污水管网监控系统在济南市的应用论文_王爱华

污水管网监控系统在济南市的应用论文_王爱华

王爱华

(济南市排水总公司,山东,济南,250033)

【摘 要】对济南市试点建设的污水管网监控系统,详细介绍了项目背景,监控原理,并对优点及存在的问题进行了分析。结果表明:液位远程监控系统造价较低,超过预定液位能进行实时报警,流量监测系统造价较高,能测定流速、流量等数据,建议根据城市建设水平,两者结合布设。应用结果为同类型城市污水管网的运行管理提供了经验和参考。

【关键词】污水管网;液位监控;流量监控

一、前言

污水管网是城市重要的基础设施,承担着污水输送排放的重要任务,污水管网的安全正常运行是每个管线管理部门的重要职责。随着城市的不断发展,城市人口的不断增多,服务面积也逐步扩大,城市污水排放量也越来越多,部分城区污水管网开始处于超负荷运行状态。精确获得污水管网的运行液位、流速、流量等数据,为掌握管网运行状态,制定管网及污水处理厂新建改建扩建计划提供依据。

污水管网远程液位监控系统可以即时掌握管网的运行液位,一旦超出预先设置的报警液位,报警信号立刻以短信形式发送到设定的手机,可以提前采取应急处置措施,从而提高污水管网的管理水平。污水管网流量监控系统可以实时获取流速、流量等数据,清晰地掌握管网的实际运行状况。

二、项目背景

济南市是山东省的省会城市。济南地势南高北低,污水干管顺地势由南而北敷设,几座大型污水处理厂均位于城区北部,部分管网上游及中游布设中水处理站,规模从5000-20000吨/日不等。污水干管目前南部运行良好,但干管下游,随着汇入污水量的逐步增多,基本呈现满管状态。如果污水处理厂运行液位超过设计运行液位,也会导致干管下游液位超过设计运行液位,呈现满管状态。部分污水干管甚至因此出现冒溢。汛期时,大量雨水汇入污水管道,超出管线输送能力,导致部分管线出现冒溢。按照项目试验计划,在各条干管下游和汛期易冒溢点安装远程液位监控点,实时掌握液位,在污水处理厂和中水处理站入口前管网安装污水管网流量监控系统,掌握各大污水收集系统的实际输送水量。

三、监控原理

1、液位监控系统:将投入式液位计放入污水井,按照一定的时间间隔采集数据后通过GPRS信号发送到监控中心,监控中心将接收到的数据解析后保存在数据库,并且以WEB方式发布,工作人员通过浏览器可以查看数据,同时报警信息发送到设定的手机。在本应用中需要涉及到传感器技术、数据采集技术、GPRS通信技术、数据库、网络发布等技术。主要由GPRS数据采传单元、电池组、液位计和433MHZ无线通信模块等组成。

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2、流量监控系统:本次试验采用的流量计的检测原理是通过多普勒法测量速度,压力传感器测量液位,通过温度传感器修正液位,超声波传感器补偿液位,利用公式Q=VW计算出流量。流量计主要由安装在管底的峰值组合传感器、安装在井壁的主机和传感器安装支架三部分组成。峰值组合传感器能测量流速、液位、温度和流量。

四、设备安装

1、液位监控系统:根据污水检查井情况和周边环境情况,设备安装分为两种方式,一体式固定安装方法和分体式固定安装方法。

一体式固定安装方法是将所有的仪器设备都直接安装在井内。将采集传输板和电池放置在雨水斗,直径50CM的塑钢管顶部接雨水斗,液位计放置在塑钢管内,延伸至检查井底部,然后将塑钢管固定在井壁上。固定式安装方法适用于大多数检查井。

分体式固定安装方法适用于检查井周边采光充足,无偷盗风险,有适合安装太阳能电池和数据传输单元的电线杆等。

2、流量监控系统:将传感器固定在特别订制的安装支架上,在管道内安装支架,将沿着管道及检查井壁的传感器电缆固定,主机安装在井壁上,将干燥管固定在主机上,与主机建立通讯,配置流量计主机,然后设置通讯参数,整个安装过程不需要截流,也不需要人员下井操作安装。但安装位置是否准确会影响流量测定的准确度。

五、数据校核

1、液位监控系统:设备现场安装完毕后,需要对现场检查井液位进行测量,结合现场实际测量液位数据对在线监控系统显示的液位进行反复调整,直至现场液位和系统显示液位一致。

2、流量监控系统:对流量计24小时内的速度数据进行统计,并进行分析,如果速度数据测量数据良好,符合排水系统水力变化,则不需调整;如果速度数据不符合排水系统水力变化,认为是安装过程中未使得传感器扫描到全管道界面而导致数据不准确。因此,需要根据测试数据对监测点流量计安装角度重新进行调整。

六、优缺点分析

1、液位监控系统:

优点:可以实时获得管网运行的实际液位,掌握管网负荷,当液位超过设定的警戒液位时,系统报警,同时报警信息发送到手机;设备体积较小,不影响管网的清淤疏通;设备不需进行维护;安装简单,设备可以改变测量地点,从一处检查井迁移至另一处检查井;设备价格较低,运行维护成本较低。

缺点:只能获取液位信息,不能掌握流速、流量等数据;管网淤积和垃圾等对液位计运行准确度影响较大,将造成液位数据不准确,需定期进行清淤和检查;安装方式简单但不防盗,存在较高盗窃风险,安装后一年内失窃2处。

2、流量监控系统:

优点:可以实时获得管网运行的流速、液位、温度和流量等数据,掌握管网运行状态;监测方式为高频次检测,检测值范围连续,可适合整条管线、多点位数据监测,通过一定时间段积累的数据可以分析出管线该时间段内运行规律,从而判断渗漏点、有无支管接入等。

缺点:安装需要根据管道类型和检查井位置进行水力计算,确定精确的安装角度,才能保证测量数据准确;设备价格较高,电池等易耗品价格较高,运行维护成本较高,迁移时需要整体将设备取出来,恢复时除支架外重新安装设备,所以其维护的人工成本较高;管道清淤时需将设备取出,清淤完毕后再将设备重新放回,较麻烦;管道内垃圾对监控数据影响较大,如垃圾袋等缠绕在传感器上,将造成数据不准确或无传输数据。

七、结语

液位监控系统和流量监控系统投入使用后,一方面可以即时掌握各管网系统的运行液位,对管网非正常运行状态进行响应和处置,另一方面通过对一段时间内运行液位的分析,可以建立管网运行数据库,进行系统分析。流量监控系统价位较高,建议根据管网现状与需求,易冒溢点和部分管段安装液位监控系统,重要节点和下游管段安装流量监控系统,从而实现管网系统的全面监控。

论文作者:王爱华

论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年8月供稿

论文发表时间:2015/12/4

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