雨水及污水管网的运营监测系统和方法与流程

本申请实施例涉及城市管网设计领域，特别涉及一种雨水及污水管网的运营监测系统和方法。

背景技术：

埋设于地下的雨污水管网易于发生破损、淤积等现象，影响污水收集，严重的发生渗漏，污染河流和地下水、以及排污企业偷排难以发现。

传统的雨污水管网检测技术有直接目测法、反光镜检查法、潜水员检查法、cctv检测法、声纳检测法，透地雷达检测法、管道扫描与评价技术、多重传感器等。直接目测法、反光镜检查法、潜水员检查法等需要人工操作，检测需要一定的经验，结果准确性易受人主观因素的一定影响；cctv检测法检测设备昂贵，需要管道封堵抽水，检测时间长，检测费用高；声纳检测法设备昂贵，检测费用高。

此外，直接目测法、反光镜检查法、潜水员检查法、cctv检测法、声纳检测法等需要人员进入井内，或者将设备安放到井内，井内有毒有害气体易对人体伤害；透地雷达检测法、管道扫描与评价技术、多重传感器等检测技术的检测费用高。由此看来，相关技术中的管网检测技术需基于人工经验作业且设备成本较高。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种雨水及污水管网的运营监测方法，能够解决相关技术中的管网检测技术需基于人工经验作业且设备成本较高的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种雨水及污水管网的运营监测系统，所述雨水及污水管网的运营监测系统包括：监控主机、雨水井传感器、污水井传感器和排水监测装置，所述监控主机安装有数据分析模块；

所述雨水井传感器安装于雨水管网的各个雨水井处，所述雨水井传感器用于监测所述各个雨水井处的第一水位信息和第一水质信息，且用于通过无线方式将所述第一水位信息和所述第一水质信息发送至所述监控主机；

所述污水井传感器安装于污水管网的各个污水井处，所述污水井传感器用于监测所述各个污水井处的第二水位信息和第二水质信息，且用于通过所述无线方式将所述第二水位信息和所述第二水质信息发送至所述监控主机；

所述排水监测装置安装于排涝站和排污站，所述排水监测装置用于实时采集所述排涝站和所述排污站的水排信息，且用于通过所述无线方式将所述水排信息发送至所述监控主机；

所述监控主机用于接收所述雨水井传感器、所述污水井传感器和所述排水监测装置发送的信息，且用于通过所述数据分析模块对所述第一水位信息、所述第二水位信息、所述第一水质信息、所述第二水质信息和所述水排信息进行分析，得到管网数据报告，所述管网数据报告用于表示所述雨水及污水管网的管道运营数据和管道水排数据。

可选的，所述雨水及污水管网的运营监测系统还包括提升井检测器和提升站控制器，所述提升井检测器用于监测各个提升井的第三水位信息，所述提升站控制器用于根据所述第三水位信息和天气信息控制提升站的提升泵数值。

可选的，所述雨水井传感器安装于所述雨水井的上游管段和下游管段，所述污水井传感器安装于所述污水井的上游管段和下游管段；

所述监控主机还用于根据所述雨水井传感器发送的所述第一水位信息确定相邻雨水井的水位差值，且还用于根据所述相邻雨水井的水位差值分析所述雨水管网的所述管道运营数据，其中，所述第一水位信息包括所述相邻雨水井的上游管段和下游管段的水位值；

所述监控主机还用于根据所述污水井传感器发送的所述第二水位信息确定相邻污水井的水位差值，且还用于根据所述相邻污水井的水位差值分析所述污水管网的所述管道运营数据，其中，所述第二水位信息包括所述相邻污水井的上游管段和下游管段的水位值。

可选的，所述监控主机还用于根据所述雨水井传感器发送的所述第一水质信息确定所述各个雨水井的雨水井水质，且还用于根据所述各个雨水井的雨水井水质分析所述雨水管网的所述管道水排数据；

所述监控主机还用于根据所述污水井传感器发送的所述第二水质信息确定所述各个污水井的污水井水质，且还用于根据所述各个污水井的污水井水质分析所述污水管网的所述管道水排数据。

可选的，所述雨水井传感器、所述污水井传感器、所述提升井检测器和所述排水监测装置通过物联网平台与所述监控主机相连，所述监控主机通过所述物联网平台监测所述雨水井传感器、所述污水井传感器、所述提升井检测器和所述排水监测装置的运行情况，其中，所述雨水井传感器、所述污水井传感器、所述提升井检测器和所述排水监测装置分别预设有编号；

