污水監測儀

一、概述

1、背景介紹

污水監測儀承擔著(zhù)城市防汛排澇、污水收集和輸送的任務(wù)，是重要的城市基礎設施之一，它關(guān)系到社會(huì )經(jīng)濟穩定發(fā)展和人民生活的安定,在保障城市發(fā)展和安全運行中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。

污水監測儀不僅要建設好，更重要的是要運行管理好。然而隨著(zhù)城市化進(jìn)程的突飛猛進(jìn)，城市排水管網(wǎng)的建設速度、規模隨之加快增大，管理難度也越來(lái)越大。排水系統欠缺完善，雨污水管道老化、管道淤積嚴重，污水漫溢、道路積水內澇，水環(huán)境惡化、河道黑臭、城市污水廢水滲入地下水污染水資源等問(wèn)題亟待解決。因此，一套科學(xué)智能、功能完備的綜合水位管理系統不可少。

二、排水管網(wǎng)監測系統總體設計

1、排水管網(wǎng)監測系統架構

排水管網(wǎng)監測系統總體架構主要由感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層等組成。軟硬件有機組合成功能齊全、功能強大、系統穩定的排水管網(wǎng)監測系統。

感知層主要由污水井液位監測儀等不同類(lèi)型傳感器構成，該層主要提供新實(shí)時(shí)、穩定可靠的現場(chǎng)監測數據，為后續的管理應用平臺提供有效穩定的數據源。

網(wǎng)絡(luò )層主要是無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行傳輸監測數據和管理應用功能實(shí)現傳輸表達。系統通信組網(wǎng)常采用4G/NB-IoT等組網(wǎng)方式。

應用層是實(shí)現數據儲存、數據查詢(xún)、數據可視化、統計分析、設備查詢(xún)及管理、預警預報、報警及診斷服務(wù)、管道分布查詢(xún)、設備分布、遠程調度、移動(dòng)端的實(shí)時(shí)查看、移動(dòng)端的預警預報和遠程指揮控制等日常管理等功能的平臺。應用層是實(shí)現人機交互的主要手段方式。

2、感知層構成

感知層是實(shí)現監測數據采集的一層，該層主要提供新實(shí)時(shí)、穩定可靠的現場(chǎng)監測數據，為后續的管理應用平臺提供有效穩定的數據源。排水管網(wǎng)監測系統中最底層、也是最重要的組成部分。該層主要由一些常見(jiàn)的污水井液位監測儀等傳感器構成，從而實(shí)現監測數據的有效采集。

3、網(wǎng)絡(luò )層構成

系統網(wǎng)絡(luò )層常采用4G/NB-IoT等組網(wǎng)方式。

液位監測站主機常采用4G/NB-IoT等通信方式，與管理中心站進(jìn)行數據通信。

管理中心站通過(guò)Internet專(zhuān)線(xiàn)與上級管理部門(mén)通信，實(shí)現站點(diǎn)監測信息共享。

顯示平臺主要通過(guò)PC終端、平板電腦、大屏幕、無(wú)線(xiàn)終端等方式展現監測數據，將監測數據可視化，有助于數據的分析和管理,同時(shí)還可以使用這些方式進(jìn)行管理操作。

4、應用層構成

應用層是排水管網(wǎng)監測系統*組成部分，應用層是實(shí)現數據儲存、數據查詢(xún)、數據可視化、統計分析、設備查詢(xún)及管理、預警預報、報警及診斷服務(wù)、管道分布查詢(xún)、設備分布、遠程調度、移動(dòng)端的實(shí)時(shí)查看、移動(dòng)端的預警預報和遠程指揮控制等日常管理等功能的平臺。應用層是實(shí)現人機交互的主要手段方式，也是實(shí)現排水管網(wǎng)監測數字化管理的主要方式。

三、排水管網(wǎng)液位監測站系統設計

城市排水系統由于深埋地下，結構復雜，是一個(gè)具有隱蔽性的巨型網(wǎng)絡(luò )系統，這增加了排水管網(wǎng)運營(yíng)和管理的難度。如何合理的規劃管理城市排水管網(wǎng)、控制水污染、防止城市內澇和解決管網(wǎng)入流入滲問(wèn)題，已成為城市建設和可持續發(fā)展的重要內容。

通過(guò)排水管網(wǎng)的液位監測可實(shí)現對管道內部液位數據的準確掌握，改變粗略判斷液位的數據管理方式。

通過(guò)對管網(wǎng)系統quan方位的液位監測，實(shí)時(shí)掌握管網(wǎng)總體運行狀況。

通過(guò)液位數據積累，對較長(cháng)時(shí)間跨度的管道液位變化趨勢進(jìn)行分析，實(shí)現科學(xué)預判。

將液位數據與業(yè)務(wù)應用系統、數學(xué)模型軟件相結合，建立完整動(dòng)態(tài)的管網(wǎng)運行管理系統、管網(wǎng)運行能力分析系統等，為科學(xué)運營(yíng)夯實(shí)基礎。

