一种智能监测雨污地下管道情况的监测装置

摘要

本实用新型公开了一种智能监测雨污地下管道情况的监测装置，属于管道监测技术领域。其技术方案为：一种智能监测雨污地下管道情况的监测装置，包括设置底端与管道顶壁相连通的空心柱体滑轨，顶端与空心柱体滑轨相配合、底端设置高透空心浮体的反射吸收红外空心柱，竖直设置在管道一侧内壁上的长波红外发射条和第二长波红外接收条，以及设置在管道相对另一侧内壁上、与长波红外发射条相配合的第一长波红外接收条。本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种智能监测雨污地下管道情况的监测装置结构简单、设计巧妙、实时监测且运维成本低。

说明书

技术领域

本实用新型涉及管道监测技术领域，特别涉及一种智能监测雨污地下管道情况的监测装置。

背景技术

通常农污项目属于全县域治理，但是治理范围多为散、小、杂，给现有的运维团队造成许多的经济、人力压力，在现有运维团队信息反馈不及时的制约下，某农污项目的基础设施损坏严重，已无法满足正常的生活污水治理的要求。对于管道监测目前普遍采用人工查看管网是否存在损坏，这种监测方式不利于大面积运维，同时人工判断标准难以统一，给监测过程带来了数据混乱。

如何解决上述技术问题为本实用新型面临的课题。

实用新型内容

为了能够解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供了一种结构简单、设计巧妙、实时监测且运维成本低的智能监测雨污地下管道情况的监测装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种智能监测雨污地下管道情况的监测装置，其中，包括设置在管道顶壁上、底端与所述管道相连通的空心柱体滑轨，顶端与所述空心柱体滑轨相配合、底端设置高透空心浮体的反射吸收红外空心柱，竖直设置在所述管道一侧内壁上、分别与所述反射吸收红外空心柱相配合的长波红外发射条和第二长波红外接收条，以及设置在所述管道相对另一侧内壁上、与所述长波红外发射条相配合的第一长波红外接收条，长波红外发射条、第一长波红外接收条、第二长波红外接收条等高平齐。

高透空心浮体起托起反射吸收红外空心柱的作用，并使得反射吸收红外空心柱底部一直同水面相齐平，同时不阻挡长波红外线在水层中穿过，保持反射吸收红外空心柱底部一直同水面相齐平的原理为：重力mg=浮力ρgv，管道流动物质相对稳定，密度ρ已知，即反射吸收红外空心柱和高透空心浮体的质量m与高透空心浮体排水体积v成正比，即可计算得到保持反射吸收红外空心柱底部一直同水面相齐平的临界体积，此处临界体积不再赘述，在实际生产中进行同比计算，当反射吸收红外空心柱随水层高度变化而上下起伏，即可使得反射吸收红外空心柱底部一直同水面相齐平。

使用时，雨污流经管道时，管道内由上至下形成空气层与水层，高透空心浮体漂浮于水层与空气层交界处，随水层高度变化而上下起伏，带动反射吸收红外空心柱沿空心柱体滑轨滑动；

进一步的，高透空心浮体的材质设置为超薄树脂，

长波红外发射条发出的长波红外线分为两部分：

位于水层中的部分通过水层或高透空心浮体由第一长波红外接收条接收，即第一长波红外接收条接收长波红外线的高度为a；

位于空气层中的部分经反射吸收红外空心柱反射后由第二长波红外接收条接收，即第二长波红外接收条接收长波红外线的高度为b；

预设长波红外发射条的高度为c，当c=a+b时，管道运行正常；当c≠a+b时，则管道运行非正常，此时或出现水层底部污泥淤积，淤积的高度、高度a、高度b三者之和与高度c相等。

本实用新型的具体特点还有，所述管道的横截面形状设置为矩形且底面水平，所述长波红外发射条的高度与所述管道侧壁的高度相等，长波红外发射条、第一长波红外接收条、第二长波红外接收条于管道侧壁由底至顶即管道侧壁的高度为c，水层的高度为a，空气层的高度为b，当管道运行正常时，管道侧壁的高度为水层高度与空气层高度之和，方便监测。

本实用新型的具体特点还有，所述长波红外发射条的发射端设置为汇聚型，汇聚型收口进行红外滤波，将发射的长波红外线平行于管道横截面，减少长波红外线漫反射，提高测量结果有效性，所述第一长波红外接收条、所述第二长波红外接收条的接收端设置为发散型，发射型扩口进行长波红外线接收，将因漫反射产生的与管道横截面不平行的长波红外线尽可能接收，提高测量结果有效性，保证长波红外发射条发射的长波红外线由第一长波红外接收条和/或第二长波红外接收条接收。

