一種市政污水管道淤堵自動檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，構建井內終端系統、信息傳輸系統、接收顯示系統，其中井內終端系統采集的井內水位信息通過信息傳輸系統發送至接收顯示系統中的服務器，服務器對數據進行分析，判定在何處出現淤堵，并通知相關人員進行維修。本發明節省了市政人員大量的人力。將解決問題變被動應對為主動預控、變局部關注為系統監控，大幅度提高污水井淤堵檢測能力。
【專利說明】
一種市政污水管道游堵自動檢測方法
技術領域
[0001] 本發明涉及市政污水井系統領域，具體是一種市政污水管道淤堵自動檢測方法。
【背景技術】
[0002] 城市排水管網系統是重要的城市基礎設施，也是未來城市化進程中不可忽略的重要部分。其任務是收集和輸送城市污水、城市降水產生的徑流，它具有保護環境和城市減災雙重功能。作為城市水污染衛道士的污水管網，是排水系統中的一個重要組成部分，承載著污水的收集和處理的關鍵工作，是污水收集和集中處理的關鍵，是保護水資源和改善環境的必要手段。但對于我國來說，由于城市建設起步晚、經濟水平不均衡、對污水的管理方式相對落后，致使城市污水管網的建設受到影響，其設計和管理也跟不上城市化進程中人們對污水治理的客觀需求。
[0003] 污水管道擔負著企業廢水、居民生活污水排出的重任，一旦管道堵塞，就需要盡快疏通，但由于污水管道連通城市各個角落，一處被堵后，可能其他多個地方都受到影響。而當污水井淤堵，污水溢出外泄，現有的解決方式是依靠市政人員定期排查或居民的發現，再通知相關維修人員維修，造成接收報警信息滯后情況，淤堵現象不能及時處理，給路人帶來不必要的麻煩，也耗費大量的人力物力。同時，也對河流等造成污染，也會對周邊企業與居民生活造成影響。一種更加智能的污水井淤堵處理方法的研究刻不容緩。通過引進污水管網科學化建設和先進的管理模式，更好地應對污水井突發故障，為我國水資源的環保貢獻力量。因此一種市政污水管道淤堵自動檢測方法對城市的健康發展有著重大的意義。
[0004]
【發明內容】
本發明的目的是提供一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，以解決現有技術污水井淤堵無法預警、報警滯后、耗費大量人力的問題。
[0005] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:
一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:在各個市政污水井中安裝超聲波液位傳感器，由各個污水井中的超聲波液位傳感器構成井內終端系統；
在地理位置相近的若干個污水井外安裝一臺路由器，該路由器與所在地理位置中各個超聲波液位傳感器通訊連接，按地理位置每間隔一定距離安裝一個自帶藍牙模塊的協調器，該協調器與對應距離范圍中各個路由器通訊連接，且每個協調器處還安裝連接有S頂卡的單片機，單片機與對應的協調器通訊連接，由各個路由器、協調器、協調器對應的單片機構成信息傳輸系統；
在遠程構建服務器，服務器中建立有數據庫，數據庫中至少包含各個污水井所在地理位置的地圖信息、經煒度信息、GPS信息、正常污水井內液位高度信息、各個污水井的總體污水正常水流動向圖，以及各個污水井海拔信息，該服務器與各個單片機通訊連接，井內終端系統中各個超聲波液位傳感器分別采集所在污水井的水位數據，并將水位數據傳送至所在地理位置中安裝的路由器，同一距離范圍內的路由器與對應的協調器之間組建成ZigBee網絡，且路由器將水位數據通過ZigBee網絡傳送至對應的協調器，每個協調器通過藍牙模塊將水位數據傳送至對應的單片機，最后由單片機將水位數據通過3G或4G網絡發送至服務器；
服務器自動分析相鄰污水井水位數據，根據井內終端系統監測到的水位值和存儲在數據庫中的海拔信息，計算出每個污水井的絕對液位高度，同時計算相鄰污水井之間液位差，當出現異常時，相鄰污水井之間液位差會大于設定的閾值，此時進一步分析出現異常的相鄰污水井上游的污水井液位與下游的污水井液位，若上游污水井液位整體均大于下游污水井液位，判定在出現異常的相鄰污水井之間存在淤堵。
[0006]所述的一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:在遠程還構建有移動終端或PC終端，所述服務器與移動終端或PC終端通訊連接，由服務器、移動終端或PC終端構成接收顯示系統。
