地下排水管道的监控系统的制作方法

本实用新型属于智能控制技术领域，特别是涉及一种地下排水管道的监控系统。

背景技术：

城市的地下排水管道是城市生命线的重要组成部分，其安全运行对于城市的经济社会健康发展意义重大。然而，现有技术中城市地下排水管道存在以下问题：

1、泄漏、堵塞不易发现：有时漏水、堵塞出现在地底下，不易发现，如果不及时制止，会造成越来越严重的后果。

2、发现泄漏、堵塞的滞后性：当排水管道因各种原因出现爆管时，只有等大量的水漫过地面，这时只能依赖市民拨打电话反映才能知晓，非常被动。

3、抢修难度大，对地物的改变等情况不能够及时更新，导致即使得到反映，也不能及时的找到漏水地点，增加了抢修难度；即使发现了破损地点，也难以很快将管道修复。

4、城市内涝频发，缺乏有效的实时监测系统，不能及时监测发现排水管道的满管状态，无法启动预警和疏导机制，造成城市内涝。

因此，现有的地下排水管道技术存在着因无法做到实时监控，导致不能及时发现异常现象而造成不必要损失的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种地下排水管道的监控系统，旨在解决现有的地下排水管道技术存在着因无法做到实时监控，导致不能及时发现异常现象而造成不必要损失的问题。

本实用新型提供了一种地下排水管道的监控系统，所述监控系统包括：

主控模块、监控模块、压力形变感测模块、温度感测模块、流速流量监测模块以及气体检测模块；

所述主控模块的第一接收端接所述压力形变感测模块的输出端，所述主控模块的第二接收端接所述温度感测模块的输出端，所述主控模块的第三接收端接所述流速流量监测模块的输出端，所述主控模块的第四接收端接所述气体检测模块的输出端，所述主控模块的输出端接所述监控模块的接收端；

所述主控模块控制所述压力形变感测模块对所述地下排水管道的压力形变进行检测，控制所述温度感测模块对所述地下排水管道的温度进行检测，控制所述流速流量监测模块对所述地下排水管道的水流速度和水流流量进行检测，以及控制所述气体检测模块对所述地下排水管道的气体浓度进行检测；并且所述主控模块将获取到的所述压力形变、所述温度、所述水流速度和水流流量以及所述气体浓度传输给所述监控模块，以便所述监控模块进行监控显示。

综上所述，本实用新型提供了一种地下排水管道的监控系统，通过对地下排水管道的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度进行检测，并将获取到的各个参量传输给监控模块，以便监控模块进行监控显示，由此实现了对地下排水管道的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度进行实时监控的效果，并且能及时发现异常现象，以便工作人员及时维修和记录，避免不必要的损失，因此解决了现有的地下排水管道技术存在着因无法做到实时监控，导致不能及时发现异常现象而造成不必要损失的问题。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种地下排水管道的监控系统的模块结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种地下排水管道的监控系统的具体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例的一种地下排水管道的监控系统，通过主控模块控制压力形变感测模块对地下排水管道的压力形变进行检测，控制温度感测模块对地下排水管道的温度进行检测，控制流速流量监测模块对地下排水管道的水流速度和水流流量进行检测，以及控制气体检测模块对地下排水管道的气体浓度进行检测；并且主控模块将获取到的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度传输给监控模块，以便监控模块进行监控显示。由此实现了对地下排水管道的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度进行实时监控的效果，并且能及时发现异常现象，以便工作人员及时维修和记录，避免不必要的损失。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本实用新型提供的一种地下排水管道的监控系统的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

上述一种地下排水管道的监控系统，包括主控模块101、监控模块106、压力形变感测模块102、温度感测模块104、流速流量监测模块105以及气体检测模块103。

主控模块101的第一接收端接压力形变感测模块102的输出端，主控模块101的第二接收端接温度感测模块104的输出端，主控模块101的第三接收端接流速流量监测模块105的输出端，主控模块101的第四接收端接气体检测模块103的输出端，主控模块101的输出端接监控模块106的接收端。