本实用新型的具体特点还有，所述反射吸收红外空心柱包括空心柱本体，以及设置在所述空心柱本体内的填充二氧化碳气体，所述空心柱本体靠近所述长波红外发射条的侧壁设置为石英玻璃或外侧壁满贴石英玻璃，由于长波红外线难以穿透石英玻璃，由长波红外发射条发射的长波红外线遇石英玻璃后反射，而经漫反射进入空心柱本体后由填充二氧化碳气体吸收。

本实用新型的具体特点还有，所述石英玻璃外侧面设置第一反射红外镀膜，进一步反射由长波红外发射条发射的长波红外线，所述空心柱本体中与石英玻璃相对的侧壁内侧面设置第二反射红外镀膜，对进入空心柱本体内的长波红外线进行反射，防止其穿过空心柱本体由第一长波红外接收条接收，保证监测的有效性，优选的，所述第一反射红外镀膜的材质、所述第二反射红外镀膜的材质设置为真空红外镀膜与金属镀膜相结合，保证对长波红外线的高反射率。

进一步的，空心柱本体除设置石英玻璃的侧面外，其余侧面均设置为高透薄壁树脂或外侧壁满贴高透薄壁树脂，利用长波红外线可以穿透树脂的原理，水层中的漫反射的长波红外线进入反射吸收红外空心柱并由填充二氧化碳气体吸收，优选的，高透薄壁树脂设置为硬质树脂。

进一步的，所述空心柱体滑轨内壁安装无阻尼滑轮，保证反射吸收红外空心柱在其内部做往复运动时无阻碍，优选的，空心柱体滑轨与管道一体注塑而成。

一种包括所述智能监测雨污地下管道情况的监测装置的监测系统，包括首尾依次相接的若干段管道，以及与若干段管道一一对应的若干个所述智能监测雨污地下管道情况的监测装置；

所述管道包括沿水流方向依次相接设置的入水管段、层流稳流沉砂段、测量管段、蓄水管段以及出水管段，所述智能监测雨污地下管道情况的监测装置安装于所述测量管段上，优选的，所述管道的材质设置为内壁光滑的玻璃钢，所述管道内壁涂刷抑菌、抗污粘结材料涂层；进一步的，出水管段的输出端设有管道插口，入水管段的输入端设有与所述管道插口相匹配的管道承口，管道承口的直径与现存国标排水管道插口直径相适应，满足安装的要求；入水管段和正常施工安装排水管道直径相同；即相邻管道之间通过管道插口与管道承口之间的承插配合连接，方便连接，且水流由内收的管道插口流向经管道承口流向相邻管道，承插位置漏水概率低。

层流稳流沉砂段与入水管段采用一体化注塑完成，层流稳流沉沙段与测量管段采用二次接焊注塑完成，一次注塑时在层流稳流沉砂段与测量管段相连接一侧预留马牙搓，便于后期接焊注塑提高设备的强度；

测量管段采用一体化注塑完成，与蓄水管段二次接焊注塑完成，一次注塑时在测量管段与蓄水管段相连接一侧预留马牙搓，便于后期接焊注塑提高设备的强度；

蓄水管段与出水管段采用一体化注塑完成，一次注塑时在蓄水管段与测量管段相连接一侧预留马牙搓，便于后期接焊注塑提高设备的强度；出水管段输入端的横截面设置为圆形，测量管段输出端的横截面形状设置为矩形，且出水管段输入端的横截面大于测量管段输出端的横截面，蓄水管段由测量管段向出水管段过渡时中部形成腰线，且蓄水管段靠近出水管段的底壁向上抬高，两侧壁内收，目的是给测量管段抬高测量水位，减缓水流形成层流稳态状，使测量数据更加准确；

出水管段和正常施工安装排水管道直径相同，管道插口直径应与现存国标排水管道承口直径相适应，满足安装的要求。

本实用新型的具体特点还有，所述层流稳流沉砂段设置下沉部，所述下沉部底壁低于所述测量管段底壁，雨污流经此处时减缓水流形成层流稳态状，同时将泥沙等污物在下沉部进行沉淀，使得智能监测雨污地下管道情况的监测装置对测量管段的测量数据更加准确，进一步的，入水管段的输出端的横截面形状设置为圆形，测量管段的输入端形状设置为矩形，且入水管段输出端的横截面大于测量管段输入端的横截面，层流稳流沉砂段由入水管段输出端向测量管段输入端过渡时中部形成腰线即所述下沉部，保证层流稳态效果。

