水位監(jiān)控技術(shù)在排水低洼點窨井中的應用

1、水位監(jiān)控技術(shù)在排水低洼點窨井中的應用盧方、徐海峰、王小江、徐劍、傅春鳴（紹興市排水管理有限公司 浙江紹興 312000）摘要 由于檢查井分布區(qū)域廣、廠家接入不規(guī)范、管道淤堵等原因，重力管線檢查井水位在雷暴季節(jié)或廠家排水量突變的情況下，造成局部檢查井水位短時間內(nèi)升高，低洼點檢查井尤為嚴重，造成污水的滿溢，對居民的生活和城市的環(huán)境帶來了損害。以如何準確及時地獲取低洼點檢查井水位數(shù)據(jù)為目標，從設(shè)備如何長時間供電、如何防自然災害、如何提高數(shù)據(jù)可靠性入手，達到了低洼點檢查井水位的實時監(jiān)控的目標，在污水水位異常時及時發(fā)現(xiàn)，并在最短的時間內(nèi)通過調(diào)度方式進行相關(guān)處理。通過安裝低洼點水位監(jiān)測系統(tǒng)，對相關(guān)水位進行

2、實時監(jiān)測，調(diào)度中心根據(jù)數(shù)據(jù)進行總體的調(diào)度，保障了排水系統(tǒng)的安全，降低了雨水滲入率，為廠家的違規(guī)排放提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞 低洼點、滿溢、實時傳輸 The application of water lever control technology in the drainage of CMC low-lying point LU fang, XU Hai-feng，XU Jian，F(xiàn)U Chun-ming，WANG Xiao-jiang （Shaoxing Drainage management Co.Ltd.， shaoxing 321000，China）Abstract：Due to the w

3、ide distribution of CMC，Pipeline siltation and so on， water lever of some gravity CMC increase in a short time，causing sewages to overflow ，especially the CMC low-lying point Its harm to peoples life and urban environment.In order to get the data of water lever of CMC low-lying point accurately and

4、timely from how long time equipment power can supply，how to prevent the nature disaster and how to improve the reliability of data，that we can check for water lever a real-time monitoring when its abnormal and in the shortest time through the scheduling ways to make relevant processing .Through the

5、installation at low water levels monitoring system, water level can be monitored, control center according to data of the overall operation, ensure the safety of the drainage system, and to reduce the rain infiltration rate, for manufacturers of illegal emissions to provide the basis. Key word：low-l

6、ying point；overflow；Real Time Transmission1、項目背景城市排水是政府服務的一個職能分支，結(jié)合了城市建設(shè)、城市環(huán)保、工業(yè)及生活排污等職能服務，是圍繞“安全運行、服務社會”為中心的公共行業(yè)。隨著經(jīng)濟、社會的快速發(fā)展，公司管線分布于城市道路上的排水檢查井越來越多。由于地勢高低起伏，部分排水檢查井處于地勢較低處，我們稱之為低洼點檢查井。當雷暴季節(jié)或廠家排量突變的情況下，常常造成局部檢查井水位短時間內(nèi)升高，而在低洼點檢查井中的表現(xiàn)，往往就造成污水滿溢到路面，對居民的生活和城市的環(huán)境帶來了損害。雖然公司在泵站進水端已經(jīng)安裝水位監(jiān)控設(shè)備，但是對于遠端低洼點窨井的水位

7、，卻無法在第一時間反映出來。所以，如何能利用當前先進的自動化監(jiān)控設(shè)備和無線技術(shù)，研制出一套可以實時監(jiān)管城市排水管網(wǎng)低洼點窨井水位信息的系統(tǒng)，是進一步提升排水服務質(zhì)量的當務之急，也是國內(nèi)排水行業(yè)中的領(lǐng)先之舉。2、 排水公司低洼點檢查井管理現(xiàn)狀2.1 排水低洼點檢查井的現(xiàn)狀城市排水是將分散在城市各小區(qū)、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工業(yè)和生活污水收集、輸送、集中排放到污水處理中心。污水輸送管線上和居民區(qū)污水匯集處，布滿了排水檢查井。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市區(qū)域不斷擴大、排水管網(wǎng)和分布于城市道路上的排水檢查井越來越多。排水檢查井對于城市排水管道的安全運行關(guān)系重大，目前公司共有各類檢查井9000多個，其中容易滿溢的敏感