主控模块101控制压力形变感测模块102对地下排水管道的压力形变进行检测，控制温度感测模块104对地下排水管道的温度进行检测，控制流速流量监测模块105对地下排水管道的水流速度和水流流量进行检测，以及控制气体检测模块103对地下排水管道的气体浓度进行检测；并且主控模块101将获取到的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度传输给监控模块106，以便监控模块106进行监控显示。

作为本实用新型一实施例，上述监控模块106设有监控屏幕，该监控屏幕可对压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度进行显示，方便工作人员查看，以便工作人员及时跟踪与记录。

图2示出了本实用新型提供的一种地下排水管道的监控系统的具体结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，上述主控模块101包括主板1011、键盘接口板1012、串口通信板1013以及报警接口板1014；

主板1011的第一接收端、第二接收端、第三接收端以及第四接收端分别为主控模块101的第一接收端、第二接收端、第三接收端以及第四接收端，主板1011的第一输出端接键盘接口板1012的输入端，主板1011的第二输出端接串口通信板1013的输入端，串口通信板1013的输出端为主控模块101的输出端，主板1011的第三输出端接报警接口板1014的输入端；

键盘接口板1012用于与键盘及多媒体计算机串口连接，并将接收到的操作指令传输给主板1011，以便主板1011控制压力形变感测模块102、温度感测模块104、流速流量监测模块105以及气体检测模块103进行检测；串口通信板1013用于主板1011与监控模块106进行通信连接，报警接口板1014用于监控系统报警联动。

当键盘发出操作指令后，键盘接口板1012进行数据格式转换，把操作指令传输给主板1011进行处理，主板1011根据指令码，通过串口通信板1013，控制切换模块或电视监控系统的终端控制器，发出相应的切换或控制命令。

作为本实用新型一实施例，上述压力形变感测模块102具体包括光纤探头和脉冲发射器。

针对地下排水管道的压力形变，采用振动监测的方式进行。OFAM-50系统是一种基于光时域反射技术(OTDR)和光纤干涉技术发展而成的先进的光纤传感技术，通过光时域反射技术做到精确的定位，结合后端数据分析处理模块，实现对振动的有效监测，同时可对振动类型进行识别。它同时具有光时域反射技术定位精度高和光纤干涉技术灵敏度高的特点

当外界有振动作用于传感光缆时，引起光缆中纤芯发生形变，导致纤芯长度和折射率发生变化，导致光缆中光的相位发生变化。当光在光缆中传输时，由于光子与纤芯晶格间发生作用，不断向后传输瑞利散射光。当外界有振动发生时，背向瑞利散射光的相位随之发生变化，这些携带外界振动信息的信号光，反射回系统主机时，经光学系统处理，将微弱的相位变化转换为光强变化，经光电转换和信号处理后，进入计算机进行数据分析。系统根据分析的结果，判断入侵事件的发生类别(人为外界破坏或背部自行断裂)，并确认扰动位置。

布里渊散射光频移的大小决定于声波速度。由于传感光纤感受的温度和应变会影响光纤内部的声波速度，因此可以通过测量布里渊频移来得到传感光纤感受的温度或应变。另一方面，布里渊散射光的强度也受温度和应变的影响，所以通过测量布里渊散射光的频移和强度变化，并且解调就可同时测量传感光纤感受的温度和应变。

该系统采用超窄脉冲光作为种子源，注入到光纤中，系统采集光纤中的后向瑞利散射光。当光纤链路中有扰动发生时，系统所采集的后向瑞利散射光的折射率发生了改变，导致了在该位置处光相位发生了变化，从而导致了散射光光强的变化。系统通过实时检测光强，将前后两个信号光强进行对比，当光强有变化时，给出实时报警信号。并且通过计算注入光脉冲和接收到反射信号的时间差来判断引起光强发生变化的扰动位置。

