[发明专利]一种实时监测城市排水管道的系统及方法

权利要求书

1.一种实时监测城市排水管道的系统，其特征在于：包括水面高程测试装置，所述水面高程测试装置包括测试装置外罩和其内串联的储能电池和水压力传感器，所述水压力传感器上下两面分别为上压力测试面和下压力测试面；

所述水面高程测试装置通过信号传输系统将水压力传感器的输出信号传输到监控中心。

2.根据权利要求1所述的实时监测城市排水管道的系统，其特征在于：所述信号传输系统包括无线信号发射装置和无线信号接收装置，所述无线信号发射装置与水面高程测试装置线缆连接；所述无线信号发射装置通过无线信号接收装置与监控中心进行无线通信。

3.根据权利要求1所述的实时监测城市排水管道的系统，其特征在于：所述储能电池与一发电装置连接。

4.根据权利要求3所述的实时监测城市排水管道的系统，其特征在于：所述发电装置包括发电机、发电装置叶片、叶片罩和金属支架，多个所述发电装置叶片均匀分布在发电机上，发电装置叶片外设置叶片罩，发电机通过金属支架与测试装置外罩固定连接，所述发电机与储能电池电连接。

5.一种实时监测城市排水管道的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)通过带有两个测试面的水压力传感器测试管道系统检查井底部的水压力，水压力传感器将压力信息转换成电信号，

2)电信号通过线缆传输到管道系统检查井上部靠近其检查井井盖附近的无线信号发射装置；所述无线信号发射装置将接收到的信号通过无线通信，将信息传递给固定在地面上位于管道系统检查井附近的无线信号接收装置，无线信号接收装置通过有线数据传输系统将信号发送到监控中心；

3)所述监控中心通过对接收到的水压力信号进行分析计算得到管道系统检查井及整个排水管道系统内水位的情况。

6.根据权利要求5所述的实时监测城市排水管道的方法，其特征在于：步骤3)中对接收到的水压力信号进行分析计算得到管道系统检查井及整个排水管道系统内水位的情况的具体算法如下：通过水压力传感器的上下两个测试面分别测得所在位置处的水压力P₁和P₂，根据物理学知识可知P₁和P₂分别为：

P₁＝ρgh₁   (1)

P₂＝ρgh₂   (2)

式(1)、式(2)中的ρ—管道内液体的密度，g—重力加速度，h₁—水压传感器上测试面(附图中的‘G’)到液面顶部的高程差，h₂—水压传感器下测试面(附图中的‘H’)到液面顶部的高程差；

P₁和P₂的差值：

ΔP＝P₂-P₁＝ρgh₂-ρgh₁＝ρg(h₂-h₁)＝ρg×Δh   (3)

上式中ρ—管道内液体的密度，g—重力加速度，Δh—水压传感器上下两个测试面(附图中的‘G’和‘H’)的高程之差；

根据(3)式可得：

ρ=Δρg×Δh---(4)]]>

结合(1)(2)(4)式可得：

h1=P1ρg=P1×ΔPg2×ΔH---(5)]]>

h2=P2ρg=P2×ΔPg2×ΔH---(6)]]>

由于水压传感器上下两个测试面的绝对高程h₁₀和h₂₀在安装调试设备时可以精确测得(即两个测试面距离管道系统检查井底部的高度)，因此液面顶部的绝对标高H(即液面顶部到系统检查井底部的高度)为：

H1=h10+h1=h10+P1×ΔPg2×ΔH---(7)]]>

H2=h20+h2=h20+P2×ΔPg2×ΔH---(8)]]>

H=H1+H22---(9).]]>

7.根据权利要求5所述的实时监测城市排水管道的方法，其特征在于：所述水压传感器和无线信号发射装置所需要的电源由管道系统检查井内部安装的与水压传感器相连靠水流驱动的小型发电机所发电能提供。