8、重力檢查井為26個。由于檢查井數(shù)量多，分布區(qū)域廣，雖然每天有巡視人員巡查管線及檢查井，但是無法24小時對每個低洼點檢查井做到實時監(jiān)控，一旦有污水滿溢的情況出現(xiàn)，事故響應時間無法得到保證。種情況不僅涉及紹興，浙江乃至全國也同樣頻發(fā)。2.2 低洼點檢查井滿溢原因分析近年來，由于居民和企業(yè)排水量的增加，不少重力管線低洼點污水量突變和污水滿溢現(xiàn)象有所增加。造成低洼點污水滿溢的原因很多，主要由以下三種情況引起：（1）水量突變多：由于廠家接入不規(guī)范、管道淤堵等原因，重力管線檢查井水位在雷暴季節(jié)或廠家排水量突變的情況下，造成局部檢查井水位短時間內(nèi)升高、低洼點檢查井尤為明顯，造成污水的滿溢。（2）沿途管線長：

9、雖然公司泵站中已經(jīng)安裝了水位監(jiān)控系統(tǒng)，但是由于排水管線較長，泵站水位無法及時反映出遠端低洼點檢查井的水位變化，容易造成無法提前進行泵站調(diào)度和通知廠家調(diào)整流量，導致現(xiàn)場檢查井中的污水滿溢到路面的情況，對居民的生活和城市的環(huán)境帶來了影響。（3）處理周期長：排水管線和檢查井一般通過站線巡視員每日巡視進行管理，一旦污水滿溢，待泵站液位有所反映，再通知巡視員趕赴現(xiàn)場處置，就會在時間上產(chǎn)生很大的滯后，將會造成比較嚴重的后果。我們通過2009年“排水檢查井行風處理統(tǒng)計”情況，發(fā)現(xiàn)當年各分公司共計處理污水滿溢次數(shù)15次，其中通過泵站傳感器數(shù)據(jù)及時調(diào)度，幾乎無影響的次數(shù)為7次，由于無法及時得到較遠端重力管線檢查

10、井液位數(shù)據(jù)而未能及時調(diào)度而造成檢查井污水滿溢的次數(shù)為8次。3、方案確定排水公司作為全國少數(shù)幾個最先普及信息化管理的公司，從2002年起就建立了信息化管理系統(tǒng)，并利用GPRS無線信息技術(shù)和單片機技術(shù)實現(xiàn)了地埋泵站與營業(yè)系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)的無線采集。近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，原先技術(shù)由于累贅和低效，已經(jīng)面臨淘汰，所以，公司在新設(shè)備和新技術(shù)的使用上也在不斷的探索和研究。大多窨井管理部門由于面臨窨井數(shù)量多、分布廣的特性，除了人工巡視和被動處理，在在線實時管理上始終沒有一個良策。截止2010年底全國排水行業(yè)以及相關(guān)窨井管理單位還沒有一個能夠?qū)崿F(xiàn)窨井的在線管理的案例。經(jīng)過調(diào)研和比選，公司選用了符合當前公司

11、需求的DatGPRS H81數(shù)據(jù)監(jiān)控儀這一集成化模塊，這是一款集數(shù)據(jù)采集與無線通訊為一體的終端設(shè)備，功耗非常低，可用10W太陽能直接供電，后備3.5AH電池可供15天正常工作（1分鐘傳輸一次GPRS數(shù)據(jù)），可以同時采集多路脈沖量、開關(guān)量和模擬量，以GPRS為通信平臺，具有不受地理限制、穩(wěn)定、可靠、成本低等優(yōu)點。同時該設(shè)備還具有開關(guān)量報警功能，可控的四路繼電器形式的干觸點輸出?？梢耘c普通手機進行友好通信，所有的數(shù)據(jù)參數(shù)都可用手機進行查詢與設(shè)置。排水重力管線檢查井多位于非機動車道或非機隔離帶上，取電非常不便，如使用鋰電池，持續(xù)供電能力太弱，充電、維護頻率過高，需要投入大量的人力和時間。通過比較和選

12、擇，我們采取了后備電池結(jié)合太陽能的供電方式。陽光充足的情況下，太陽能板給設(shè)備供電并為后備電池充電；陰雨天氣由電池為設(shè)備供電，亦可持續(xù)供電12周。同時，小巧簡便的設(shè)備便于攜帶和組裝。以上即為低洼點檢查井水位監(jiān)控系統(tǒng)原理簡圖，可以看到，液位傳感器把采集到的水位數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集儀，并通過GPRS通訊模塊將數(shù)據(jù)打成IP包，再通過GRPS空中接口接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)，最終經(jīng)由網(wǎng)關(guān)和路由到達中央控制室。4、檢查井綜合監(jiān)控系統(tǒng)的安裝及效益4.1 低洼點檢查井水位監(jiān)控系統(tǒng)的安裝根據(jù)公司重力管檢查井分布的實際情況，我們選擇了重力檢查井和行風問題比較集中的袍江和市區(qū)一帶，先在8個低洼易溢的檢查井中對設(shè)備進行安裝和

