排水管网监测体系的制作方法

本发明涉及排水监测领域，尤其涉及一种排水管网监测体系。

背景技术：

城镇化飞速发展，各方面设施逐渐完善。但是，“重地上、轻地下”“重建设、轻管理”长期存在，导致城镇地下排水管网系统尚不够完善，对管网情况尤其是运维情况不明已经成为排水系统提质增效的瓶颈，雨污合流、清污合流、管渠淤积、污水溢流、管网破损、管网实际排水能力、毒害气体浓度等具体情况不清已经成为当前污水处理提质增效、城市水环境改善以及城市水安全改善的重要制约因素，为此，急需建立一套可行的监测指标体系，以及时掌握管渠运行工况，科学指导管渠的正常运行。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种排水管网监测体系。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种排水管网监测体系，针对排水管网监测点位、监测指标、监测频次、监测方式尚无明确规定以及部分技术要求指标过多等实际情况，从水位、水量、水质、气体、积泥深度、管道结构安全、井盖位移及视频监测等方面构建了排水管网监测体系，包括：在污水管网、雨水管网、合流制管网的关键节点处设置水位、流量、水质监测点，在管道管网坡度低、流速低等关键节点处设置积泥深度监测点，在人员密集且易聚集有毒有害、易燃易爆气体的污水管网及化粪池处设置气体监测点，在路面沉降、山体滑坡等有结构安全风险处设置管道结构安全检测点，在人流密集地区、易冒溢地区等重要区域设置井盖位移监测点，在下穿道、隧道、下沉式广场等易产生内涝处应设置视频监测点；对水位、流量、水质、气体、井盖位移和视频监测点采用在线监测，对积泥深度和管道结构安全检测点采用人工定期检测；水质主要监测codcr、nh3-n、ss、ph值等指标，气体主要监测h2s、ch4等有毒有害、易燃易爆气体，管道结构安全主要检测管道破裂、变形及腐蚀等；监测频次根据各监测指标需求调整，将水位、流量、水质、气体、井盖位移、积泥深度、管道结构安全、井盖位移、视频信息通过在线传输为主和人工上传为辅的方式上传到远程终端进行管理，通过与远程终端存储的阈值信息进行比较，超过阈值范围进行报警。

优先的，包括：污水干管接入污水主干管检查井在污水干管检查井处设置水位、流量和水质监测点，污水主干管上每间隔akm处设置水位和流量监测点，所述a为正数，在污水主干管接入污水处理厂前的检查井处设置水位、流量和水质监测点，污水主干管、干管跨区交界处设置流量和水质监测点，污水主干管、干管位于水域内或水域常水位以下时管道入水体起终端及水体内每间隔bkm处设置水位监测点，所述b为正数，合流制管网溢流排水口处设置水位、流量和水质监测点，管径大于cm的雨水排口处设置水位、流量和水质监测点，所述c为正数，地块雨水排出口处设置水位监测点，低洼地区、下穿道等易积水处设置水位和视频监测点，雨水调蓄池内设置水位监测点，提升泵站前后设置流量监测点，截流井前后设置流量监测点，截流井后设置水质监测点，重点排水户排水处设置流量和水质监测点，污水厂尾水排水口处设置流量和水质监测点；在管道管网坡度低于d‰、流速低于em/s等关键节点处设置积泥深度监测点，所述d、e为正数；在人员密集且易聚集有毒有害、易燃易爆气体的污水管网及化粪池处设置气体监测点，在路面沉降、山体滑坡等有结构安全风险处设置管道结构安全检测点；在人流密集地区、易冒溢地区等重要区域宜设置井盖位移监测点，在下穿道、隧道、下沉式广场等易产生内涝处设置视频监测点。

优先的，包括：水位、流量日常监测频率不应大于fmin一次，所述f为正数，数据发送频率为gmin一次，所述g为正数，在降雨或溢流事件时，监测频率为hmin一次，所述h为正数，数据发送频率为imin一次，所述i为正数，在超过水位阈值时，监测频率为jmin一次，所述j为正数，数据发送频率与采样频率保持一致；水质监测指标codcr、nh3-n、ss监测频次通常设置为kh一次，所述k为正数，当发现水质状况明显变化或在发生污染事故期间，根据具体情况增加监测频次，情况不明时可将监测频率调整为lh一次；所述l为小于k的正数，ph值监测频次不应低于mmin一次，所述m为正数；气体监测响应时间(t90)ch4小于等于ns，所述n为正数，h2s小于等于os，所述o为正数；积泥深度监测频次不低于p年一次，所述p为正数，其中雨水干管、合流制干管、冲沟涵洞每年q月底前完成一次监测，所述q为正数；管道结构安全检测频次为污水主干管检测周期宜为r～s年，污水干管检测周期宜为t～u年，污水支管检测周期宜为v～w年，所述r、s、t、u、v、w为正数；井盖丢失、打开(或者关闭)情况下应在xs内立刻报警，所述x为正数；视频监控实时连续监控。