通過(guò)液位實(shí)時(shí)監測、預警分析、運行狀況研判，建立科學(xué)的運營(yíng)管理體系，提高管理人員對整體管網(wǎng)系統的掌控能力、水量科學(xué)調配能力，提升運營(yíng)管理效率。

為更精準的監測水位，建議設備每1公里設置一套，管道交叉口出需在主管道處增設一套，重復處留一套即可。

1、液位監測站構成

液位監測站主要由雨水井液位監測儀、污水井液位監測儀、安裝支架（可拆卸）等組成?？梢源蠓秶鷻z測窨井內的水位，主要起到預警報警的作用，可有效預防城市內澇的發(fā)生。

該液位監測站可有效進(jìn)行數據采集，同時(shí)還可以將采集到的數據無(wú)線(xiàn)傳輸至管理中心，管理中心控制人員可以根據采集到的流量數據控制閥門(mén)以此達到控制管道內的污水狀態(tài)，使其處于合理安全的范圍。

2、液位監測站功能

2.1監測采集功能

液位監測站可以自動(dòng)采集水位數據，并定時(shí)向中心站發(fā)送當前監測的數據，同時(shí)還包括系統電壓、站點(diǎn)編號等參數。

2.2保存功能

液位監測站可以自動(dòng)保存一定時(shí)間內的監測數據。

2.3斷點(diǎn)續傳功能

由于某些現場(chǎng)通信信號較差導致監測數據無(wú)法及時(shí)上傳或者出現上傳數據缺失時(shí)，液位監測站會(huì )在下一次上傳數據時(shí)，自動(dòng)補傳缺失的監測數據。

2.4報警功能

當水位超出限定閾值時(shí)，可以進(jìn)行頻繁采集上傳監測數據和提供報警功能。

2.5遠程配置功能

通過(guò)服務(wù)平臺可遠程配置和讀取液位監測站監測設備的工作模式和傳感器的工作參數，使監測設備更加貼近用戶(hù)需求或現場(chǎng)使用情況。

3、液位監測站設備技術(shù)參數

1.測量量程：7米（可制定更大量程）；

2.測量方式：超聲波非接觸式；

3.測量分辨率：1cm；

4.測量精度：0.5%；

5.采集響應時(shí)間：≤5s

6.供電電源：內置DC3.6V/52000mAh大容量電池；

7.結構材料：鋁合金烤漆外殼，耐磨耐腐蝕；

8.報警設置：最高液位報警值、最di液位報警值設置；

9.功耗：靜態(tài)值守電流≤0.2mA，平均工作電流（不含通信）≤8mA；

10.通信協(xié)議：符合SL651-2014《水文監測數據通信規約》要求；

11.顯示屏：128*64點(diǎn)陣；

12.安裝方式：L形支架掛壁安裝；

13.外殼通過(guò)IP68防護等級檢測，符合GB/T4208-2017《外殼防護等級（IP代碼）》標準要求；

14.工作溫度：-15℃～55℃，產(chǎn)品通過(guò)GB/T2423.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分試驗方法試驗A：低溫》測試；產(chǎn)品通過(guò)GB/T2423.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分試驗方法試驗B：高溫》測試；

監測儀固件程序軟件著(zhù)作權

4、城市內澇防治綜合監控信息化管理平臺

4.1數據采集軟件

數據采集軟件通過(guò)已建網(wǎng)絡(luò )，對項目所有站點(diǎn)的遙測積水數據的進(jìn)行實(shí)時(shí)接收，處理、存儲接收到的數據，同時(shí)寫(xiě)入統一的遙測數據庫，以供原有系統調用數據。

數據采集軟件主要用于監測站點(diǎn)原始數據接收采集入庫，與遙測系統配套使用。

數據接收部分通過(guò)4G接收方式，接收各遙測站點(diǎn)的水位、電壓等原始報文數據，并對原始報文進(jìn)行解析處理，將解析出來(lái)的數據寫(xiě)入數據庫表；可通過(guò)4G進(jìn)行遠程設置，管理及更改站點(diǎn)基本參數、運行參數、遠程數據提取、招測。

4.2動(dòng)態(tài)監測預警

通過(guò)預設積水不同預警級別的預警閥值，從數據庫值守刷新數據，對監測的實(shí)時(shí)數據與設定的閥值進(jìn)行對比分析，對超過(guò)不同級別預警閥值通過(guò)不同顏色及聲音進(jìn)行預警提醒，同時(shí)站點(diǎn)所在位置閃爍，并可支持預警短信發(fā)送給相關(guān)工作人員。

4.3過(guò)程趨勢分析

結合GIS地圖平臺，在實(shí)時(shí)監測信息浮動(dòng)的基礎上，提供監測信息過(guò)程趨勢分析功能。分析結果結合不同要素業(yè)務(wù)特點(diǎn)及需要，通過(guò)過(guò)程線(xiàn)方式展示。為用戶(hù)掌握積水監測信息的過(guò)程演變趨勢提供直觀(guān)的信息服務(wù)。