13、測試；壓力傳感器安裝到管道的排水重力管線檢查井；采集、通訊一體化模塊等設(shè)備放置在整合在太陽能支架內(nèi)部，并固定在混凝土地基上。設(shè)備安裝完成后，既小巧易裝，又有效防止了冰凍和盜竊。通過一個多月的運行， 8個監(jiān)控點數(shù)據(jù)監(jiān)控穩(wěn)定，并通過調(diào)度中心的合理控制相關(guān)泵站水位和及時通知廠家調(diào)整排水量，低洼點水位得到了有效地控制，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。在分公司對所屬區(qū)域全面排查和綜合考慮下，經(jīng)公司討論通過，最終決定再增加鑒湖前街等16個薄弱點的數(shù)據(jù)監(jiān)控。在實際運行中發(fā)現(xiàn)部分監(jiān)測點會出現(xiàn)水位不穩(wěn)定的情況，根據(jù)實際運行的需要，對每個監(jiān)測點加裝了水位儀保護管以保證水位數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。水位監(jiān)控設(shè)備每分鐘向上位機傳送液位數(shù)據(jù)；同時上位

14、機監(jiān)控系統(tǒng)就會根據(jù)得到的液位信號和設(shè)定的參數(shù)進行聲光報警，監(jiān)控人員即可及時調(diào)度相關(guān)泵站的的流量或者通知相關(guān)人員趕赴現(xiàn)場進行處理。達到了低洼點檢查井水位的24小時不間斷監(jiān)控和管理。4.2社會效益和經(jīng)濟效益（1）保障系統(tǒng)安全。系統(tǒng)安裝后，調(diào)度人員能夠?qū)崟r監(jiān)控到重力管檢查井的水位信息，并進行及時分析。一旦井內(nèi)水位超過警戒水位，調(diào)度中心能立刻收到報警信息，在最短的時間內(nèi)通知廠家調(diào)整污水排量或進行相關(guān)泵站排水量調(diào)控等，效果明顯。今年的薄弱點得到了有效地監(jiān)控，保證了水位的穩(wěn)定，有效地杜絕了薄弱點污水滿溢現(xiàn)象，保障了排水系統(tǒng)的安全。（2）為廠家的違規(guī)排放提供了依據(jù)?？祵幝凡?zhí)貙挸鏊禽^敏感的低洼點檢查井

15、之一。公司對其進行24小時不間斷的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)在伯龍?zhí)貙捄秃Ｉ駜杉椅鬯乃矔r流量不大的情況下，仍舊出現(xiàn)窨井高水位的情況，把這兩廠家列為疑似偷排單位。根據(jù)其實際排量和該出水井水位的變化，掌握了其偷排的依據(jù)，并經(jīng)現(xiàn)場的排查，最終被我公司發(fā)現(xiàn)偷排現(xiàn)象，并處以罰款。（3）降低雨水滲入率。在雨季，原來為保障排水系統(tǒng)的安全性，需要盡可能地抽低相關(guān)泵站的水位。通過實時監(jiān)控到重力管檢查井的水位信息，在保證薄弱點水位安全的情況，調(diào)度中心可以相關(guān)泵站的比較高的水位，降低了泵站的雨水滲入量。5、總結(jié)分析重力管低洼點水位監(jiān)控系統(tǒng)在行風問題比較敏感和集中的試驗點通過半年的運行，問題均在發(fā)生初期被發(fā)現(xiàn)并及時處理，效果是非常

16、明顯的. “低洼點檢查井水位監(jiān)控系統(tǒng)”試點經(jīng)過半年時間的使用后，我們再次對設(shè)備的研制和使用情況進行了總結(jié)，認為該設(shè)備在排水檢查井實時監(jiān)控方面發(fā)揮了明顯的效果，大大縮短了污水滿溢的處理時間，減少了行風事故對行人產(chǎn)生的影響，減少了環(huán)境污染，產(chǎn)生了較明顯的社會和經(jīng)濟效益?？梢詫⒃撓到y(tǒng)推廣應用到公司其他各檢查井中去。城市排水窨井蓋屢屢破損、被盜；雷暴季節(jié)或廠家排量突增時，重力管低洼點檢查井污水滿溢，一直是市民們關(guān)心的話題。隨著公司管轄區(qū)域的擴大，市民環(huán)保意識的加強，檢查井的安全在公司排水系統(tǒng)的整體安全運行中的重要性也在增加。同時，窨井管理不僅僅是排水行業(yè)的難點，也是通訊、燃氣、電力等其他窨井管理部門亟待解決的難題，如何進一步完善檢查井監(jiān)管系統(tǒng)，和其他窨井管理部門交流提升，推廣窨