液位監測系統在排水管網中的應用

【摘要】隨著信息時代的發展，各行業的管理也步入科技化水平。本文通過液位監測信息系統的建設，隨時隨地了解掌握排水管網的實際運行狀況，把握最新水位變化，從而進行適宜的調度決策，為防汛應急提前準備，同時減少因液位監測不到位而引起不必要的排水管網崩潰，提高排水管網的現代化管理水平。

【關鍵詞】液位監測；排水管網；實際應用；傳感器

引言

地下排水管網是各城市基礎設施建設和防洪排澇的重要保障，關系到百姓安居樂業和整個社會經濟穩定發展，起到了保護城市安全的重要作用。隨著城鎮化發展速度加快，市政排水管網迅速擴張，其監管難度越來越大，對人員、監測設備以及管理模式提出了更高的要求。結合防汛調度、應急搶險，我們也在探索是否有更好的手段對管網的運行效果進行實時掌握。現階段新技術、新工藝、新設備層出不窮，需要我們運用信息化手段及時反映排水管網的動態變化，在排水管網分布的敏感地區掌握每一個管段屬性、上下游關系等較為全面的數據，以便在遇到特殊情況下制定相應的對策。同時也需要搜集足夠的資料對現有排水管網進行動態評估，作為管網導改、建設的依據。所以我們可以嘗試通過液位監測系統提高排水管網的運行操作水平。

1、液位監測系統建設目標

液位監測系統，及通過在排水管網中安裝傳感裝置，對管道內水位不間斷監測，將水位信息傳遞給信息系統平臺，以供排水管網管理者對接收的實時數據進行積累與分析，從而得出管網運行狀況的各類結論。主要實現目標包括：

1.1 得到準確巡檢數據，避免日常人為巡檢存在的片面性、非連續性及誤差等弊端；

1.2 通過對某一區域關聯管網各節點的液位與流量的在線監測數據，及時發現排水管網的溢流淤積、堵塞等現狀或風險；

1.3 排水信息化發展，勢必需要對聯通的排水官網建立水力模型，從而實現對排水能力、防汛預警、搶險調度提供決策支持，因此在線監測數據能夠不斷為模型提供數據、對管網模型進行校準，使模型更好地服務于事故預警、現狀評估、改造方案設計等排水管理與分析工作。

2、液位監測系統的建設應用

2.1 城市排水管道液位監測系統需求分析

隨著對現有城市和工廠排水管道排放口的液位測量技術的重視，急需一套經濟實用的排水管道液位監測系統來滿足需求。該系統可實現以下功能：數據采集、統計、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。應用該系統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，提高其服務質量。監測管網負載變化，為排水部門管網規劃提供依據。

2.2 監測系統總體結構組成

城市排水管道液位監測系統主要是由無線水位監測器、數據服務器兩部分組成。無線水位監測器硬件設計主要包括各個模塊的硬件設計和各個模塊兩兩之間的設計。接口設計包括電感式液位監測器與控制器監測器設計、溢滿監測器與控制器監測器設計、連通模塊與監測器設計、電源管理模塊與控制器接口設計等。無線水位監測器為數據采集模塊，負責對水位數據變化及時上傳，同時存儲實時水位信息。無線水位監測器框圖結構：冒溢傳感器，水位傳感器共同由MSP430單片機決定最后傳遞給電源模塊和通信模塊。其主要性能指標有：水位數據準確可靠，數據傳輸確保穩定，無線水位監測器超低功耗，以及無線水位監測器高防水等級。數據服務器采用windows server2006操作系統，數據傳輸主要依靠電信等第三方網絡，上傳到總數據庫，減少了系統的日常維護和使用損耗。瀏覽器通過Web server同數據庫進行數據交流使用。這樣就能降低客戶端電腦的儲存量，節省電腦使用壽命，降低用戶使用成本。即進行一系列專業處理，篩選有效信息保留，完成數據采集、處理、存儲等工作。為客戶進行免費網頁服務。

2.3 傳感器應用

傳感器設計是整個系統穩定運行的保障。主要有電容式液位傳感器設計和冒溢傳感器設計。電容式傳感器內置震蕩電路，水位變化時傳感器輸出震蕩頻率隨之變化。冒溢傳感器在發生冒溢時發出警報。因水質復雜，難以確定具體水質情況，為了降低傳感器的安裝難度，使其更加耐腐蝕，且更好適應下水道等多種水質，應用防污水下水道專用液位傳感器，主要由檢測模塊、信號轉換模塊、防護裝置。多諧振蕩器采用RC振蕩方式將電容值的變化轉換成頻率的變化。同時，溢滿監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接入電路，由于空氣和水的電阻特性不同，所以可等效認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測。

3、在線液位監測系統的建設意義

3.1 排水管網的排澇能力顯著提高

根據現場實際勘察發現，有的排水管道淤堵嚴重，其排水能力不足設計者原有設想的三分之一，這是引發暴雨積水的根本原因。建立完善排水管網液位監測系統，使之能根據日常的監測發現問題并及時處理水道淤堵等問題，及早解決，保證管道通暢，當突發事件來臨時就能把排水系統的功能發揮到極致，同時將暴風雨等災害造成的損失降到最低。

3.2 改善區域生態環境

排水管網系統承擔了收拾城市污水的重要責任，同時也減少了暴風雨災害給城市帶來的污染，發揮了很大的生態環境效益。

4、結語

城市排水系統已逐步向數字化管理技術方向發展。監測技術結合排水管網模型可以對管網溢流淤積等事件進行預測分析和及時發現并精確定位，提高排水系統排澇能力，同時有效提高排水系統工作效率，改善生活環境。因此，液位監測在排水系統中的應用是值得我們關注并研究發展、推廣的。

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