基于分布式传感器的排水管网运行监测系统的应用研究

摘要

城市排水系统是城市建设、环境保护、防洪排涝的重要基础设施，关系到社会经济稳定发展和人民生活的安定，在保障城市发展和安全运行中发挥着重要的作用。随着城市化的迅速发展，城市排水管网系统越来越复杂、越来越庞大，对排水管网的运行管理、养护管理、应急防汛和科学决策等提出了越来越高的要求。一直以来，由于在管网的运行管理上缺乏掌握排水管网真实运行状况的技术手段，在养护管理上难以评估排水管网的日常养护效果，在排水管网的水力分析和管理决策上缺少必要的数据支持，遇到紧急情况时无法依据实时变化的信息来制定相应的应急措施，传统的管理手段己越来越不能满足排水管网的现代化管理需求。为此，论文通过深入的研究与探索，提出基于分布式传感器的排水管网运行监测系统建设方案，以便更加清楚、准确的掌握城市排水管网的运行状态，提高排水管网的运行管理水平。
　　排水管网运行监测系统，是实现市政精细化管理的重要措施。它将城市排水管网运营的主要技术参数进行实时监测与记录，通过通讯系统将数据传输至市政设施管理局中央控制室，运用数据库技术对采集数据进行存储处理，按照运行管理要求进行分析，研究参考暴雨强度公式，确定参数合理应用范围，为排水管网的运行管理提供科学依据。
　　论文分三个部分来介绍排水管网运行监测系统的研究、开发与应用。首先，分析了基于分布式传感器的排水管网运行监测系统在现实生活中的实际应用，研究了国内外对于此类技术应用的现状和存在的不足，以及与目标系统相关的一些技术基础，如传感器技术、PLC、SCADA系统等。其次，通过深入的分析研究市政设施管理部门对排水管网运行监测系统的实际需求，明确了研究目标，确定了系统的总体设计方案。然后从硬件实现和软件构架两方面进行了详细设计，包括系统数据流程图设计、系统操作界面设计、系统功能模块设计等，并对软硬件系统进行了研究开发，对如何一步步构建下位机系统做了细致的描述。最后，在实际生产环境中对系统进行了安装部署与集成调试，解决了运行中发现的问题，总结了施工经验，并对下一步的工作做了展望。
　　论文通过长期调研，完成了排水管网运行监测系统的需求分析、软硬件详细设计与测试工作，充分利用新技术为市政排水管理工作提供了有效的辅助工具。系统部署实施后对城市雨水管道(涵、渠)的实际输水能力，污水处理厂服务区的污水干管收水量、实际合流情况等排水管网运行参数实现了从定性分析到定量分析的“飞跃”，可有效预警城市内涝，减少灾害，避免城市污水管网因高水位运行引起的道路沉陷、井室沼气爆炸等威胁车辆行人安全事故的发生。系统的实施与应用提高了市政排水工作的管理效率，达到了市政排水管理精细化的目标，具有一定的实用价值和推广意义。

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第一章 绪 论

1.1论文的背景和意义

1.2国内外发展状况和趋势

1.3排水管网监测系统建设必要性

1.4课题来源及本文主要工作

1.5论文的组织

第二章 系统关键技术

2.1 PLC

2.2分布式传感器

2.3 MODBUS协议

2.4 OPC技术

2.5 SCADA系统

2.6本章小结

第三章 系统需求分析

3.1现状分析

3.2系统业务需求

3.3系统基本功能

3.4本章小结

第四章 系统总体设计

4.1系统总体设计目标

4.2系统功能模块设计

4.3系统下位机功能设计

4.4系统上位机功能设计

4.5本章小结

第五章 系统硬件实现

5.1系统硬件组成

5.2系统下位机的硬件实现

5.3系统上位机的构成

5.4本章小结

第六章 系统软件设计与实现

6.1系统流程图设计

6.2系统功能详细设计

6.3系统功能模块实现

6.4系统下位机关键协议的软件实现

6.5本章小结

第七章 系统部署与测试

7.1系统集成部署

7.2系统运行测试

7.3测试结果与分析

7.4项目实施效果

7.5本章小结

结论

参考文献

致谢