[发明专利]一种实时监测城市排水管道的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及市政行业的管道检测监测领域，尤其是涉及一种实时监测城市排水管道的系统及方法。

背景技术

随着城市化进程的推进和极端气候现象的频发，城市排水系统发展相对滞后，一场大雨过后，城市里常常是一片泽国，一些局部区域总是被淹，这些已经严重威胁到人民的生命财产安全。若能对城市主要排水系统之一的市政雨水管道系统进行实时监控，就能及时掌握整个雨水管网系统的运行状况，出现问题及时预警，并采取相应应对措施，以保障城市排水安全。

目前针对城市排水管道系统的监控技术尚不是十分成熟，实时监控系统更是鲜见于各种城市雨水管网系统之中。目前相近的技术主要有：针对管道内部结构健康状况的管道机器人视频摄录检测、声呐检测、管道潜望镜检测等。这些检测都是通过将一些检测设备放入管道内部，通过人工判读检测图像(信号)，来判断管道的健康状况。无法满足对管道内部积水情况进行实时的智能化监测。部分学者提出了城市内涝实时监测系统，且探讨了通过在道路下方安装水深监测设备实现对淹没路段的实时监测。实际上由于道路上方的行人、车辆、积雪等荷载的影响可能会导致系统出现误判，导致系统可靠度降低。

由于我国市政排水管网大多建设于改革开放初期，许多管道的输送能力有限，面临扩容或修缮，而这些也需要管网在日常排水和行洪排涝时的实时监控数据。除此之外，实时监控系统的对于城市洪涝灾害的预警以及管道的日常维护工作均具有十分重要的意义。因此发明一种市政排水管道实时监测系统成为一个亟待解决的问题。

根据我国市政排水管道系统的现状，对其进行实时监控，尤其是对其内部流量的实时监控需要解决以下一些技术难题：

1.流量(液面)测试，如何对管道内部的水流进行实时监测是首先要解决的问题，由于排水管道内部常常伴有杂物，常规的测试设备(传感器)常常会由于这些杂物的存在而不能正常工作，如何开发出一种几乎不受管道内部水流中杂物干扰的传感测试设备是首先要解决的问题；另外需要注意的是这些测试设备不能够在管道内部形成明显阻碍水流的因素，那样会降低管道的排泄能力。

2.数据通讯系统，从管道系统内部实测的数据需要实时传输到监控中心，这样就需要解决数据从管道内部实时可靠地传输到地面并最终传输到控制中心的问题。

3.由于目前市政排水管线多分布于道路、广场下方，且管道系统内部及周围可能无法提供电源，这样就需要开发为管道内测试及信号传输系统供电的供电装置。

在解决以上技术问题的同时，要考虑我国市政管道系统目前的现状及城市发展现状，尽量在不影响目前城市运行的情况下能够建立起本监控系统且同时考虑成本造价问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种实时监测城市排水管道的系统，以实现管道系统检查井内液面高度的测试并排除了管道内杂物的干扰。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实时监测城市排水管道的系统，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。

进一步的，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。

进一步的，所述储能电池与一发电装置连接。

进一步的，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。

相对于现有技术，本发明所述的实时监测城市排水管道的系统具有以下优势：

(1)本发明通过在管网节点处的管道系统检查井安装具有两个测试面的水压传感器，巧妙地实现了对管道系统检查井液面高度的测试并排除了管道内杂物的干扰，并通过物联网相关技术实现了数据的实时传输；还通过自供电系统实现了管道系统检查井内设备的电源自给自足，无需额外提供供电系统，大大降低系统成本造价。

(2)本发明可以为城市洪涝灾害预警，为管网的日常维护提供支持，同时也可积累大量管网运行数据，为城市管网改造和设计提供可信赖的科学依据。

本发明的另一目的在于提出一种实时监测城市排水管道的方法，能够为城市雨水管网的日常维护、城市防洪减灾及管网的后期改造升级提供科学依据，具有重大实际意义。