优先的，包括：水位、流量、水质、气体、井盖位移、摄像装置采用在线监测装置，其水位、流量、水质、气体、井盖位移传感器之一或组合信号发送端分别连接第2二极管正极和第6电阻一端，第2二极管负极连接第3二极管正极，第3二极管负极连接第8电阻一端，第8电阻另一端分别连接第2电容一端和第9电阻一端，第9电阻另一端分别连接第1放大器负极和第2电阻一端，第2电阻另一端连接第3电容一端，第3电容另一端接地，第2电容另一端分别连接第6电阻另一端和第7电阻一端，第7电阻另一端分别连接第1电阻一端和第1放大器正极，第1放大器输出端分别连接第1电阻另一端和第4电容一端，第4电容另一端连接单片机模数转换信号端；电源端连接第1电容一端，第1电容另一端连接第1二极管正极，第1二极管负极连接第3电阻一端，第3电阻另一端连接第5电阻一端，第5电阻另一端连接第4电阻一端，第4电阻另一端连接流量传感器电源输入端；

单片机信号输出端连接mcu信号接收端，mcu视频信号接收端连接摄像装置信号发送端，mcu信号输出端连接rs232总线，通过rs232总线与无线收发模块进行数据交互，从而将现场终端采集的数据发送到远程终端。

优选的，所述单片机为stc12c5a60s2。

优选的，所述mcu为at89c2051。

优选的，所述水位传感器为py201。

优选的，所述流量传感器包括：多普勒超声波流量计。

优选的，所述水质传感器包括：美国sensorex。

优选的，所述气体传感器为sk-600-ch4。

优选的，所述井盖位移传感器包括：zct215m-lbs-abus-e3-4505。

优选的，所述远程终端为大型服务器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

加强城镇排水管网运行状态的管理，提高城镇排水管网运营维护水平，科学判定污水处理提质增效成效，实现城市排水系统的灾情预判、应急处置、辅助决策等功能，倒逼问题管网整改，挤出干净水，拒绝高浓度水，避免鸠占鹊巢，对排水管网系统关键点位进行适当监测，可以起到事半功倍的作用。。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明排水管网监测示意图(不包含人工检测点)。

图2是本发明传感器连接示意框图。

图3是本发明电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明公开了一种排水管网监测系统，如图1和图2所示，包括：在污水管网、雨水管网、合流制管网的关键节点处设置水位、流量、水质监测点，在管道管网坡度低、流速低等关键节点处设置积泥深度监测点，在人员密集且易聚集有毒有害、易燃易爆气体的污水管网及化粪池处设置气体监测点，在路面沉降、山体滑坡等有结构安全风险处设置管道结构安全检测点，在人流密集地区、易冒溢地区等重要区域设置井盖位移监测点，在下穿道、隧道、下沉式广场等易产生内涝处应设置视频监测点；对水位、流量、水质、气体、井盖位移和视频监测点采用在线监测，对积泥深度和管道结构安全检测点采用人工定期检测；水质主要监测codcr、nh3-n、ss、ph值等指标，气体主要监测h2s、ch4等有毒有害、易燃易爆气体，管道结构安全主要检测管道破裂、变形及腐蚀等；监测频次根据各监测指标需求调整，将水位、流量、水质、气体、井盖位移、积泥深度、管道结构安全、井盖位移、视频信息通过在线传输为主和人工上传为辅的方式上传到远程终端进行管理，通过与远程终端存储的阈值信息进行比较，超过阈值范围进行报警，其中传输通过水位传感器、流量传感器、水质传感器、气体传感器、井盖位移传感器、摄像装置现场终端采集的数据上传到远程终端。

其中污水干管接入污水主干管检查井在污水干管检查井处设置水位、流量和水质监测点，污水主干管上每间隔akm处设置水位和流量监测点，所述a为正数，优选a为3～5，在污水主干管接入污水处理厂前的检查井处设置水位、流量和水质监测点，污水主干管、干管跨区交界处设置流量和水质监测点，污水主干管、干管位于水域内或水域常水位以下时管道入水体起终端及水体内每间隔bkm处设置水位监测点，所述b为正数，优选b为2，合流制管网溢流排水口处设置水位、流量和水质监测点，管径大于cm的雨水排口处设置水位、流量和水质监测点，所述c为正数，优选c为1，地块雨水排出口处设置水位监测点，低洼地区、下穿道等易积水处设置水位和视频监测点，雨水调蓄池内设置水位监测点，提升泵站前后设置流量监测点，截流井前后设置流量监测点，截流井后设置水质监测点，重点排水户排水处设置流量和水质监测点，污水厂尾水排水口处设置流量和水质监测点；在管道管网坡度低于d‰、流速低于em/s等关键节点处设置积泥深度监测点，所述d、e为正数，优选d、e分别为5、0.8；在人员密集且易聚集有毒有害、易燃易爆气体的污水管网及化粪池处设置气体监测点，在路面沉降、山体滑坡等有结构安全风险处设置管道结构安全检测点；在人流密集地区、易冒溢地区等重要区域宜设置井盖位移监测点，在下穿道、隧道、下沉式广场等易产生内涝处设置视频监测点。