本实用新型的具体特点还有，所述监测系统还包括设置在所述层流稳流沉砂段的抽提单元，用于抽提沉积的泥沙等污物，优选的，所述抽提单元位于所述下沉部。

本实用新型的具体特点还有，所述抽提单元包括位于所述层流稳流沉砂段底壁处的镂空筒，即表面存在孔洞，可顺利通过污泥的同时不扰动水流的形态，设置在所述镂空筒内的螺旋推料杆，位于所述层流稳流沉砂段外、与所述镂空筒的输出端相连通的污物汇集桶，镂空筒与污物汇集桶之间贴合铆接并涂抹密封胶，位于所述污物汇集桶底部的粉碎型潜污泵，连通设置在所述粉碎型潜污泵输出端的外排管道，优选的，外排管道的材质设置为硬质塑料，以及输出轴与所述螺旋推料杆的转轴同轴的防水电机，优选的为高扭矩低转速、防水等级IP80的电机，工作时，开启防水电机，进入镂空筒的泥沙等污物由螺旋推料杆传输至污物汇集桶内，经粉碎型潜污泵后由外排管道向外传输，完成污物外排。

本实用新型的具体特点还有，所述监测系统还包括设置在所述入水管段上的视觉监测单元，所述视觉监测单元包括设置在所述入水管段顶壁上的视觉摄像头，优选的为防水型的海康摄像机，设置在所述入水管段外侧的视觉处理器，以及电连接在所述视觉摄像头与所述视觉处理器之间的数据传输线束，视觉摄像头拍摄的影像通过数据传输线束实时上传到视觉处理器，且视觉处理器对前期上传的雨污混流照片、杂物照片、污水流动照片等数据进行学习存储，在实际工作时对摄像机传输的图片进行比对，发现存在雨污混流、管道堵塞则提示系统进行报警，以便于安排运维人员前往处理。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的智能监测雨污地下管道情况的监测装置可通过对长波红外线的吸收与反射实现对管道运行状态的实时监测，结构简单，设计巧妙，运维成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作原理示意图；

图3为本实用新型监测系统的主视图；

图4为本实用新型监测系统的立体图；

图5为本实用新型中入水管段的结构示意图；

图6为本实用新型中层流稳流沉砂段的结构示意图。

其中，附图标记为：1、管道插口；2、抽提单元；3、长波红外发射条；4、第一长波红外接收条；5、反射吸收红外空心柱；6、第二长波红外接收条；7、空心柱体滑轨；8、高透空心浮体；9、第一反射红外镀膜；10、石英玻璃；11、填充二氧化碳气体；12、高透薄壁树脂；13、第二反射红外镀膜；14、长波红外线；15、外排管道；16、污物汇集桶；17、粉碎型潜污泵；18、镂空筒；19、螺旋推料杆；20、防水电机；21、视觉摄像头；22、数据传输线束；23、视觉处理器；24、管道承口；25、出水管段；26、蓄水管段；27、测量管段；28、层流稳流沉砂段；29、入水管段；30、空气层；31、水层。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1至图6，本实用新型实施例提供了一种智能监测雨污地下管道情况的监测装置，其中，包括设置在管道顶壁上、底端与管道相连通的空心柱体滑轨7，顶端与空心柱体滑轨7相配合、底端设置高透空心浮体8的反射吸收红外空心柱5，竖直设置在管道一侧内壁上、分别与反射吸收红外空心柱5相配合的长波红外发射条3和第二长波红外接收条6，以及设置在管道相对另一侧内壁上、与长波红外发射条3相配合的第一长波红外接收条4，长波红外发射条3、第一长波红外接收条4、第二长波红外接收条6等高平齐。

高透空心浮体8起托起反射吸收红外空心柱5的作用，并使得反射吸收红外空心柱5底部一直同水面相齐平，同时不阻挡长波红外线14在水层31中穿过，保持反射吸收红外空心柱5底部一直同水面相齐平的原理为：重力mg=浮力ρgv，管道流动物质相对稳定，密度ρ已知，即反射吸收红外空心柱5和高透空心浮体8的质量m与高透空心浮体8排水体积v成正比，即可计算得到保持反射吸收红外空心柱5底部一直同水面相齐平的临界体积，此处临界体积不再赘述，在实际生产中进行同比计算，当反射吸收红外空心柱5随水层高度变化而上下起伏，即可使得反射吸收红外空心柱5底部一直同水面相齐平。

