一种跌水井在线监测预警系统技术方案

本发明专利技术提供了一种跌水井在线监测预警系统，包括跌水井本体，在所述跌水井本体的侧壁上部设置有进水管，与所述进水管相对的侧壁下部设置有出水管；还包括：用于监测污水水质情况的水质监测传感器，用于监测跌水井本体内有害气体情况并生成电信号的气体监测传感器，用于监测井盖情况的红外反射传感器，与所述三个传感器连接的控制器，与所述控制器连接的报警装置和定位器，用于提供电能的蓄电池，以及利用污水水流能量发电并对所述蓄电池进行充电的水力发电装置。本发明专利技术利用自给能量，能够同时实时监测污水水质情况、井内有害气体情况以及井盖情况，并且当监测到不利情况时能够及时报警，从而达到保护环境、维持管道安全、维持井盖安全的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种跌水井在线监测预警系统
本专利技术涉及污水监测
，具体涉及一种跌水井在线监测预警系统。
技术介绍
污水管道系统由收集和输送城市污水的管道及其附属构筑物组成。污水由支管流入干管，再流入主干管，最后流入污水处理厂。管道由小到大，分布类似河流，呈树枝状。污水在管道中一般是靠管道两端的水面差从高向低处流动，即靠重力流动。目前在工程项目的设计施工中，污水排水系统常利用跌水井来解决高度差过大重力流排水的消能问题。在山地城市中，由于地形落差大，跌水井的应用尤其普遍，污水井跌高通常为1至6米，其存在的水流能量具有较大利用价值，而目前对这种能量的利用较为少见。由于污水管道埋于地下，分布广泛且错综复杂，若不能及时有效监测排放污水的水质情况，极易出现工业企业偷排误排的行为，造成下游的管道设施无法正常运行以及环境污染的现象。根据现行规范《城镇排水管道检测与评估技术规范》，其中较关键的规定则是将检测作为排水管道管理十分重要的一环。然而，近年来的用于监测污水水体的实时监测装置结构复杂，成本高昂，且能耗较大，无法广泛普及。污水管道内存在有毒有害气体，如甲烷、硫化氢、一氧化碳等，时常引发中毒、爆炸等现象。因此，有必要对污水管道内的气体进行实时监测，以便及时预警，从而避免下井人员中毒及爆炸情况的发生。然而，目前对污水管道内的气体能够进行在线监测，但是存在电力消耗的经济问题，在经济不发达地区无法达到有效普及。另外，在污水排放系统中，污水井盖丢失及损坏现象仍然十分常见，因为井盖丢失或损坏造成人员受伤的事件屡见不鲜，对人们的生命安全和公共秩序产生不利影响。因此，如何实时监测污水排放系统中污水水质情况、井内气体情况以及井盖情况，并能够及时预警，同时克服能量供给问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种跌水井在线监测预警系统，其能够实时监测污水水质情况、井内有害气体情况以及井盖情况，当监测到不利情况时能够及时预警，以达到保护环境、维持安全的目的。为了实现上述目的，本专利技术提供一种跌水井在线监测预警系统，包括跌水井本体，在所述跌水井本体的侧壁上部设置有进水管，与所述进水管相对的侧壁下部设置有出水管；还包括：设置于所述进水管内的用于监测污水水质情况并生成电信号的水质监测传感器；设置于所述跌水井本体中下部的用于监测跌水井本体内有害气体情况并生成电信号的气体监测传感器；设置于所述跌水井本体中下部的用于监测井盖情况并生成电信号的红外反射传感器；设置于所述跌水井本体内的并与所述水质监测传感器、气体监测传感器、红外反射传感器连接的控制器，所述控制器用于根据所述三个电信号来判断污水水质是否正常、跌水井井内有害气体是否超标、跌水井井盖是否完好，并生成报警信号；设置于所述跌水井本体内的并与所述控制器连接的报警装置，所述报警装置用于根据所述报警信号进行报警，所述报警装置包括报警信号发射单元，该报警信号发射单元将信号发送到监测终端进行报警；设置于所述跌水井本体内的并与所述控制器连接的定位器，所述定位器用于定位跌水井位置；设置于所述跌水井本体内的蓄电池，所述蓄电池用于为所述水质监测传感器、气体监测传感器、红外反射传感器、控制器、报警装置、定位器供电；设置于所述跌水井本体内并靠近所述进水管的小型水力发电装置，所述水力发电装置利用污水水流能量发电并为所述蓄电池进行充电。