[0007]所述的一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:服務器中設定正常流向情況下的液位值，通過數據分析自動生成水流動向指示，當出現某段液位關系異常時，生成的水流動向圖與正常流向圖不一致，則判定在流向相異節點處出現淤堵。
[0008]所述的一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:服務器中對每個污水井分別分配唯一的ID號，并在地圖上標注顯示，服務器分析各種數據判斷污水井的管道是否堵塞，若堵塞則在地圖上標示其物理位置，并通知相關維修人員。
[0009]本發明對城市的污水井分配唯一的ID號，在地圖上標注顯示，同時采集并保存每口污水井的基本地理信息，包括經瑋度、海拔高度，以及正常液位高度、正常水流動向情況。
[0010]本發明污水井內含超聲波液位傳感器，實時收集井內水面信息，并由終端通過ZigBee網絡發送至路由器，再發送至協調器。
[0011]本發明協調器將接收到的周邊各個污水井的液位信息通過藍牙發送至單片機+S頂卡，通過3G/4G將信息發送至服務器。
[0012]本發明服務器自動分析污水井水位信息，根據其海拔高度，計算每個污水井的絕對液位高度，同時計算相鄰污水井的液位差，分析是否出現異常；自動分析生成水流動向圖，與存儲在數據庫中正常的水流動圖比較，分析判斷是否發生淤堵。
[0013]本發明通過服務器判斷出的可能發生淤堵的污水井，則在地圖上顯示其位置，并通知相關人員進行維修。
[0014]本發明優點為:
在現有城市污水井的物理基礎上，設置超聲波液位傳感器，對污水井水位實現實時檢測、分析、預警，能較早發現淤堵情況，在服務器實現自動報警，及時排除異常，節省了市政人員大量的人力。將解決問題變被動應對為主動預控、變局部關注為系統監控，大幅度提高污水井淤堵檢測能力。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的總體系統框架圖。
[0016]圖2為ZigBee網絡拓撲圖。
[0017]圖3為管網淤堵原理圖。
[0018]圖4為服務器數據分析判斷淤堵原理框圖。
[0019]圖5為城市污水井的分布地圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1、圖2所示，一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，在各個市政污水井中安裝超聲波液位傳感器，由各個污水井中的超聲波液位傳感器構成井內終端系統I;
在地理位置相近的若干個污水井外安裝一臺路由器4，該路由器4與所在地理位置中各個超聲波液位傳感器通訊連接，按地理位置每間隔一定距離安裝一個自帶藍牙模塊的協調器5，該協調器5與對應距離范圍中各個路由器4通訊連接，且每個協調器5處還安裝連接有S頂卡的單片機，單片機與對應的協調器5通訊連接，由各個路由器4、協調器5、協調器5對應的單片機構成信息傳輸系統2;
在遠程構建服務器6，服務器6中建立有數據庫，數據庫中至少包含各個污水井所在地理位置的地圖信息、經瑋度信息、GPS信息、正常污水井內液位高度信息、各個污水井的總體污水正常水流動向圖，以及各個污水井海拔信息，該服務器6與各個單片機通訊連接，井內終端系統I中各個超聲波液位傳感器分別采集所在污水井的水位數據，并將水位數據傳送至所在地理位置中安裝的路由器4，同一距離范圍內的路由器4與對應的協調器5之間組建成ZigBee網絡，且路由器4將水位數據通過ZigBee網絡傳送至對應的協調器5，每個協調器5通過藍牙模塊將水位數據傳送至對應的單片機，最后由單片機將水位數據通過3G或4G網絡發送至服務器6;
如圖3、圖4所示，服務器6自動分析相鄰污水井水位數據，根據井內終端系統監測到的水位值和存儲在數據庫中的海拔信息，計算出每個污水井的絕對液位高度，同時計算相鄰污水井之間液位差，當出現異常時，相鄰污水井之間液位差會大于設定的閾值，此時進一步分析出現異常的相鄰污水井上游的污水井液位與下游的污水井液位，若上游污水井液位整體均大于下游污水井液位，判定在出現異常的相鄰污水井之間存在淤堵。
[0021 ] 在遠程還構建有移動終端7或PC終端8，服務器6與移動終端7或PC終端8通訊連接，由服務器6、移動終端7或PC終端8構成接收顯示系統3。
[0022]服務器6中設定正常流向情況下的液位值，通過數據分析自動生成水流動向指示，當出現某段液位關系異常時，生成的水流動向圖與正常流向圖不一致，則判定在流向相異節點處出現淤堵。
