窨井液位監(jiān)測解決方案

窨井液位監(jiān)測解決方案

 

  • 系統(tǒng)背景

城市排水管道相當(dāng)于人類的血管，是貫通城市各類水資源循環(huán)的一個重要渠道，對此，我們必須及時發(fā)現(xiàn)管道淤堵、溢滲漏等，快速定位管網(wǎng)問題，可利用信息化技術(shù)進行管網(wǎng)監(jiān)測。窨井是排水管網(wǎng)的檢查井，能夠直觀準(zhǔn)確地反映城市排水管網(wǎng)的運行狀態(tài)，在城市排水系統(tǒng)中扮演著重要的角色。窨井水位可直觀準(zhǔn)確地反映城市排水管道的運行狀態(tài)，窨井水位監(jiān)測是智慧排水的重要組成部分。

（一）窨井監(jiān)測作用

1、預(yù)防溢流：窨井水位監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)窨井中的水位上升，預(yù)防污水或雨水溢流。窨井是城市排水系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，如果窨井過載或堵塞，污水或雨水可能會泛濫到街道、建筑物或其他區(qū)域，引發(fā)環(huán)境污染和健康風(fēng)險。通過監(jiān)測窨井水位，可以及早采取措施，防止溢流事件發(fā)生。

2、內(nèi)澇預(yù)警：窨井水位監(jiān)測可以用于內(nèi)澇預(yù)警中。窨井水位的持續(xù)上升往往表明排水系統(tǒng)已經(jīng)或即將超過其處理能力。這可能意味著降雨量過大或排水管道存在堵塞等問題。通過實時監(jiān)測窨井水位，可以及早發(fā)現(xiàn)內(nèi)澇危險，提前采取措施，減少對城市及居民的影響。

（二）窨井監(jiān)測難點

1、井內(nèi)環(huán)境復(fù)雜

窨井內(nèi)懸浮物多，陰暗潮濕、環(huán)境狹窄、污水溢出雨水滲入等諸多不確定因素，對測量受環(huán)境影響大。

2、安裝難、維護難

數(shù)量多、布局散、權(quán)屬多樣，外接電源取電困難。而市面上大部分電池供電型監(jiān)測設(shè)備，誤報頻率高，同時需要頻繁更換電池，加重了維護工作。

3、數(shù)據(jù)監(jiān)測有盲區(qū)

傳統(tǒng)的單一的液位計對水位的測量相對局限。深井容易產(chǎn)生測量盲區(qū)。加之現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、設(shè)備故障多、誤報多等因素的影響，數(shù)據(jù)可靠性低。

4、效率低

通過人工巡邏的方式，無法及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，造成極大的安全隱患。

  • 窨井監(jiān)測解決方案

系統(tǒng)主要在城市窨井內(nèi)安裝液位計和數(shù)據(jù)遙測終端機（RTU），將窨井液位數(shù)據(jù)動態(tài)傳輸?shù)綎|日窨井監(jiān)測管理平臺，通過窨井液位數(shù)據(jù)的分析可以為排水管網(wǎng)液位在線分析、多級報警、淤堵分析、內(nèi)澇分析等提供決策依據(jù)。

  • 系統(tǒng)架構(gòu)

福州東日信息技術(shù)有限公司窨井監(jiān)測系統(tǒng)由感知層+網(wǎng)絡(luò)層+平臺

層構(gòu)成。

1、感知層：雙探頭液位計（超聲波液位計/雷達液位計、投入式壓力變送器）；

2、網(wǎng)絡(luò)層：數(shù)據(jù)遙測終端機（RTU）；

3、平臺層：系統(tǒng)管理平臺組成（東日窨井監(jiān)測管理平臺或者行業(yè)系統(tǒng)管理平臺）組成。

圖1.  系統(tǒng)架構(gòu)圖

  • 方案特點

1、低功耗、長續(xù)航:本產(chǎn)品采用低功耗設(shè)計，選用低功耗微控制器元件。內(nèi)置專用鋰亞電池，配備大容量電池盒，標(biāo)準(zhǔn)工況下，電池續(xù)航長達3年。

2、IP68、高防護：外殼采用耐受200kg強外力沖擊計，IP68 防護等級，防水防潮保證嚴(yán)苛環(huán)境下使用?？沟蜏卦O(shè)計，-25°C依然正常工作

3、通信無屏障：4G/NB-Iot無線通信。天線根據(jù)環(huán)境情況選擇安裝井內(nèi)或井蓋外，信號傳輸無屏障。

4、數(shù)據(jù)配置智能化：支持手機藍牙配置、遠程配置、遠程升級設(shè)備。具備傳感器異常告警、電池低電量告警，設(shè)備可主動推送設(shè)備運行狀態(tài)信息。

