发送至所述移动端的运营模块。

优选地，上述城市排水管网调蓄系统中，所述服务模块包括用于采集所述一体化调蓄装置的数据的采集单元和用于将所述采集单元获得的数据存储的数据库单元，且所述数据库单元根据所述服务模块的数据格式或反馈对上述数据进行更新。

本发明提供的城市排水管网调蓄系统包括一体化调蓄装置、远程监控终端和云平台。其中，一体化调蓄装置用于与排水管网连接，并均与远程监控终端通信连接，远程监控终端与云平台通信连接，多个移动端能够分别与云平台连接，进而远程监控终端获取一体化调蓄装置的数据并将所述数据上传至云平台，多个移动终端由云平台下载所需的数据，云平台通过远程监控终端向一体化调蓄装置发送控制指令或查询指令。

应用本发明提供的城市排水管网调蓄系统时，一体化调蓄装置采集的数据通过远程监控终端发送至云平台，移动端可以根据需要从云平台下载数据。进而对于城市跨区域排水管网，人员或车辆无需接近现场即可获知前方道路积水等真实状况，从而便于让周边及关联交通支干线的人员及车辆提早规避。同时，一体化调蓄装置采集的数据在云平台汇总，供管理单位和规划单位借鉴参阅，便于数据的分析，同时也给管理单位提供非现场维护的生命周期管理参考信息。对于市政规划改进、日常运维均起到决策信息支撑的作用。

在一种优选的实施方式中，一体化调蓄装置还包括备用发电装置，控制器用于在市电检测正常且所述备用发电装置准备就绪时，控制由市电供电；而当市电低于阈值时控制由备用发电装置供电。因而当实际道路积水，而市政电力配给出现问题(如极端天气、突发故障等)时，仍能够通过备用发电装置保证正常处理，应急能力强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的城市排水管网调蓄系统一种具体实施方式的结构示意图。

附图中标记如下：

一体化调蓄装置101，远程监控终端102，云平台103，移动端104。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种城市排水管网调蓄系统，以提高城市排水管网对相关人员的预警提示能力及数据管控能力。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明提供的城市排水管网调蓄系统一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的城市排水管网调蓄系统包括一体化调蓄装置101、远程监控终端102和云平台103。远程监控终端102与若干个一体化调蓄装置101均通讯连接，且与云平台103通讯连接。

其中，一体化调蓄装置101均与远程监控终端102通信连接，远程监控终端102与云平台103通信连接，多个移动端104能够分别与云平台103连接，进而远程监控终端102获取一体化调蓄装置101的数据并将该数据上传至云平台103，多个移动终端由云平台103下载所需的数据。云平台103通过远程监控终端102向一体化调蓄装置101发送控制指令或者查询指令。一体化调蓄装置101具体可以包括控制器、排水泵、备用发电装置、传感器和配电系统，优选的，通过集成工艺化防护设计，上述各部件集成安装于内部具有支架结构且独立区域划分的容器内，可地埋或安放在室内排水泵站房且与排水管网连接，为一体化排水控制系统。

远程测控终端，也称RTU，用于监视、控制与数据采集的应用。一体化调蓄装置可以以有线(如can总线/RS485等)连接方式，与具有无线远程通讯能力(配有NB-IOT、LORA、3G/4G)的RTU进行物理连接，使得一个或多个一体化调蓄装置可以通过该RTU接入IOT专网或互联网，继而实现n个跨地域的一体化调蓄装置与云平台103的链路接入。

云平台103是新兴互联网大数据的技术手段，一般包括用于支持多个模块功能的服务器等。云平台103具体可以包括基础模块(Iaas层)、服务模块(Paas层)、运营模块(Saas层)，可用于物联网(IOT)远程设备监控的运维管理。Iaas层，即基础设施即服务；Saas层也称软营，是一种基于互联网提供软件服务的应用模式；Paas层是指将软件研发的平台作为一种服务，以Saas的模式提交给用户。以向企业提供进行定制化研发的中间件平台同时涵盖数据库和应用服务器等。Paas层可以提高在Web平台上利用的资源数量。

应用本发明提供的城市排水管网调蓄系统时，一体化调蓄装置101采集的数据通过远程监控终端102发送至云平台103，移动端104可以根据需要从云平台103下载数据。进而对于城市跨区域排水管网，人员或车辆无需接近现场即可获知前方道路积水等真实状况，从而便于让周边及关联交通支干线的人员及车辆提早规避。且便于管理单位或人员由云平台103获取需要的数据，进行借鉴和分析。

优选的，包括设置于多个不同地域的一体化调蓄装置101，进而能够实现跨区域信息的交互。多个一体化调蓄装置101采集的数据在云平台103汇总，供管理单位和规划单位借鉴参阅，便于数据分析，同时也给管理单位提供非现场维护的生命周期管理参考信息。对市政规划改进、日常运维均起到决策信息支撑的作用。