其中，所述雨水井传感器、所述污水井传感器、所述提升井检测器和所述排水监测装置分别安装有故障报警器，所述故障报警器用于主体损坏时向所述物联网平台发送故障信息，所述故障信息包括所述主体的编号和所述主体的地理位置信息，其中，所述主体包括所述雨水井传感器、所述污水井传感器、所述提升井检测器和所述排水监测装置。

可选的，所述管道运营数据包括管道堵塞数据、管道淤积数据和管道破损数据；所述管道水排数据包括目标工业点的水污染数据和水体质量检测数据。

另一方面，提供了一种雨水及污水管网的运营监测方法，所述方法适用于上述方面所述的雨水及污水管网的运营监测系统，所述方法包括：

所述雨水井传感器实时采集所述各个雨水井处的所述第一水位信息和所述第一水质信息，并通过所述无线方式将所述第一水位信息和所述第一水质信息发送至所述监控主机；

所述污水井传感器实时采集所述各个污水井处的所述第二水位信息和所述第二水质信息，并通过所述无线方式将所述第二水位信息和所述二水质信息发送至所述监控主机；

所述排水监测装置实时采集所述排涝站和所述排污站的所述水排信息，并通过所述无线方式将所述水排信息发送至所述监控主机；

所述监控主机接收所述雨水井传感器、所述污水井传感器和所述排水监测装置发送的信息，且通过所述数据分析模块对所述第一水位信息、所述第二水位信息、所述第一水质信息、所述第二水质信息和所述水排信息进行分析，得到所述管网数据报告。

可选的，所述监控主机根据所述雨水井传感器发送的所述第一水位信息确定相邻雨水井的水位差值，并根据所述相邻雨水井的水位差值分析所述雨水管网的所述管道运营数据；

所述监控主机根据所述污水井传感器发送的所述第二水位信息确定相邻污水井的水位差值，并根据所述相邻污水井的水位差值分析所述污水管网的所述管道运营数据。

可选的，所述监控主机根据所述雨水井传感器发送的所述第一水质信息确定所述各个雨水井的雨水井水质，并根据所述各个雨水井的雨水井水质分析所述雨水管网的所述管道水排数据；

所述监控主机根据所述污水井传感器发送的所述第二水质信息确定所述各个污水井的污水井水质，并根据所述各个污水井的污水井水质分析所述污水管网的所述管道水排数据。

可选的，所述监控主机根据所述排水监测装置发送的所述排涝站和排污站的水排信息，确定目标工业点的管道水排数据，所述目标工业点的管道水排数据包括目标工业点的水污染数据和水体质量检测数据；

所述监控主机根据所述目标工业点的管道水排数据判断所述目标工业点是否存在偷排和乱排行为。

本发明可以带来的有益效果：

本申请实施例中，针对现有技术的缺陷和不足，提供一种雨水及污水管网的运营监测系统和方法，前端采集数据，并通过后台监控主机自动判定管网情况，无需人工巡检，就能自动检测数据，可以自动分析雨污水管网情况，为雨污水管网的进一步细化检测提供方向，对雨污水管网的管养和维护以及监测排污企业的排放具有非常重要的意义。

附图说明

图1示出了本发明一个示例性实施例示出的雨水及污水管网的运营监测系统的实施图；

图2示出了本发明另一个示例性实施例示出的雨水及污水管网的运营监测系统的实施图；

图3示出了本发明一个示例性实施例示出的雨水及污水管网的运营监测系统与物联网平台进行关联的结构示意图；

图4示出了本发明一个示例性实施例示出的雨水及污水管网的运营监测方法的流程图；

图5示出了本发明另一个示例性实施例示出的雨水及污水管网的运营监测方法的流程图；

图6示出了本发明一个示例性实施例提供的监控主机的结构方框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在实施例之前，介绍一下当前的污水管理情况。随着处理规模的快速提升，我国污水处理行业的发展重点和政策方向已经从原先的“增量”走向“提质”，系统化、一体化进行污水处理的需求日益提升，水厂和管网的整合、工程建设和运营维护的融合已成为发展的趋势。本发明基于行业需求，运用系统化、科学化的综合管理措施来为全面解决污水处理方面问题提供完善的数据智能信息采集以及智能化报告生成，通过实现雨污水管网全覆盖、全收集、全处理的目标，为未来水体质量全面改善打下坚实基础，水环境治理是一项系统性工程，也是生态理念的先行示范，单纯通过提标改造，已无法解决目前水环境中存在的诸如工业点源直排、合流制管网的溢流污染、污染物排放不达标、黑臭水体、污水管道堵塞、渗漏、坍塌等问题。埋设于地下的污水管网易于发生破损、淤积、渗漏等现象，影响污水收集，严重的发生渗漏，污染河流和地下水、以及排污企业偷排难以发现。

