湖南天津陜西污水管網(wǎng)流量在線監(jiān)測解決方案

2022.8.02

隨著城市化進(jìn)程加速，我國已經(jīng)從“全面建設(shè)小康社會”時代邁入“共同富?！睍r代，在人民物質(zhì)生活水平到達(dá)基礎(chǔ)高度后，需要謀求人民生活的高質(zhì)量發(fā)展，水管網(wǎng)建設(shè)也應(yīng)當(dāng)從“有基礎(chǔ)設(shè)施”到“有安全、質(zhì)量的基礎(chǔ)設(shè)施”邁進(jìn)。

　　另一方面，國內(nèi)水管網(wǎng)建設(shè)仍然非常落后。

　　我國多數(shù)城鎮(zhèn)的自來水由水廠經(jīng)過長距離供水管網(wǎng)的輸配或在供水管網(wǎng)中停留較長時間后，到達(dá)用水處時將引起各類問題，比如濁度、色度、鐵等水質(zhì)指標(biāo)升高，較為嚴(yán)重時可能導(dǎo)致黃水、黑水現(xiàn)象，危害人們的身體健康。此外還會造成計量水表淤塞，使其不能提供準(zhǔn)確的用戶數(shù)據(jù)，增加了運(yùn)行、維護(hù)的難度。

　　調(diào)查分析顯示，凡是使用超過5年且沒有內(nèi)襯的供水管道，其內(nèi)壁都出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象，當(dāng)水壓、水量波動時容易形成“紅水”，嚴(yán)重影響了居民的生產(chǎn)活動和生活質(zhì)量。

　　由此可見，我國城市供水管道腐蝕情況及其造成的水質(zhì)惡化和管網(wǎng)漏損問題十分嚴(yán)峻。(湖南圣凱安環(huán)?？萍稼w經(jīng)理133...9...75...32...9.。。97）

第1章方案背景

排水管網(wǎng)是指城市雨污水的收集、輸送、處理、利用以及排放等設(shè)施以一定方式組合而成的總體，在城市雨水、污水輸送，控制水體污染和內(nèi)澇溢流方面發(fā)揮著重要作用。排水管網(wǎng)按其作用分為雨水管網(wǎng)和污水管網(wǎng)，雨水管網(wǎng)是雨水的重要輸送、排放管網(wǎng)，一般直排于地表水；污水管網(wǎng)重點(diǎn)收集生活、工業(yè)、商業(yè)等廢水，輸送至污水處理廠統(tǒng)一處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)后排放至地表水。

目前城市污水管網(wǎng)在線監(jiān)測中，液體的流速、水位、流量是關(guān)鍵的監(jiān)測指標(biāo)。為了及時準(zhǔn)確地掌握城市給排水管網(wǎng)的運(yùn)行特征，需要對其液位、流速及流量等多種基本運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測量，獲取連續(xù)的液位、流速及流量數(shù)據(jù)，掌握其變化規(guī)律，通過這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的瞬時分析、統(tǒng)計計算、模型模擬，可以全面地進(jìn)行系統(tǒng)現(xiàn)狀診斷與評估，為管理部門提供有效的數(shù)據(jù)支撐和治理依據(jù)，并輔助污水管網(wǎng)的管理與維護(hù)。

因此，為杜絕偷排、漏排等現(xiàn)象以確保排水管網(wǎng)和污水處理設(shè)施的高效運(yùn)行，建設(shè)一套實(shí)時高效、低成本、易部署的污水管網(wǎng)流量在線監(jiān)測系統(tǒng)就顯得非常迫切。

第2章監(jiān)測方案

2.1 系統(tǒng)概述

排水管網(wǎng)流量監(jiān)測系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)，以數(shù)字化分析儀表為核心，由多普勒超聲波流量計、微功耗監(jiān)測終端和數(shù)據(jù)平臺組成的一套微型管網(wǎng)流量自動監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用超聲波多普勒、鋰電池和微功耗技術(shù)，有效解決了非滿管、滿管的流速、液位、流量監(jiān)測的難題，同時降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)成本，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用確保相關(guān)部門更加及時、準(zhǔn)確的取證，有效杜絕企業(yè)偷排、漏排，提升管網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

