液位監(jiān)測系統(tǒng)在排水管網(wǎng)中的應(yīng)用

【摘要】隨著信息時代的發(fā)展，各行業(yè)的管理也步入科技化水平。本文通過液位監(jiān)測信息系統(tǒng)的建設(shè)，隨時隨地了解掌握排水管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，把握最新水位變化，從而進(jìn)行適宜的調(diào)度決策，為防汛應(yīng)急提前準(zhǔn)備，同時減少因液位監(jiān)測不到位而引起不必要的排水管網(wǎng)崩潰，提高排水管網(wǎng)的現(xiàn)代化管理水平。

【關(guān)鍵詞】液位監(jiān)測；排水管網(wǎng)；實(shí)際應(yīng)用；傳感器

引言

地下排水管網(wǎng)是各城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和防洪排澇的重要保障，關(guān)系到百姓安居樂業(yè)和整個社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，起到了保護(hù)城市安全的重要作用。隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展速度加快，市政排水管網(wǎng)迅速擴(kuò)張，其監(jiān)管難度越來越大，對人員、監(jiān)測設(shè)備以及管理模式提出了更高的要求。結(jié)合防汛調(diào)度、應(yīng)急搶險，我們也在探索是否有更好的手段對管網(wǎng)的運(yùn)行效果進(jìn)行實(shí)時掌握?，F(xiàn)階段新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備層出不窮，需要我們運(yùn)用信息化手段及時反映排水管網(wǎng)的動態(tài)變化，在排水管網(wǎng)分布的敏感地區(qū)掌握每一個管段屬性、上下游關(guān)系等較為全面的數(shù)據(jù)，以便在遇到特殊情況下制定相應(yīng)的對策。同時也需要搜集足夠的資料對現(xiàn)有排水管網(wǎng)進(jìn)行動態(tài)評估，作為管網(wǎng)導(dǎo)改、建設(shè)的依據(jù)。所以我們可以嘗試通過液位監(jiān)測系統(tǒng)提高排水管網(wǎng)的運(yùn)行操作水平。

1、液位監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

液位監(jiān)測系統(tǒng)，及通過在排水管網(wǎng)中安裝傳感裝置，對管道內(nèi)水位不間斷監(jiān)測，將水位信息傳遞給信息系統(tǒng)平臺，以供排水管網(wǎng)管理者對接收的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行積累與分析，從而得出管網(wǎng)運(yùn)行狀況的各類結(jié)論。主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)包括：

1.1 得到準(zhǔn)確巡檢數(shù)據(jù)，避免日常人為巡檢存在的片面性、非連續(xù)性及誤差等弊端；

1.2 通過對某一區(qū)域關(guān)聯(lián)管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的液位與流量的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)排水管網(wǎng)的溢流淤積、堵塞等現(xiàn)狀或風(fēng)險；

1.3 排水信息化發(fā)展，勢必需要對聯(lián)通的排水官網(wǎng)建立水力模型，從而實(shí)現(xiàn)對排水能力、防汛預(yù)警、搶險調(diào)度提供決策支持，因此在線監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠不斷為模型提供數(shù)據(jù)、對管網(wǎng)模型進(jìn)行校準(zhǔn)，使模型更好地服務(wù)于事故預(yù)警、現(xiàn)狀評估、改造方案設(shè)計等排水管理與分析工作。

2、液位監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)用

2.1 城市排水管道液位監(jiān)測系統(tǒng)需求分析

隨著對現(xiàn)有城市和工廠排水管道排放口的液位測量技術(shù)的重視，急需一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的排水管道液位監(jiān)測系統(tǒng)來滿足需求。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計、分析功能，冒溢淤塞報警功能、故障報警功能、用戶管理功能等。應(yīng)用該系統(tǒng)可以減少排水管理部門工作量，使管理更方便。縮短排除故障的時間，提高其服務(wù)質(zhì)量。監(jiān)測管網(wǎng)負(fù)載變化，為排水部門管網(wǎng)規(guī)劃提供依據(jù)。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成