进一步的，所述红外反射传感器的接收口判断是否接收到反射回来的红外线，若是，则判定井盖完好；若否，则在30分钟后再次判定是否接收到反射回来的红外线，若是则判定为井盖完好，若否则判定井盖不完好。进一步的，还包括设置于跌水井井盖与井座之间的用于检测井盖对井座压力情况并生成电信号的压力传感器；所述控制器与该压力传感器连接，当所述红外反射传感器监测到跌水井井盖不完好后，进入该压力传感器检测；所述控制器根据所述压力传感器生成的电信号判断压力是否小于预设阀值，若是，则判定井盖丢失并生成井盖丢失报警信号，若否，则判定井盖损坏并生成井盖损坏报警信号；所述报警装置用于根据所述井盖丢失/损坏报警信号进行报警。进一步的，所述水力发电装置包括两个结构相同的水轮发电机组，第一水轮发电机组平行于所述进水管布置，第二水轮发电机组垂直于所述进水管布置；第一水轮发电机组的水轮机位于所述进水管出水口的下前方，其利用污水水流的动能进行发电；第二水轮发电机组的水轮机位于所述第一水轮机组的水轮机的下方，其利用污水跌落的重力势能进行发电。进一步的，所述跌水井本体内设置有将所述进水管和所述出水管隔开的竖向导流板；所述竖向导流板将跌水井本体上部分隔成两个腔室，其中竖向导流板与所述跌水井本体具有进水管的侧壁之间为第一腔室，竖向导流板与所述跌水井本体具有出水管的侧壁之间为第二腔室；第一水轮发电机组中，第一水轮机位于所述第一腔室内，第一发电机位于所述第二腔室内，第一传动轴横向贯穿所述竖向导流板；第二水轮发电机组中，第二发电机设置于所述进水管的上方，第二水轮机位于第一水轮机的下方，第二传动轴竖直设置于所述第一腔室内并位于所述进水管和所述第一水轮机之间。进一步的，所述第一水轮发电机组的第一传动轴与所述竖向导流板之间通过木塞可转动密封连接。进一步的，所述进水管在所述水质监测传感器的上游端设置有用于过滤杂物的滤网。进一步的，所述水质监测传感器监测污水的指标包括：pH值、水温、悬浮物、DO、COD、溶解性固体、总磷、氨氮、亚硝酸盐。进一步的，所述气体监测传感器监测气体的指标包括：氧气浓度、甲烷气体浓度、一氧化碳浓度、硫化氢气体浓度。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术所提供的跌水井在线监测预警系统能够实时监测污水水质情况、井内有害气体情况以及井盖情况，并且当监测到不利情况时能够及时报警，从而达到保护环境、维持管道安全、维持井盖安全的目的。2、本专利技术利用跌水井的结构特点，将污水水流能量转化成有用的电能为在线监测预警系统的各耗电元器件供能，实现能量的自产自用，不需额外能量输入，从而达到绿色节能、便于普及的目的。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的跌水井在线监测预警系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的水力发电装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例所述的红外反射传感器的检测原理示意图；图4为本专利技术实施例所述的压力传感器的检测原理示意图；图5为本专利技术实施例所述的监测井盖的流程图；图6为本专利技术实施例所述的蓄电池供电示意图；附图标号1-跌水井本体；2-进水管；3-出水管；4-水质监测传感器；5-气体监测传感器；6-红外反射传感器；7-控制器；8-报警装置；9-定位器；10-蓄电池；11-水力发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