当上述的形变数值超过形变的安全值2cm时，压力形变感测模块102发送形变程度信息(光强变化程度)及发生形变单位位置给主控模块101，主控模块101经计算(将光强变化转化为形变数据)显示于监控屏幕，以便工作人员及时维修和记录。

作为本实用新型一实施例，上述温度感测模块104具体包括温度检测器。

分布式光纤温度传感系统(DTS)是通过光纤作为传感器来测量温度的光学仪器。本实施例利用单根光纤同时实现温度检测和信号传输，综合利用光纤拉曼散射效应(Raman Scattering)和光时域反射测量技术(OTDR)来获取空间温度分布信息。该监控系统能够连接测量光纤沿线的温度分布情况，特别适用于长距离、大范围、高精度、多点的实时温度测量。

当上述的温度超过温度安全峰值60℃时，温度感测模块104发送反馈信号给主控模块101，主控模块101控制报警接口板1014发出警报信号，以便工作人员及时维修。

作为本实用新型一实施例，上述流速流量监测模块105具体包括水位计、流量计以及压力计。

依据明渠测流的流速面积法原理设计，测出流速即可得流量Q＝V·S(S为断面面积)。

1.流速测定：

测流速时，由水力推动旋桨式转子流速仪旋转，内置信号装置产生转数信号，由下面公式计算流速：

V＝[1/√(1+λL/d+ζ)]*√(2gHo)

式中，V：压力管道的流速,λ：管道的沿程阻力系数,L：管道长度,d：管内径,ζ：局部阻力系数,Ho：管道的作用水头。

2.流量的计算：

流量测定根据明渠流量测量的流速面积法，先测出流速再乘以断面面积即得流量。

上述监测到的数据由流速流量监测模块105通过光纤传感技术发送给主控模块101，主控模块101经计算(根据上述公式)显示于监控屏幕，以便工作人员及时维修和记录。

作为本实用新型一实施例，上述气体检测模块103具体包括气体探头和气体检测器。

根据Lambert--beer定律，甲烷气体在近红外波段的吸收特性，利用光纤传导技术，将随瓦斯浓度而变化的光强信息转化为线性输出的电信号。修正后的输出信号与瓦斯浓度关系为线性。采用激光器产生特定波长的光，光通过甲烷气体会产生吸收，吸收后的光经过光电处理模块，根据甲烷吸收线，通过计算得出甲烷的浓度。

当甲烷浓度超过安全峰值(瓦斯浓度超过1.0％或二氧化碳浓度超过1.5％)时，气体检测模块103通过光纤传感技术将甲烷浓度，气体体积发送给主控模块101，主控模块101通过将光线信息转换，把气体信息以数字的形式显示于监控屏幕，以便工作人员维修和记录。

结合上述图1和图2，上述一种地下排水管道的监控系统的工作原理如下：

首先，通过主控模块101控制压力形变感测模块102对地下排水管道的压力形变进行检测，控制温度感测模块104对地下排水管道的温度进行检测，控制流速流量监测模块105对地下排水管道的水流速度和水流流量进行检测，以及控制气体检测模块103对地下排水管道的气体浓度进行检测；并且主控模块101将获取到的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度传输给监控模块106，以便监控模块106进行监控显示。

当上述压力形变超过形变的安全值2cm或者温度超过安全峰值60℃或者水流速度和水流流量超过预设值或者瓦斯浓度超过1.0％或二氧化碳浓度超过1.5％时，主控模块101中的报警接口板1014会发出警报信号，以便工作人员及时采取防范措施，避免造成不必要的损失，实现了实时监控地下排水管道的效果。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种地下排水管道的监控系统，通过对地下排水管道的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度进行检测，并将获取到的各个参量传输给监控模块，以便监控模块进行监控显示，由此实现了对地下排水管道的压力形变、温度、水流速度和水流流量以及气体浓度进行实时监控的效果，并且能及时发现异常现象，以便工作人员及时维修和记录，避免不必要的损失，因此解决了现有的地下排水管道技术存在着因无法做到实时监控，导致不能及时发现异常现象而造成不必要损失的问题。本实用新型实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。