一种排水管道充满度测量装置及方法

本发明涉及管道充满度测量，尤其涉及一种排水管道充满度测量装置及方法。

背景技术：

1、为了监测城市排水管网运行情况，需要对排水管道充满度等水流参数进行实时监测，通过对水流数据分析即可分辨出管道内的淤积、过载、溢流、异常水入渗等问题。

2、现行的排水管道水流状况检测主要有光学摄像和管道声纳等方法，光学摄像和管道声纳检测方法对测量条件要求比较高，测量成本也较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种排水管道充满度测量方法及装置，解决现有技术中排水管道水流状况检测方法对测量条件要求比较高，测量成本也较高的问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种排水管道充满度测量装置，包括信号处理单元；所述排水管道设有传感器绝缘管壁；所述传感器绝缘管壁上配置有激励电极和信号测量电极；所述排水管道的顶端和底端分别配置有辅助电极；所述激励电极、信号测量电极和辅助电极分别电连接信号处理单元；所述激励电极配置于对应排水管道充满度10％以下的位置区间，所述信号测量电极配置于对应排水管道充满度10％-90％的位置区间。

4、结合第一方面，进一步的，所述激励电极为点电极，用于当输入有激励信号则输出恒流源电流至排水管道内液体；所述信号测量电极为长弧形电极，至少一对所述信号测量电极沿排水管道的内壁两侧分别设置，且信号测量电极的弧度与排水管道内侧壁弧度相适应。

5、第二方面，本发明提供了一种排水管道充满度方法，采用第一方面所提供的一种排水管道充满度测量装置，包括：

6、施加激励信号于激励电极，使其输出恒流源电流至排水管道内液体，获取恒流源电流的电压；

7、当所述恒流源电流通过激励电极流入排水管道内液体时，获取排水管道内信号测量电极测得的电压信号；

8、根据所述恒流源电流的电压和信号测量电极测得的电压获取排水管道充满度。

9、结合第二方面，进一步的，所述根据所述恒流源电流的电压和信号测量电极测得的电压获取排水管道充满度的公式为：

10、

11、式中，α为管道内液体充满度，k为由传感器实验标定的系数，v1为恒流源电流的电压，v2为排水管道内信号测量电极测得的电压。

12、结合第二方面，进一步的，还包括：

13、获取排水管道内传感器绝缘管壁上顶端与底端辅助电极之间的阻抗，根据所述阻抗大小，判断所测排水管道为满管状态或空管状态。

14、结合第二方面，进一步的，所述获取排水管道内传感器绝缘管壁上顶端与底端辅助电极之间的阻抗，根据所述阻抗大小，判断所测排水管道为满管状态或空管状态，包括：

15、当排水管道的顶端电极和底端电极间的阻抗趋于相对无穷大时，所测排水管道此时为空管状态；

16、当排水管道的顶端电极和底端电极间的阻抗趋于零时，所测排水管道此时为满管状态。

17、结合第二方面，进一步的，所述获取排水管道内传感器绝缘管壁上顶端与底端辅助电极之间的阻抗，包括：按间隔周期施加脉冲信号于排水管道的顶端电极和底端电极。

18、结合第二方面，进一步的，所述激励信号为正负交变的恒流源信号。

19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

20、本发明公开了一种排水管道充满度测量装置和方法，该装置通过在排水管道的传感器绝缘管壁上配置激励电极和信号测量电极测量排水管道内的水充满度，通过在排水管道的顶端和底端分别配置辅助电极判定排水管道内的状态，装置结构简单，成本较低。使用该装置进行的排水管道充满度测量方法可以对排水管道充满度等水流参数进行实时监测，通过对水流数据分析即可分辨出管道内的淤积、过载、溢流、异常水入渗等问题，简便实用且成本较低，测量条件要求较低，可用于城市排水管道的充满度测量。

技术特征：

1.一种排水管道充满度测量装置，其特征在于，包括信号处理单元；所述排水管道设有传感器绝缘管壁；所述传感器绝缘管壁上配置有激励电极和信号测量电极；所述排水管道的顶端和底端分别配置有辅助电极；所述激励电极、信号测量电极和辅助电极分别电连接信号处理单元；所述激励电极配置于对应排水管道充满度10％以下的位置区间，所述信号测量电极配置于对应排水管道充满度10％-90％的位置区间。

2.根据权利要求1所述的排水管道充满度测量装置，其特征在于，所述激励电极为点电极，用于当输入有激励信号则输出恒流源电流至排水管道内液体；所述信号测量电极为长弧形电极，至少一对所述信号测量电极沿排水管道的内壁两侧分别设置，且信号测量电极的弧度与排水管道内侧壁弧度相适应。

3.一种排水管道充满度测量方法，采用权利要求1-2任一项所述的排水管道充满度测量装置，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的排水管道充满度测量方法，其特征在于，所述根据所述恒流源电流的电压和信号测量电极测得的电压获取排水管道充满度的公式为：

5.根据权利要求3所述的排水管道充满度测量方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的排水管道充满度测量方法，其特征在于，所述获取排水管道内传感器绝缘管壁上顶端与底端辅助电极之间的阻抗，根据所述阻抗大小，判断所测排水管道为满管状态或空管状态，包括：

7.根据权利要求6所述的排水管道充满度测量方法，其特征在于，所述获取排水管道内传感器绝缘管壁上顶端与底端辅助电极之间的阻抗，包括：按间隔周期施加脉冲信号于排水管道的顶端电极和底端电极。

8.根据权利要求3所述的排水管道充满度测量方法，其特征在于，所述激励信号为正负交变的恒流源信号。

技术总结
本发明公开了一种排水管道充满度测量装置及方法，属于管道充满度测量技术领域，包括信号处理单元；排水管道设有传感器绝缘管壁；传感器绝缘管壁上配置有激励电极和信号测量电极；排水管道的顶端和底端分别配置有辅助电极；激励电极、信号测量电极和辅助电极分别电连接信号处理单元；施加激励信号于激励电极，使其输出恒流源电流至排水管道内液体，获取恒流源电流的电压和排水管道内信号测量电极测得的电压信号，并获取排水管道充满度。本发明解决了现有技术中排水管道水流状况检测方法对测量条件要求比较高，测量成本较高的问题，测量方法简便实用、成本较低，测量装置结构简单、易于维护，可用于城市排水管道的充满度测量。

技术研发人员：卫开夏,莫雨柔,丁贤富,谢美芸
受保护的技术使用者：南京晓庄学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15