跌水井在线监测预警系统，包括跌水井本体，在所述跌水井本体的侧壁上部设置有进水管，与所述进水管相对的侧壁下部设置有出水管；其特征在于，还包括：/n设置于所述进水管内的用于监测污水水质情况并生成电信号的水质监测传感器；/n设置于所述跌水井本体中下部的用于监测跌水井本体内有害气体情况并生成电信号的气体监测传感器；/n设置于所述跌水井本体中下部的用于监测井盖情况并生成电信号的红外反射传感器；/n设置于所述跌水井本体内的并与所述水质监测传感器、气体监测传感器、红外反射传感器连接的控制器，所述控制器用于根据所述三个电信号来判断污水水质是否正常、跌水井井内有害气体是否超标、跌水井井盖是否完好，并生成报警信号；/n设置于所述跌水井本体内的并与所述控制器连接的报警装置，所述报警装置用于根据所述报警信号进行报警，所述报警装置包括报警信号发射单元，该报警信号发射单元将信号发送到监测终端进行报警；/n设置于所述跌水井本体内的并与所述控制器连接的定位器，所述定位器用于定位跌水井位置；/n设置于所述跌水井本体内的蓄电池，所述蓄电池用于为所述水质监测传感器、气体监测传感器、红外反射传感器、控制器、报警装置、定位器供电；/n设置于所述跌水井本体内并靠近所述进水管的小型水力发电装置，所述水力发电装置利用污水水流能量发电并为所述蓄电池进行充电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种跌水井在线监测预警系统，包括跌水井本体，在所述跌水井本体的侧壁上部设置有进水管，与所述进水管相对的侧壁下部设置有出水管；其特征在于，还包括：
设置于所述进水管内的用于监测污水水质情况并生成电信号的水质监测传感器；
设置于所述跌水井本体中下部的用于监测跌水井本体内有害气体情况并生成电信号的气体监测传感器；
设置于所述跌水井本体中下部的用于监测井盖情况并生成电信号的红外反射传感器；
设置于所述跌水井本体内的并与所述水质监测传感器、气体监测传感器、红外反射传感器连接的控制器，所述控制器用于根据所述三个电信号来判断污水水质是否正常、跌水井井内有害气体是否超标、跌水井井盖是否完好，并生成报警信号；
设置于所述跌水井本体内的并与所述控制器连接的报警装置，所述报警装置用于根据所述报警信号进行报警，所述报警装置包括报警信号发射单元，该报警信号发射单元将信号发送到监测终端进行报警；
设置于所述跌水井本体内的并与所述控制器连接的定位器，所述定位器用于定位跌水井位置；
设置于所述跌水井本体内的蓄电池，所述蓄电池用于为所述水质监测传感器、气体监测传感器、红外反射传感器、控制器、报警装置、定位器供电；
设置于所述跌水井本体内并靠近所述进水管的小型水力发电装置，所述水力发电装置利用污水水流能量发电并为所述蓄电池进行充电。


2.根据权利要求1所述的跌水井在线监测预警系统，其特征在于：所述红外反射传感器的接收口判断是否接收到反射回来的红外线，若是，则判定井盖完好；若否，则在30分钟后再次判定是否接收到反射回来的红外线，若是则判定为井盖完好，若否则判定井盖不完好。


3.根据权利要求2所述的跌水井在线监测预警系统，其特征在于：还包括设置于跌水井井盖与井座之间的用于检测井盖对井座压力情况并生成电信号的压力传感器；
所述控制器与该压力传感器连接，当所述红外反射传感器监测到跌水井井盖不完好后，进入该压力传感器检测；
所述控制器根据所述压力传感器生成的电信号判断压力是否小于预设阀值，若是，则判定井盖丢失并生成井盖丢失报警信号，若否，则判定井盖损坏并生成井盖损坏报警信号；
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王润之，李文睿，马伟杰，黎兴星，唐诗懿，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50