城市排水管道液位監(jiān)測系統(tǒng)主要是由無線水位監(jiān)測器、數(shù)據(jù)服務(wù)器兩部分組成。無線水位監(jiān)測器硬件設(shè)計主要包括各個模塊的硬件設(shè)計和各個模塊兩兩之間的設(shè)計。接口設(shè)計包括電感式液位監(jiān)測器與控制器監(jiān)測器設(shè)計、溢滿監(jiān)測器與控制器監(jiān)測器設(shè)計、連通模塊與監(jiān)測器設(shè)計、電源管理模塊與控制器接口設(shè)計等。無線水位監(jiān)測器為數(shù)據(jù)采集模塊，負(fù)責(zé)對水位數(shù)據(jù)變化及時上傳，同時存儲實(shí)時水位信息。無線水位監(jiān)測器框圖結(jié)構(gòu)：冒溢傳感器，水位傳感器共同由MSP430單片機(jī)決定最后傳遞給電源模塊和通信模塊。其主要性能指標(biāo)有：水位數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，數(shù)據(jù)傳輸確保穩(wěn)定，無線水位監(jiān)測器超低功耗，以及無線水位監(jiān)測器高防水等級。數(shù)據(jù)服務(wù)器采用windows server2006操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸主要依靠電信等第三方網(wǎng)絡(luò)，上傳到總數(shù)據(jù)庫，減少了系統(tǒng)的日常維護(hù)和使用損耗。瀏覽器通過Web server同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交流使用。這樣就能降低客戶端電腦的儲存量，節(jié)省電腦使用壽命，降低用戶使用成本。即進(jìn)行一系列專業(yè)處理，篩選有效信息保留，完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲等工作。為客戶進(jìn)行免費(fèi)網(wǎng)頁服務(wù)。

2.3 傳感器應(yīng)用

傳感器設(shè)計是整個系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障。主要有電容式液位傳感器設(shè)計和冒溢傳感器設(shè)計。電容式傳感器內(nèi)置震蕩電路，水位變化時傳感器輸出震蕩頻率隨之變化。冒溢傳感器在發(fā)生冒溢時發(fā)出警報。因水質(zhì)復(fù)雜，難以確定具體水質(zhì)情況，為了降低傳感器的安裝難度，使其更加耐腐蝕，且更好適應(yīng)下水道等多種水質(zhì)，應(yīng)用防污水下水道專用液位傳感器，主要由檢測模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、防護(hù)裝置。多諧振蕩器采用RC振蕩方式將電容值的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化。同時，溢滿監(jiān)測器可以等效成一個變化的電阻，將該等效電阻與任一分壓電阻串聯(lián)接入電路，由于空氣和水的電阻特性不同，所以可等效認(rèn)為電阻變化測量等效電阻兩端的電壓變化就可完成對是否溢滿的監(jiān)測。

3、在線液位監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)意義

3.1 排水管網(wǎng)的排澇能力顯著提高

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際勘察發(fā)現(xiàn)，有的排水管道淤堵嚴(yán)重，其排水能力不足設(shè)計者原有設(shè)想的三分之一，這是引發(fā)暴雨積水的根本原因。建立完善排水管網(wǎng)液位監(jiān)測系統(tǒng)，使之能根據(jù)日常的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)問題并及時處理水道淤堵等問題，及早解決，保證管道通暢，當(dāng)突發(fā)事件來臨時就能把排水系統(tǒng)的功能發(fā)揮到極致，同時將暴風(fēng)雨等災(zāi)害造成的損失降到最低。

3.2 改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境

排水管網(wǎng)系統(tǒng)承擔(dān)了收拾城市污水的重要責(zé)任，同時也減少了暴風(fēng)雨災(zāi)害給城市帶來的污染，發(fā)揮了很大的生態(tài)環(huán)境效益。

4、結(jié)語

城市排水系統(tǒng)已逐步向數(shù)字化管理技術(shù)方向發(fā)展。監(jiān)測技術(shù)結(jié)合排水管網(wǎng)模型可以對管網(wǎng)溢流淤積等事件進(jìn)行預(yù)測分析和及時發(fā)現(xiàn)并精確定位，提高排水系統(tǒng)排澇能力，同時有效提高排水系統(tǒng)工作效率，改善生活環(huán)境。因此，液位監(jiān)測在排水系統(tǒng)中的應(yīng)用是值得我們關(guān)注并研究發(fā)展、推廣的。

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