排水管網(wǎng)流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，將整個管網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，在管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的檢查井布設(shè)多普勒超聲波流量計，實(shí)時監(jiān)測管網(wǎng)的液位、流速、流量等數(shù)據(jù)，并通過自供電的微功耗監(jiān)測終端上傳至數(shù)據(jù)平臺，由數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)一存儲、分析各監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的變化趨勢，并結(jié)合網(wǎng)格化模型對偷排、漏排以及城市內(nèi)澇進(jìn)行預(yù)警溯源。系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)拓?fù)湟妶D1。

感知層：流量、液位智能傳感器，實(shí)現(xiàn)對流量、流速、液位的全過程連續(xù)測量，獲取基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)層：微功耗監(jiān)測終端，支持2G/3G/4G/NB-IOT,TCP/IP\MQTT等多種物聯(lián)網(wǎng)通信，將傳感器測量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和管理。

應(yīng)用層：數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的集中展示和分析，包含實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析，綜合評價、報警及預(yù)警等功能。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

l 超聲波多普勒測速原理，速度面積法測量流量，測量精度高，環(huán)境限制小，施工成本低；

l 傳感器高集成度，支持流速、液位、流量、溫度同時測量，聲速溫度補(bǔ)償，測量更精準(zhǔn)；

l 先進(jìn)的管網(wǎng)水利模型，測量穩(wěn)定性更好、環(huán)境適用性更高；

l 3cm高度、仿生學(xué)外觀設(shè)計，有效減少垃圾遮擋，外加氣管自清洗裝置，維護(hù)成本低；

l IP68防水設(shè)計、防水接頭，溢井也可正常工作；

l 主機(jī)內(nèi)置7.4V/40AH可充電鋰電池，5分鐘測量1次可工作6個月以上，維護(hù)成本低；

l 外部電源輸入接口和太陽能充放電管理單元，僅需太陽能電池板即可搭建太陽能系統(tǒng)，成本更低、更便捷；

l 2G/3G/4G/NB多種通信接口、玻璃鋼天線，復(fù)雜場景的通信成功率高；

l 支持TCP/IP、MQTT、HJ/T 212等多種協(xié)議，數(shù)據(jù)對接更加便捷；

l 藍(lán)牙4.0接口，配套APP調(diào)試、維護(hù)便捷。

第3章監(jiān)測設(shè)備

3.1 多普勒超聲波流量計

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排水管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)利用低功耗遠(yuǎn)程測控終端等設(shè)備對雨量、水位、水量、流速、水質(zhì)、有毒有害氣體等信息進(jìn)行實(shí)時的采集，通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸匯集，通過信息化管理、城市排水應(yīng)急管理、大型泵站綜合自動化控制和水資源管理等多種應(yīng)用，服務(wù)于防汛抗旱、城市水務(wù)信息化、水資源監(jiān)測管理等多項(xiàng)業(yè)務(wù)管理。

一、系統(tǒng)概述

二、系統(tǒng)組成部分

傳感器監(jiān)測層：主要有各種監(jiān)測傳感器組成，比如雨量、水位、流量、氣體、水質(zhì)、地理、水文傳感器與泵站監(jiān)控設(shè)備組成。

傳輸層：傳輸層主要有無線采集裝置、NB、4G、Lora、433MHZ無線傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。

數(shù)據(jù)層：排水防澇設(shè)施、基礎(chǔ)地理信息、實(shí)時在線監(jiān)測等。

服務(wù)層：由基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、云服務(wù)管理平臺、軟件服務(wù)組成。

系統(tǒng)功能

1、管線基礎(chǔ)信息采集

實(shí)現(xiàn)對排水管網(wǎng)管線的位置、高度、屬性等信息收集；對河道水位標(biāo)高、地下水水位標(biāo)高、污水廠、泵站運(yùn)行情況數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，對于區(qū)域用水情況進(jìn)行收集，對管網(wǎng)信息進(jìn)行規(guī)范管理。

2、管網(wǎng)感知數(shù)據(jù)采集

實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)窨井井蓋監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)井蓋狀態(tài)、管網(wǎng)液位、管網(wǎng)流量、管網(wǎng)水質(zhì)（電導(dǎo)率、COD、氨氮、總磷、總氮、PH）等參數(shù)采集，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)泵站運(yùn)行參數(shù)采集監(jiān)測，構(gòu)建整個排水管網(wǎng)的智能感知。