5、易集成：提供設(shè)備通訊協(xié)議對接。已聯(lián)調(diào)多家主流的設(shè)備廠家和管理平臺。

  • 東日窨井監(jiān)測管理平臺

將窨井液位、流量數(shù)據(jù)動態(tài)傳輸?shù)綎|日窨井監(jiān)測管理平臺，或傳輸?shù)叫袠I(yè)管理平臺實現(xiàn)管網(wǎng)窨井液位、流量指標(biāo)的在線分析、多級報警、淤堵分析等。

1、GIS一張圖：通過窨井監(jiān)測平臺，在監(jiān)測“一張圖”上顯示各個監(jiān)測點位置信息、設(shè)備工況信息、液位實時狀態(tài)等；

2、數(shù)據(jù)監(jiān)測分析：將大量監(jiān)測動態(tài)數(shù)據(jù)上傳至行業(yè)管理平臺，為構(gòu)建水力分析模型，準(zhǔn)確地獲取排水管網(wǎng)液位數(shù)據(jù)，進行淤堵分析、內(nèi)澇分析等提供有力支撐。

圖2. 監(jiān)測管理平臺

  • 智能RTU

智能RTU是一款防水型設(shè)備，集數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、控制功能于一體。采用低功耗設(shè)計，適用于惡劣工況環(huán)境的遠程遙測設(shè)備。適用于電池太陽能供電。

DRRTU10（新款式）           DRRTU02

圖3. 智能RTU

1、低功耗、體積小、使用簡單：適用于電池太陽能供電的監(jiān)測現(xiàn)場，減少供電成本。支持遠程固件升級，減少現(xiàn)場維護工作量。

2、 系統(tǒng)集成能力強：產(chǎn)品提供多接口，支持多種國標(biāo)平臺及其協(xié)議，如水文、水務(wù)、環(huán)保平臺。支持與多個系統(tǒng)平臺實現(xiàn)無縫對接和集成。

3、 產(chǎn)品兼容擴展性強：目前已與多個大品牌傳感器聯(lián)調(diào)并應(yīng)用。并發(fā)支持多達16個RS485 接口的傳感器。

4、 高效穩(wěn)定的性能、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和傳輸能力：采集數(shù)據(jù)較低通信丟包率 ，確保數(shù)據(jù)完整。有效提升水務(wù)管理的智能化和自動化水平。

  • 液位計

采用雙探頭監(jiān)測方式實現(xiàn)對井下液位的無盲區(qū)監(jiān)測：超聲波（雷

達）液位計和投入式液位計雙探頭設(shè)計。

  1. 低功耗雷達液位計

低功耗雷達液位計是東日信息自主研發(fā)的一款超低功耗485總線PCR 雷達（脈沖相干雷達）測距設(shè)備，它利用雷達波反射對被檢測物 進行非接觸式檢測。

產(chǎn)品特點：

·供電范圍：3.4～28V DC

·輸出信號：RS485

·待機電流：＜20uA，

·單次測距功耗：＜1uAh

·測距范圍：0.22m～12.5m

·盲區(qū)范圍：0~0.22m

·準(zhǔn)確度：1%

·分辨率：1mm

·防護等級：IP68

  1. 低功耗超聲波液位計

低功耗超聲波液位計是東日信息自主研發(fā)的一款低功耗485總線超聲波測距設(shè)備 ，它利用聲波反射對被檢測物進行非接觸式測量。

產(chǎn)品特點：

·供電范圍：3.6～12VDC

·輸出信號：RS485

·待機電流：＜10uA，

·單次測距功耗：＜11mC

·測距范圍：0.3~5/10/15/20m

·盲區(qū)范圍：0~0.3m

·準(zhǔn)確度：±0.5%

·分辨率：1mm

·防護等級：IP68

  1. 投入式壓力變送器

投入式壓力變送器是東日信息自主研發(fā)的一款低功耗485總線超聲波測距設(shè)備 ，它利用聲波反射對被檢測物進行非接觸式測量。

產(chǎn)品特點：

·供電范圍：9～36VDC/24±5VDC

·輸出信號：模擬電壓（0~5V,0~10V,1～5V）

/模擬電流（4～20mA)/RS485

·測距范圍：0~1米至0~50米

·過載壓力：2倍滿量程

·工作溫度： -30～+85℃

·準(zhǔn)確度：1%/0.5%/0.25%/0.1%

·溫度補償范圍：0～70℃

·防護等級：IP68

·防雷擊、防潮，防結(jié)露功能

·防爆類型：（投入式）隔爆型dIICT6

三、應(yīng)用案例

1、廈門市窨井水位監(jiān)測項目

采用東日的雷達液位計+智能RTU遙測終端，實時上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)到監(jiān)測管理平臺。

2、福州市排水污水井監(jiān)測項目

采用東日的雷達/超聲波液位計用于某市排水項目用于取水泵站液位監(jiān)測。