其中水位、流量日常监测频率不应大于fmin一次，所述f为正数，优选f取15，数据发送频率为gmin一次，所述g为正数，优选g为60，在降雨或溢流事件时，监测频率为hmin一次，所述h为正数，优选h为1，数据发送频率为imin一次，所述i为正数，优选i为5，在超过水位阈值时，监测频率为jmin一次，所述j为正数，优选j为1，数据发送频率与采样频率保持一致；水质监测指标codcr、nh3-n、ss监测频次通常设置为kh一次，所述k为正数，优选k为2，当发现水质状况明显变化或在发生污染事故期间，根据具体情况增加监测频次，情况不明时可将监测频率调整为lh一次；所述l为小于k的正数，优选l为1，ph值监测频次不应低于mmin一次，所述m为正数，优选m为10；气体监测响应时间(t90)ch4小于等于ns，所述n为正数，优选n为35，h2s小于等于os，所述o为正数，优选o为40；积泥深度监测频次不低于p年一次，所述p为正数，优选p为1，其中雨水干管、合流制干管、冲沟涵洞每年q月底前完成一次监测，所述q为正数，优选q为3；管道结构安全检测频次为污水主干管检测周期宜为r～s年，污水干管检测周期宜为t～u年，污水支管检测周期宜为v～w年，所述r、s、t、u、v、w为正数，优选r、s、t、u、v、w为1、3、3、5、5、10；井盖丢失、打开(或者关闭)情况下应在xs内立刻报警，所述x为正数，优选x为5；视频监控实时连续监控。

其中监测系统中监测点布点详细符合下列要求：

水位、流量监测点

污水管网水位、流量监测点设置应符合下列规定：

污水干管接入污水主干管前、污水主干管接入污水处理厂前应设置监测点；污水主干管间隔3～5km处宜设置监测点，且不少于3个监测点；位于河道常水位以下的污水主干管、污水干管，管道入河起终端应设置监测点，并在间隔不大于2km处宜设置监测点。雨水管渠重要雨水排水口处和合流管网(含截流式合流、不完全分流及合流制管网，以下统称合流管网)溢流口处应设置水位、流量监测点。

其他应设置监测点的应符合下列规定：

低洼地区、下穿道等易积水处，调蓄池等市政调蓄设施内，地块雨水排出口处等应设置水位监测点；污水主干管、污水干管的跨行政区交界处，重点排水户排放污水与污水支管或干管的连接管上，截流堰(井)等截留设施前后，泵站前后，污水厂尾水排水口处等应设置流量监测点；其他有水位或流量监测需求处宜设置监测点。

另外，水位、流量监测点具体位置设置宜选择管道水流平稳、湍流程度较小、管内垃圾及漂浮物较少的直线井。

水质监测点

污水管网水质监测点设置应符合以下规定：

污水干管接入污水主干管前、污水主干管接入污水处理厂前应设置监测点；污水主干管、污水干管的跨行政区交界处应设置监测点。

雨水管渠重要雨水排水口处和合流管网溢流口处宜设置监测点。

重点排水户在取样检查井处应设置监测点。

污水厂尾水排水口应设置监测点。

截流堰(井)等截留进入后端排水设施处应设置监测点。

其中，上述水质监测点处监测指标应符合下列规定：

污水管网主要监测codcr(化学需氧量)、nh3-n(氨氮)、ss(悬浮物)、ph值等；雨水管渠重要雨水排水口处、合流管网溢流口处、截流堰(井)主要监测codcr、nh3-n、ss、ph值等；重点排水户除监测codcr、nh3-n、ss、ph值外，根据排水户类别增加特征监测内容；污水厂尾水排水口监测指标按《排污许可证申请与核发技术规范水处理(试行)》hj978执行；

积泥深度监测点应符合下列规定：

积泥深度监测点应根据排水管网坡度、流量、管径、建成投用时限及管网普查成果综合确定，并按5％的比例进行全覆盖非重复均匀抽测。以下位置应加强抽测：

管网坡度低于5‰的排水管渠；

流速低于0.8m/s的排水管渠；

餐饮、洗车等比较集中的临街门面雨水口及其连接管；

上次抽测及管网普查发现的污泥淤积较严重处。

气体监测点应符合下列规定：

位于步行街、广场等人员密集区，且易聚集有毒有害、易燃易爆气体的污水管网，宜按每300～500m设置1个监测点，主要监测指标为h2s(硫化氢)、ch4(甲烷)；位于学校、医院等人员密集区的化粪池(生化池)内应设置监测点，主要监测指标为h2s、ch4；位于交通要道等重要区域，且易聚集有毒有害、易燃易爆气体的污水管网，宜按每1～2km设置1个监测点，主要监测指标为h2s、ch4；污水泵站的格栅井下部、泵间底部等易聚集有毒有害、易燃易爆气体处应设置监测点，主要监测指标为h2s。