3、GIS“一張圖”監(jiān)測

運(yùn)用GIS技術(shù)構(gòu)建地下排水管網(wǎng)管線規(guī)劃分析系統(tǒng)、靜態(tài)沙盤等，實(shí)現(xiàn)多維度直觀展示排水系統(tǒng)；繪制三維立體式地下排水管網(wǎng)動態(tài)“一張圖”，全局透視城市地下管網(wǎng)，全方位、多角度、多元化動態(tài)展示地理信息空間分布。

4、大數(shù)據(jù)分析

通過智慧管網(wǎng)監(jiān)測平臺，實(shí)現(xiàn)整體水質(zhì)、液位、流量、氣體等監(jiān)測告警，實(shí)現(xiàn)漫溢警報；對河道斷面數(shù)據(jù)、排水?dāng)?shù)據(jù)信息、污水趨勢數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，對管道淤堵、雨污合流、低洼液位及內(nèi)澇等進(jìn)行報警、定位。

系統(tǒng)特點(diǎn)

1、專業(yè)的感知設(shè)備

設(shè)備大多采用防爆、防水、防塵等設(shè)計，結(jié)合網(wǎng)管實(shí)際情況進(jìn)行專業(yè)的安裝方案設(shè)計，大多設(shè)備采用微功耗設(shè)計，既能內(nèi)置電池供電又可外接供電，使用壽命長，安裝簡單、維護(hù)方便。

2、精準(zhǔn)的布點(diǎn)方案

從“廠站網(wǎng)”進(jìn)行針對性的、專業(yè)的布點(diǎn)方案設(shè)計，在支管、干管、主通道各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)布控相應(yīng)的設(shè)備，全面檢測整個排水體系的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全鏈路透視。

3、完善的監(jiān)測平臺

以健全的數(shù)據(jù)體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建了數(shù)據(jù)共享、調(diào)度指揮、智能決策、信息發(fā)布、智能協(xié)同等支撐平臺，確保智慧管網(wǎng)監(jiān)測平臺的有效運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)逢變即報，報能定位，定位可追溯。

4、全局全鏈路監(jiān)控

利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算微服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從排水體系源頭、通路、結(jié)果進(jìn)行全方面監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)管理精細(xì)化、業(yè)務(wù)流程化，巡查智能化、考核指標(biāo)化、決策智慧化

三、系統(tǒng)架構(gòu)圖

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七、系統(tǒng)功能

1、實(shí)現(xiàn)對生活污水管網(wǎng)、工業(yè)廢水管網(wǎng)、降水排水管網(wǎng)、城市污水管網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測。

2、實(shí)時采集排水管網(wǎng)中水位、流量、流速、水質(zhì)、有毒有害氣體、地表雨量等數(shù)據(jù)，并利用無線傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸匯集。

3、實(shí)時采集排水管網(wǎng)中泵房、泵站中水泵啟停狀態(tài)信息，以及閥門開啟\關(guān)閉狀態(tài)信息，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線控制。

4、對管網(wǎng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線告警功能，并利用在線監(jiān)測軟件形成告警歷史記錄。

5、利用管網(wǎng)在線監(jiān)測軟件，可以實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)形成曲線分析、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表打印、遠(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)測預(yù)警、監(jiān)管等功能。

6、監(jiān)測軟件具備APP監(jiān)控，方便用戶隨時、隨地對管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。

7、現(xiàn)場采集傳輸設(shè)備可采用太陽能供電、電池供電，無需考慮現(xiàn)場布線拉線。

8、采用定制化軟件功能，個性化設(shè)計，滿足不同用戶要求。

八．監(jiān)控平臺

● 報警管理（智能預(yù)警、及時防控、降低生產(chǎn)風(fēng)險、作業(yè)）

監(jiān)控終端匯聚、過濾傳感器上報的數(shù)據(jù)，當(dāng)某一項(xiàng)數(shù)據(jù)超過閾值時，監(jiān)控終端就會立即上報告警信息到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心收到告警信息后實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)管理人員的手機(jī)。

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