具体的，一体化调蓄装置101可以包括控制器、排水泵和传感器，控制器用于在上电启动后进行自检，并通过远程监控终端102与云平台103连接，以根据平云台的指令进入运行模式或异常处理模式。优选的，控制器每次重新上电启动运行后，均进入自检模式，即通过传感器获得当前的物理状态量，并通过RTU与云平台103进行同步连接；根据与云平台103的交互，决定控制器进入运行模式或异常模式处理模式；在控制器与云平台103连接失败时，根据自检结果自动进入运行模式或异常处理模式，并重新尝试与云平台103建立通讯连接。具体的自检过程如下：

Step0：设备互锁保护启动，即所有执行机构处于安全的停止状态；

Step1：检测各外部控制单元(如排水泵)状态；

Step2：检测各外部传感器单元(如液位)状态；

Step3：通讯通道检测，确认通讯链路状态；

Step4:若通讯失败(超时后)，则根据当前自检的状态，自动进入异常处理模式或运行模式，并启动与云平台103的数据同步线程(实时更新各状态寄存器缓存)；若通讯成功，则根据当前自检的状态，以及来自云平台103的指令，自动进入异常处理模式或运行模式，并启动与云平台103的数据同步线程(实时更新各状态寄存器缓存)。

进一步地，控制器还用于根据传感器的检测结果及云平台103经远程监控终端102发送的运行指令控制排水泵的启停及转速。具体控制过程如下：

若控制器在运行模式下，可以通过RTU接收/发送数据；并持续监测传感器状态(调蓄水池液位、备用发电机组油箱液位、备用电池电量、配电系统电流/电压、排水泵转速等)；根据传感器状态，以及来自RTU的控制命令/AI配置参数，进行对排水泵的启、停或调速控制；同时以传感器反馈状态激励和安全互锁保护逻辑优先级别高于云端下传控制命令优先级别的规约，控制器对排水泵/备用发电装置进行控制，并反馈给云平台103当前的执行状态。

进一步地，控制器用于在运行模式下、检测到并确认传感器反馈的异常信号时控制进入异常处理模式，并将异常状态通过远程监控终端102发送至云平台103。也就是控制器检测并确认传感器反馈异常(如传感器无反馈、配电系统电压跌落需启动备用发电机组、发电机组油箱液位已经到下阀值等)，需要停止正常状态下的运行控制过程，则控制器将切换至异常处理模式，但仍保持RTU的通讯，并把异常状态上传至云平台103。

优选的，控制器确认进入异常处理模式，将首先确认停止排水泵的控制使能，并同时确认控制备用发电装置的工作状态，以及采取其他保护设备/人员安全的必要措施；若RTU通讯连接无法正确建立，优先地，控制器将先进入异常处理模式，之后再尝试通过RTU与云平台103的状态同步，即控制器将优先本地的”问题处置”，在异常确认的第一时间，进入异常模式。

需要说明的是，若控制器通过RTU不能与云平台103建立通讯连接，而其他涉及现场控制单元(如排水泵)/或状态传感器(液位)均未发生异常时，控制器不会进入异常处理模式，而是间断性的尝试与云平台103从新建立联系，同时系统会依靠云平台103的通讯心跳连接的确认机制获得此类问题的报警，并由云平台103推递报警信息给运维管理人员。优选的，控制器可以具有防止误报警的检测机制，并且针对不同的报警激励，将会有对应的处置措施。

更进一步地，控制还用于在异常处理模式解除时，重新进入自检模式，异常处理模式无法自动解除时，则控制排水泵停止运行，且上传异常信息至云平台103。也就是当异常处置模式被解除(人工解除后从新上电/控制器已自动切换为备用发电机组供电状态，且自动运行条件已满足)，则控制器从新进入自检状态；若异常处置模式无法依靠控制器自动进行解除(如部件损坏，需要现场维修)，则控制器将停留在该模式下，同时控制器将对外部设备下达保护指令，确保外部设备(如排水泵)等机电执行机构在不具备运行条件的情况下停止运行。此种情况下，控制器将上传异常信息给云平台103，请求现场维护处理，若通讯连接不上，控制器将采取间断性重复同步的请求方式与云平台103建立通讯连接，同上述的处理机制。

若在运行模式中，控制器接收到云平台103的控制命令/AI配置参数，满足传感器反馈状态激励和安全互锁保护逻辑优先级别高于云端下传控制命令优先级别的规约，则控制器予以执行，并反馈确认执行状态。

在上述实施例的基础上，一体化调蓄装置101还包括备用发电装置和供电模块，控制器用于在市电检测正常且备用发电装置准备就绪时，控制由市电供电；而当市电低于阈值时控制由备用发动装置供电。也就是控制器还用于配电系统和备用发电装置的切换，具体切换过程如下：

控制器上电启动运行后，先进行自检模式，通过传感器获取的设备状态，并通过RTU与云平台103进行同步连接；根据与云平台103的交互，决定控制器进入运行模式或异常模式处理模式；