本发明通过感测、传送、整合和分析城市运行核心系统(即雨水及污水管网系统)的各项关键信息，对公众服务、社会管理、产业运作等活动的各种需求做出智能的响应，构建城市发展的智慧环境，面向未来构建全新的城市形态。本发明旨在解决针对埋设于地下的雨污水管网易于发生破损、淤积、渗漏等现象，以及影响污水收集，甚者发生渗漏，为造成河流和地下水污染提前出现预警，以及解决排污企业偷排难以发现的问题。

实施例1

如图1所示，示出了本申请实施例提供的一种雨水及污水管网的运营监测系统的结构示意图。该运营监测系统包括监控主机、雨水井传感器、污水井传感器和排水监测装置，监控主机安装有数据分析模块。

首先，介绍雨水井传感器的安装与作业情况。雨水井传感器安装于雨水管网的各个雨水井处，雨水井传感器用于监测各个雨水井处的第一水位信息和第一水质信息，且用于通过无线方式将第一水位信息和第一水质信息发送至监控主机。

其次，介绍污水井传感器的安装与作业情况。污水井传感器安装于污水管网的各个污水井处，污水井传感器用于监测各个污水井处的第二水位信息和第二水质信息，且用于通过无线方式将第二水位信息和第二水质信息发送至监控主机。

再者，介绍排水监测装置的安装与作业情况。排水监测装置安装于排涝站和排污站，排水监测装置用于实时采集排涝站和排污站的水排信息，且用于通过无线方式将水排信息发送至监控主机。

进一步的，介绍监控主机的作业情况。监控主机用于接收雨水井传感器、污水井传感器和排水监测装置发送的信息，且用于通过数据分析模块对第一水位信息、第二水位信息、第一水质信息、第二水质信息和水排信息进行分析，得到管网数据报告，管网数据报告用于表示雨水及污水管网的管道运营数据和管道水排数据。

需要说明的是，各个传感器与监测装置均通过物联网方式由后端平台(包括监控主机)统一管理作业情况，如是否存在损坏情况、失去信号等等。

本申请实施例中，针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种雨水及污水管网的运营监测系统，通过在系统中布设多类传感器与监测装置，并与监控主机进行无线数据通信，可实现自动检测数据且可以自动分析雨污水管网情况，且通过数据分析模块可以实时生成数据报告，从而替代传统的人工巡检方法；前端采集数据，并通过后台监控主机自动判定管网情况，为雨污水管网的进一步细化检测提供方向，对雨污水管网的管养和维护以及监测排污企业的排放具有非常重要的意义。

实施例2

如图2所示，示出了本申请实施例提供的一种雨水及污水管网的运营监测系统的结构示意图。该运营监测系统除了包括监控主机、雨水井传感器、污水井传感器和排水监测装置之外，还包括提升井检测器和提升站控制器。

本申请实施例中，针对监控主机如何获取管道运营数据作进一步介绍：雨水井传感器安装于雨水井的上游管段和下游管段，污水井传感器安装于污水井的上游管段和下游管段；监控主机还用于根据雨水井传感器发送的第一水位信息确定相邻雨水井的水位差值，且还用于根据相邻雨水井的水位差值分析雨水管网的管道运营数据，其中，第一水位信息包括相邻雨水井的上游管段和下游管段的水位值；监控主机还用于根据污水井传感器发送的第二水位信息确定相邻污水井的水位差值，且还用于根据相邻污水井的水位差值分析污水管网的管道运营数据，其中，第二水位信息包括相邻污水井的上游管段和下游管段的水位值。

在一个示例中，如果相邻雨水井内水位差值满足水力梯度要求且水位差值在合理范围内，则说明该段管道较好，如第一雨水井上游管段的水位值与第二雨水井下游管段的水位值之差；如果上游检查雨水井内水位较高，下游检查雨水井内的水位较低，说明该段管存在淤积、堵塞等影响管道排水情况；如果相邻雨水井的水位相差较大，说明管道存在破损，有地下水等渗透到污水管网中。污水井的示例如上，不再赘述。

