[实用新型]排水管网水力参数和水质数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种排水管网水力参数和水质数据采集系统，涉及排水管网检测领域，特别涉及排水管网水深、流速、流量和水质参数的采集。

背景技术

近几年，随着极端天气现象的加剧，我国许多城市都出现了不同程度的内涝，造成了严重的损失，城市排水系统关系到城市的安全。很多城市都不同程度的存在排水管网管道拥堵、管线沉降、污水偷排等问题。排水管道的水流速度、流量、水深和水质都是排水管网的管理需要检测的主要参数。但传统的监测维护方法往往依靠人工巡视，效率低、成本高。现有技术检测排水管道的流量，主要是在排水检查井内，采用转叶流速仪测定水流速度，再根据水深计算过水断面和流量。这种接触式流速计，是人工将流速计放置在检测的水中检测流速，由于排水管道含有泥砂、悬浮固体等，接触式流速计不适用于排水管道在线监测。排水管道的水位变化较大，内涝发生时可能漫出检查井至地面，电极式的水位计也不适用于排水管网探测水位。人工采集水样分析水质，不能全天候全时段地监测，一些不法企业往往夜间偷排废水，污染环境。

现有技术的超声波流速仪、流量仪和压力式水位探测技术都很成熟，也有许多排水管网在线检测方案。现有技术的超声波流速探测大致可分传播速度差法(时差法)、多普勒法等，时差法超声波流量仪通过超声波探测流体的流速，再通过流速和过流断面积计算流量。超声波流速仪的传感器安装位置和方法都有严格要求的，时差法超声波的发射和接收探头与被测介质之间是对称的，发射传感器发射的超声波通过水被接收传感器接收，再进行流速计算，流速计的精确度较高，换算出的流量精确度也较高。多普勒超声波流速计的发射和接收传感器可以安装在一起，通过超声波被水中的悬浮物等反射接受超声波，可以安装在水面之上用于超声波流速计不被水淹没的河道、排水渠等地方，但排水管道设计中雨水管道是按照满流设计的，很多时候雨量超过了管道的设计能力，会通过检查井溢流到路面形成内涝，内涝在线监测是排水管网智能管理的主要目的之一，安装在管顶的多普勒超声波流速计和液位计，只能探测未达到设计流量时的水位，对排水管网智能管理毫无意义。多普勒超声波流速计也可以安装在排水管道的底部或管道侧壁，但排水管道内的杂质较多，容易堵塞传感器，也影响排水管，因此这种侵入式的安装不适合排水管道的安装。

超声波用于流速检测的传播速度差法，超声波传感器的发射端和接收端成对安装，安装方式分为Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。排水管道的水位不断发生变化，管道呈非满流、满流、超过管顶的压力流几种状态，超声波传感器在排水管道内安装位置对实现排水管道流速检测至关重要。排水管道的流量是流速与有效过水断面面积的乘积，排水管道圆形过水断面面积随着水位呈非线性变化，排水管的水深h与管径D的比值称作充满度，充满度h/D是排水管道设计的一个主要参数，对管道流量影响很大，当水位在管道中心线以下时，水位每增加同样高度，过水断面的增加幅度逐渐加大，流量的增加幅度也逐渐加大；但水位在管道中心线以上时，水位每增加同样高度，过水断面的增加幅度逐渐减小，流量的增加幅度也逐渐减小。由于排水管道的特殊性，传感器的安装位置和方式既不能受水流的影响，也不能影响水流。目前，在水位不断变化的排水管道很少设置固定的传感器采集流速、流量等水力参数，一般只是在排水管道出口排入水体处设置堰板式流量计，在经常出现内涝积水点设置水位传感器监测水位。

现有技术的压力式水深传感器，是一种较好的无电极水深传感器，检测水深幅度大。但这种传感器是一种净水压力传感器，依靠水的不同深度在传感器上产生的不同压力换算出水深。在水流速度较快的排水管道内采用压力式水深传感器，水流速度会对压力产生影响，造成检测数据偏差；水质传感器一般集成多种水质参数检测为一体，被广泛应用于水体的水质监测，但安装位置也需要水流流动小，以减小对检测的影响。

随着现代探测技术和网路技术的发展，排水管网智能管理的需要，寻求适合排水管道内不受水流影响的传感器安装方式和数据传输途径，构建排水管网设置水流参数和水质数据的在线采集及传输系统非常必要。

发明内容