管道结构安全检测点及检测指标设置应符合下列规定：

排水管道应进行定期巡查及开展结构安全检测，以下位置应加强结构安全检测：

路面沉降、山体滑坡等易使管网破坏处；管网排查评估认为有结构安全风险处；非正常工况运行的污水管。管道结构安全检测主要指标为管道破裂、变形及腐蚀等，应符合《城镇排水管道检测与评估技术规程》cjj181相关规定。

井盖位移监测点设置宜符合下列规定：

人流密集地区、易冒溢地区等重要区域宜设置监测点；城市交通主干道检查井处宜设置监测点；装有监测仪器设备的检查井处宜设置监测点。

视频位移监测点设置宜符合下列规定：

下穿道、隧道、下沉式广场等易产生内涝处应设置视频监测点。

其中电路连接包括：

单片机水位信号接收端连接水位传感器信号发送端，单片机气体信号接收端连接气体传感器信号发送端，单片机流量信号接收端连接流量传感器信号发送端，单片机水质信号接收端连接水质传感器信号发送端，单片机压力信号接收端连接压力传感器信号发送端，单片机摄像信号接收端连接摄像装置信号发送端，单片机信号发送端连接无线收发模块信号接收端，无线收发模块无线连接远程终端。

其中，如图3所示，传感器信号发送端分别连接第2二极管正极和第6电阻一端，其传感器为水位传感器、流量传感器、水质传感器、气体传感器、井盖位移传感器之一，第2二极管负极连接第3二极管正极，第3二极管负极连接第8电阻一端，第8电阻另一端分别连接第2电容一端和第9电阻一端，第9电阻另一端分别连接第1放大器负极和第2电阻一端，第2电阻另一端连接第3电容一端，第3电容另一端接地，第2电容另一端分别连接第6电阻另一端和第7电阻一端，第7电阻另一端分别连接第1电阻一端和第1放大器正极，第1放大器输出端分别连接第1电阻另一端和第4电容一端，第4电容另一端连接单片机模数转换信号端，电源端连接第1电容一端，第1电容另一端连接第1二极管正极，第1二极管负极连接第3电阻一端，第3电阻另一端连接第5电阻一端，第5电阻另一端连接第4电阻一端，第4电阻另一端连接传感器(其对应的水位传感器、流量传感器、水质传感器、气体传感器、井盖位移传感器之一)电源输入端，单片机信号输出端连接mcu信号接收端，mcu摄像信号接收端连接摄像装置信号发送端，mcu信号输出端连接rs232总线，通过rs232总线与无线收发模块进行数据交互，从而将现场终端采集的流量数据发送到远程终端。

而且对于其他传感器都是采用类似的电路设计接入单片机进行模数转换，并通过无线收发模块进行数据传输操作。

上述pcb电路设备通过ip68防水设计，能够长时间进行数据采集工作。

其中监测系统监测阈值符合下列要求：

所述摄像装置安装于下穿道、隧道、下沉式广场等易产生内涝处，实时监测现场是否内涝情；

每隔一定时间获取排水管网水位信息，当污水管网内运行水位发生突变及超过最大设计充满度对应的水位时，雨水管渠(重要雨水排水口)内旱季水位突变时作为超过阈值的判定：超过阈值时，报警且提高排水管水位信息的采集频率，另外在远程终端将高亮显示；

排水管渠积泥深度阈值为管内径或渠净高度的1/5，人工检测超过阈值范围的管渠上报监测终端；

每隔一定时间获取排水管网水质信息，当污水管网水质控制指标超过下表阈值时，旱季重要雨水排水口及溢流口处ss、ph值、codcr、nh3-n阈值分别超过100mg/l、6-9、100mg/l、8mg/l时，报警并提高监测频次。另外在远程终端将高亮显示。

污水管网水质控制指标阈值

通过井盖位移传感器获取窨井盖位移信息信息，将不同地点的窨井盖位移信息进行收集，形成窨井盖位移信息地图，在远程终端展示，当窨井盖发生位移变化时，比如打开或者搬离原位的状况，在远程终端将高亮显示；

通过气体传感器对有害气体进行实时监测，气体监测信息超过下表规定的阈值是，进行报警，并在远程终端将高亮显示；

常见有毒有害、易燃易爆气体的浓度和爆炸范围

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。