本申请实施例中，针对监控主机如何获取管道水排数据作进一步介绍：监控主机还用于根据雨水井传感器发送的第一水质信息确定各个雨水井的雨水井水质，且还用于根据各个雨水井的雨水井水质分析雨水管网的管道水排数据；监控主机还用于根据污水井传感器发送的第二水质信息确定各个污水井的污水井水质，且还用于根据各个污水井的污水井水质分析污水管网的管道水排数据。

在一个示例中，根据雨水井水质的管道水排数据检测出当前雨水井的水质情况，监控主机根据该数据做进一步分析，如根据目标雨水井的管道水排数据得到当前雨水井存在被污染的问题，则进一步定位至周围工业点进行排污检测。污水井的示例如上，不再赘述。

可选的，管道运营数据包括管道堵塞数据、管道淤积数据和管道破损数据；管道水排数据包括目标工业点的水污染数据和水体质量检测数据。如监控主机可以监测工厂排污管道的污染物进行数据分析，判断工厂是否存在偷排、乱排行为。

在本申请实施例中，雨水及污水管网的运营监测系统还包括提升井检测器和提升站控制器，提升井检测器用于监测各个提升井的第三水位信息，提升站控制器用于根据第三水位信息和天气信息控制提升站的提升泵数值。

在一个示例中，提升站控制器根据第三水位信息确定当前管网的水储量已满，则提升站控制器控制提升站提高提升泵数值，对满管进行一定量的抽水；在另一个示例中，提升站控制器根据第三水位信息确定当前管网的水储量处于中等水量，但根据天气信息得到近期有降雨，则进入提前预警状态，提升站控制器控制提升站提高提升泵数值，对满管进行一定量的抽水，为管道预留足够的存储量。

在本申请实施例中，根据实际需要，针对排污企业的排污井进行水质监测，能够及时发现企业的偷排、乱排的现象；本发明结合天气预报以及管道内现有水存量，提升站控制器自动判断水泵是否需要开启，以便应对即将到来的暴雨预留足够的储存空间，把城市内涝的可能降到最低。

实施例3

如图3所示，示出了本申请实施例提供的一种雨水及污水管网的运营监测系统与物联网平台进行关联的结构示意图。其中，运营监测系统包括如图2所示各个结构。

雨水井传感器、污水井传感器、提升井检测器和排水监测装置通过物联网平台与监控主机相连，监控主机通过物联网平台监测雨水井传感器、污水井传感器、提升井检测器和排水监测装置的运行情况，其中，雨水井传感器、污水井传感器、提升井检测器和排水监测装置分别预设有编号。

在一个示例中，各个污染小区范围内的雨水管网和污水管网下布设的雨、污水井传感器按照二进制进行编号，如编号0001至1111。其中，各个传感器不仅设有编号，物联网平台的数据单元还对应存储有各个编号对应的地理位置信息，以便监控主机可以直接根据编号获取个传感器和监测装置的地理位置。

其中，雨水井传感器、污水井传感器、提升井检测器和排水监测装置分别安装有故障报警器，故障报警器用于主体损坏时向物联网平台发送故障信息，物联网平台根据编号确定出对应的地理位置信息，并将包含地理位置信息的故障信号再发送至监控主机，最终，故障信息包括主体的编号和主体的地理位置信息，其中，主体包括雨水井传感器、污水井传感器、提升井检测器和排水监测装置。进一步的，监控主机还可以通过物联网平台对各个传感器和监测装置下发启动指令、停止采集指令、数据上报指令等等。

本申请实施例中，通过物联网平台的连接，可以对各个传感器和监测装置进行更大体系的统一管理与数据存储，缓解了监控主机对应的服务器侧的处理压力，为后续关于雨污水管网的智慧城市建设提供了有力保障。

另一方面，本发明还提供了一种雨水及污水管网的运营监测方法，该运营监测方法适用于上述实施例所述的雨水及污水管网的运营监测系统，其实施细节还可以参考上述实施例，下述实施例不再赘述，通过下述实施例进行介绍。