[0023]服務器6中對每個污水井分別分配唯一的ID號，并在地圖上標注顯示，服務器分析各種數據判斷污水井的管道是否堵塞，若堵塞則在地圖上標示其物理位置，并通知相關維修人員。
[0024]如圖1所示，總體的系統框圖包括井內終端系統1、信息傳輸系統2、接收顯示系統3三部分，污水井內終端采集井內傳感器信息，發送給路由器4，再通過協調器5傳輸到服務器6，進行信號處理，在移動終端7或pc終端8顯示。
[0025]如圖2所示，為本發明組建的ZigBee網絡拓撲圖。終端采集的井內水位信息通過路由器發送至協調器，再由協調器的藍牙模塊將井內信息發送至單片機+S頂卡，再通過3G/4G網絡發送到信息服務器并存儲。
[0026]服務器分析每口污水井的水位信息，計算相鄰污水井的水位差，根據存儲在數據庫中的海拔信息，計算污水井的絕對高度，生成水流動向圖，同時計算相鄰污水井的絕對液位差，從而判斷污水井是否出現淤堵。如圖3中所示，003號及上游井液位明顯大于004號井及下游井，則提示003號井與004號井之間出現淤堵情況。
[0027]如圖4所示，服務器接收來自污水井的水位信息，計算得到污水井的絕對液位高度，自動分析相鄰污水井水位差，當出現異常，水位差大于一定的閾值，則判定該污水井之間出現淤堵；自動生成水流動向圖，當水流動向與服務器存儲的正常情況下的水流動向不一致時，則在水流動向變化的節點處發生淤堵，通知相關人員進行維修。
[0028]如圖5所示，在地圖上標識出各個污水井終端的地理位置，更加直觀地對其進行監測。
【主權項】
1.一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:在各個市政污水井中安裝超聲 波液位傳感器，由各個污水井中的超聲波液位傳感器構成井內終端系統； 在地理位置相近的若干個污水井外安裝一臺路由器，該路由器與所在地理位置中各個 超聲波液位傳感器通訊連接，按地理位置每間隔一定距離安裝一個自帶藍牙模塊的協調 器，該協調器與對應距離范圍中各個路由器通訊連接，且每個協調器處還安裝連接有S頂卡 的單片機，單片機與對應的協調器通訊連接，由各個路由器、協調器、協調器對應的單片機 構成信息傳輸系統； 在遠程構建服務器，服務器中建立有數據庫，數據庫中至少包含各個污水井所在地理 位置的地圖信息、經煒度信息、GPS信息、正常污水井內液位高度信息、各個污水井的總體污 水正常水流動向圖，以及各個污水井海拔信息，該服務器與各個單片機通訊連接，井內終端 系統中各個超聲波液位傳感器分別采集所在污水井的水位數據，并將水位數據傳送至所在 地理位置中安裝的路由器，同一距離范圍內的路由器與對應的協調器之間組建成ZigBee網 絡，且路由器將水位數據通過ZigBee網絡傳送至對應的協調器，每個協調器通過藍牙模塊 將水位數據傳送至對應的單片機，最后由單片機將水位數據通過3G或4G網絡發送至服務 器； 服務器自動分析相鄰污水井水位數據，根據井內終端系統監測到的水位值和存儲在數 據庫中的海拔信息，計算出每個污水井的絕對液位高度，同時計算相鄰污水井之間液位差， 當出現異常時，相鄰污水井之間液位差會大于設定的閾值，此時進一步分析出現異常的相 鄰污水井上游的污水井液位與下游的污水井液位，若上游污水井液位整體均大于下游污水 井液位，判定在出現異常的相鄰污水井之間存在淤堵。2.根據權利要求1所述的一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:在遠程還 構建有移動終端或PC終端，所述服務器與移動終端或PC終端通訊連接，由服務器、移動終端 或PC終端構成接收顯示系統。3.根據權利要求1所述的一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:服務器中 設定正常流向情況下的液位值，通過數據分析自動生成水流動向指示，當出現某段液位關 系異常時，生成的水流動向圖與正常流向圖不一致，則判定在流向相異節點處出現淤堵。4.根據權利要求1所述的一種市政污水管道淤堵自動檢測方法，其特征在于:服務器中 對每個污水井分別分配唯一的ID號，并在地圖上標注顯示，服務器分析各種數據判斷污水 井的管道是否堵塞，若堵塞則在地圖上標示其物理位置，并通知相關維修人員。
【文檔編號】G05B19/042GK106020034SQ201610473037
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】張勇, 周文軍, 王昱潔
【申請人】合肥工業大學