当控制器处于运行模式时，市电检测正常，且备用发电装置都准备就绪时，一体化调蓄装置总电源由市电提供电源，备用发电装置保持启动准备状态，当市电跌落低于阀值，市电停止向一体化调蓄装置供电，一体化调蓄装置供电准备由备用发电机装置提供；

控制器通过RTU与云平台103进行同步连接，当云平台103有控制命令需要启动泵时，备用发电机装置的备用发动机自动启动，如备用发电机三次均不能启动，控制器转入异常模式处理模式；备用发电机正常启动后，如云平台103有控制命令停止泵时，发电机延时停止；

备用发电机正常启动后，通过传感器获取发电机状态参数给控制器，当备用发电机参数异常时，如需备用发电机停止运行，停止备用发电机，控制器转入异常模式处理模式；

备用发电机运行过程中市电恢复正常，停止备用发电机运行，转为市电供电；

云平台103没有控制命令需要启动泵，但不间断电源(UPS)对控制器供电低于阀值，UPS有充电要求时，备用发电机装置的备用发电机自动启动，如备用发电机三次均不能启动，控制器转入异常模式处理模式，并报警停机；备用发电机启动完成对UPS充电后，备用发电机停止运行。

当控制器处于异常模式处理模式时，市电检测正常，且备用发电装置都准备就绪时，一体化调蓄装置总电源由市电提供电源，备用发电装置保持启动准备状态，当市电跌落低于阀值，市电停止向一体化调蓄装置供电，一体化调蓄装置供电准备由备用发电装置提供；

UPS对控制器供电低于阀值，UPS有充电要求时，备用发电机装置的备用发电机自动启动，如备用发电机三次均不能启动，控制器报警停机；备用发电机启动完成对UPS充电后停止备用发电机；

备用发电机运行过程中市电恢复正常，停止备用发电机运行，转为市电供电；

控制器与云平台103通讯失败，控制器检测有启泵要求，备用发电机装置的备用发电机自动启动，如备用发电机三次均不能启动，控制器报警，不再启动备用发电机；备用发电机正常启动后，如控制器有控制命令停止泵时，发电机延时停止；

具体的，一体化调蓄装置101还包括不间断电源，控制器包括报警模块，用于在控制器处于异常处理模式、市电低于阈值、备用发电装置的油位处于低位或故障而停机，不间断电源的电池耗尽电量前报警。也就是当控制器处于异常模式处理模式，市电跌落低于阀值，如备用发电装置油位处于低位或备用发电装置设备故障，不启动备用发电机，并在UPS电池耗电完之前，设备报警，等待现场处理，UPS电池耗尽后，设备完全停机，不再与云平台进行通讯。

在上述各实施例的基础上，云平台103包括用于与一体化调蓄装置101建立连接的基础模块(Iaas层)、用于采集一体化调蓄装置101的数据并存储的服务模块(Paas层)、用于将服务模块生成的服务指令发送至移动端104的运营模块(Saas层)。优选的服务模块具有智能管理等功能。具体的，云平台103的paas层需要对链路进行数据采集、存储、管理、分析、推送，paas层与云平台103的saas服务对接，支持web和移动端104app的服务应用。

云平台103的运营模块，以标签和规则配置项的方式，对服务模块进行一体化调蓄装置AI规则的使能/选择，并对应服务模块可以同步丰富AI的学习或专家系统，以知识库叠加积累的方式，提高一体化调蓄装置的AI等级。

云平台103的服务模块与GIS系统进行对接，所有一体化调蓄装置均有可视化的地理坐标位置，并具备ID附属字段库，如设备型号、生命周期信息；

云平台103的运营模块支持多种对象，如管理单位、部件设备供应商、集成商、C端访客等。

进一步地，云平台103的服务模块可以包括用于采集一体化调蓄装置101的数据的采集单元和用于将采集单元获得的数据存储的数据库单元，且数据库单元根据服务模块的数据格式或反馈对上述数据进行更新。优选的，服务模块包括数据分析单元和反馈单元，分析单元用于数据管理和处理，并将处理结果发送至反馈单元，反馈单元用于向下行给设备反馈运算结果，同时也可以将服务模块的应用指令，下行发送至一体化调蓄装置101。具体如，云端Paas层开启WinService(n)(采集服务)，采集服务采用定时查询指定IP的方式；采集服务(n)获得来自ETSY(n)的数据包后，将通过MQ消息的方式，将该数据包存储到Mysql数据库中；此后Mysql数据库将生成，有关的数据索引列表和数据字段；Paas层中的数据解析服务线程(n)将会同时对Mysql中的数据进行处理，生成可以提供给Saas层应用(或反馈给ETSY(n))的数据格式，并从新存储在Mysql数据库中，然后Paas层根据MQ消息匹配的逻辑关系，将处理过后的数据下行推送给ETSY(n)，以完成MQ消息的闭环，并对数据库的读写指针更新，或根据Saas层的请求进行数据和状态反馈，同时更新对应消息处理状态在Mysql数据库的记录；前述采集服务(n)与数据解析服务线程(n)，均通过数据库操作API(n)实现对Mysql数据库的访问。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。