实施例4

如图4所示，示出了本申请实施例提供的一种雨水及污水管网的运营监测方法的流程示意图。

步骤401，雨水井传感器实时采集各个雨水井处的第一水位信息和第一水质信息，并通过无线方式将第一水位信息和第一水质信息发送至监控主机。

步骤402，污水井传感器实时采集各个污水井处的第二水位信息和第二水质信息，并通过无线方式将第二水位信息和二水质信息发送至监控主机。

步骤403，排水监测装置实时采集排涝站和排污站的水排信息，并通过无线方式将水排信息发送至监控主机。

步骤404，监控主机接收雨水井传感器、污水井传感器和排水监测装置发送的信息，且通过数据分析模块对第一水位信息、第二水位信息、第一水质信息、第二水质信息和水排信息进行分析，得到管网数据报告。

实施例5

如图5所示，示出了本申请实施例提供的另一种雨水及污水管网的运营监测方法的流程示意图。

步骤501，雨水井传感器实时采集各个雨水井处的第一水位信息和第一水质信息，并通过无线方式将第一水位信息和第一水质信息发送至监控主机。

步骤502，污水井传感器实时采集各个污水井处的第二水位信息和第二水质信息，并通过无线方式将第二水位信息和二水质信息发送至监控主机。

步骤503，排水监测装置实时采集排涝站和排污站的水排信息，并通过无线方式将水排信息发送至监控主机。

步骤504，监控主机根据雨水井传感器发送的第一水位信息确定相邻雨水井的水位差值，并根据相邻雨水井的水位差值分析雨水管网的管道运营数据。

步骤505，监控主机根据污水井传感器发送的第二水位信息确定相邻污水井的水位差值，并根据相邻污水井的水位差值分析污水管网的管道运营数据。

步骤506，监控主机根据雨水井传感器发送的第一水质信息确定各个雨水井的雨水井水质，并根据各个雨水井的雨水井水质分析雨水管网的管道水排数据。

步骤507，监控主机根据污水井传感器发送的第二水质信息确定各个污水井的污水井水质，并根据各个污水井的污水井水质分析污水管网的管道水排数据。

步骤508，监控主机根据排水监测装置发送的排涝站和排污站的水排信息，确定目标工业点的管道水排数据，目标工业点的管道水排数据包括目标工业点的水污染数据和水体质量检测数据。

步骤509，监控主机根据目标工业点的管道水排数据判断目标工业点是否存在偷排和乱排行为。

步骤510，监控主机实时获取天气信息，根据天气信息和雨水及污水管网的存储情况，判定是否需要启动提升站控制器工作。

需要说明的是，请参考图5，步骤504至步骤505、步骤506至步骤507、步骤508至步骤509、步骤510之间执行时无先后顺序的要求。

请参考图6，其示出了本发明一个示例性实施例提供的监控主机的结构方框图。该监控主机可以是智能手机、平板电脑、电子书、便携式个人计算机等安装有数据分析模块的电子设备。本发明中的监控主机可以包括一个或多个如下部件：处理器601、存储器602和屏幕603。

处理器601可以包括一个或者多个处理核心。处理器601利用各种接口和线路连接整个监控主机内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器602内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器602内的数据，执行监控主机的各种功能和处理数据。可选地，处理器601可以采用数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)、可编程逻辑阵列(programmablelogicarray，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器601可集成中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、图像处理器(graphicsprocessingunit，gpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；gpu用于负责屏幕603所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器601中，单独通过一块通信芯片进行实现。

存储器602可以包括随机存储器(randomaccessmemory，ram)，也可以包括只读存储器(read-onlymemory)。可选地，该存储器602包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitorycomputer-readablestoragemedium)。存储器602可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器602可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等，该操作系统可以是安卓(android)系统(包括基于android系统深度开发的系统)、苹果公司开发的ios系统(包括基于ios系统深度开发的系统)或其它系统。存储数据区还可以存储监控主机在使用中所创建的数据(比如电话本、音视频数据、聊天记录数据)等。

屏幕603可以为触摸显示屏，该触摸显示屏用于接收用户使用手指、触摸笔等任何适合的物体在其上或附近的触摸操作，以及显示各个应用程序的用户界面。触摸显示屏通常设置在监控主机的前面板。触摸显示屏可被设计成为全面屏、曲面屏或异型屏。触摸显示屏还可被设计成为全面屏与曲面屏的结合，异型屏与曲面屏的结合，本申请实施例对此不加以限定。

除此之外，本领域技术人员可以理解，上述附图所示出的监控主机的结构并不构成对监控主机的限定，终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，监控主机中还包括射频电路、拍摄组件、传感器、音频电路、无线保真(wirelessfidelity，wifi)组件、电源、蓝牙组件等部件，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的雨水及污水管网的运营监测方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的雨水及污水管网的运营监测方法。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请实施例所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。