使用时，雨污流经管道时，管道内由上至下形成空气层30与水层31，高透空心浮体8漂浮于水层31与空气层30交界处，随水层31高度变化而上下起伏，带动反射吸收红外空心柱5沿空心柱体滑轨7滑动；

进一步的，高透空心浮体8的材质设置为超薄树脂，

长波红外发射条3发出的长波红外线14分为两部分：

位于水层31中的部分通过水层或高透空心浮体8由第一长波红外接收条4接收，即第一长波红外接收条4接收长波红外线14的高度为a；

位于空气层30中的部分经反射吸收红外空心柱5反射后由第二长波红外接收条6接收，即第二长波红外接收条6接收长波红外线14的高度为b；

预设长波红外发射条3的高度为c，当c=a+b时，管道运行正常；当c≠a+b时，则管道运行非正常，此时或出现水层31底部污泥淤积，淤积的高度、高度a、高度b三者之和与高度c相等。

本实用新型的具体特点还有，管道的横截面形状设置为矩形且底面水平，长波红外发射条3的高度与管道侧壁的高度相等，长波红外发射条3、第一长波红外接收条4、第二长波红外接收条6于管道侧壁由底至顶即管道侧壁的高度为c，水层31的高度为a，空气层30的高度为b，当管道运行正常时，管道侧壁的高度为水层31高度与空气层30高度之和，方便监测。

本实用新型的具体特点还有，长波红外发射条3的发射端设置为汇聚型，汇聚型收口进行红外滤波，将发射的长波红外线14平行于管道横截面，减少长波红外线14漫反射，提高测量结果有效性，第一长波红外接收条4、第二长波红外接收条6的接收端设置为发散型，发射型扩口进行长波红外线14接收，将因漫反射产生的与管道横截面不平行的长波红外线14尽可能接收，提高测量结果有效性，保证长波红外发射条3发射的长波红外线14由第一长波红外接收条4和/或第二长波红外接收条6接收。

本实用新型的具体特点还有，反射吸收红外空心柱5包括空心柱本体，以及设置在空心柱本体内的填充二氧化碳气体11，空心柱本体靠近长波红外发射条3的侧壁设置为石英玻璃10或外侧壁满贴石英玻璃10，由于长波红外线14难以穿透石英玻璃10，由长波红外发射条3发射的长波红外线14遇石英玻璃10后反射，而经漫反射进入空心柱本体后由填充二氧化碳气体11吸收。

本实用新型的具体特点还有，石英玻璃10外侧面设置第一反射红外镀膜9，进一步反射由长波红外发射条3发射的长波红外线14，空心柱本体中与石英玻璃10相对的侧壁内侧面设置第二反射红外镀膜13，对进入空心柱本体内的长波红外线14进行反射，防止其穿过空心柱本体由第一长波红外接收条4接收，保证监测的有效性，优选的，第一反射红外镀膜9的材质、第二反射红外镀膜13的材质设置为真空红外镀膜与金属镀膜相结合，保证对长波红外线14的高反射率。

进一步的，空心柱本体除设置石英玻璃的侧面外，其余侧面均设置为高透薄壁树脂12或外侧壁满贴高透薄壁树脂12，利用长波红外线14可以穿透树脂的原理，水层31中的漫反射的长波红外线14进入反射吸收红外空心柱5并由填充二氧化碳气体11吸收，优选的，高透薄壁树脂12设置为硬质树脂。

进一步的，空心柱体滑轨7内壁安装无阻尼滑轮，保证反射吸收红外空心柱5在其内部做往复运动时无阻碍，优选的，空心柱体滑轨7与管道一体注塑而成。

一种包括智能监测雨污地下管道情况的监测装置的监测系统，包括首尾依次相接的若干段管道，以及与若干段管道一一对应的若干个智能监测雨污地下管道情况的监测装置；

管道包括沿水流方向依次相接设置的入水管段29、层流稳流沉砂段28、测量管段27、蓄水管段26以及出水管段25，智能监测雨污地下管道情况的监测装置安装于测量管段27上，优选的，管道的材质设置为内壁光滑的玻璃钢，管道内壁涂刷抑菌、抗污粘结材料涂层；进一步的，出水管段25的输出端设有管道插口1，入水管段29的输入端设有与管道插口1相匹配的管道承口24，管道承口24的直径与现存国标排水管道插口直径相适应，满足安装的要求；入水管段29和正常施工安装排水管道直径相同；即相邻管道之间通过管道插口1与管道承口24之间的承插配合连接，方便连接，且水流由内收的管道插口1流向经管道承口24流向相邻管道，承插位置漏水概率低。

层流稳流沉砂段28与入水管段29采用一体化注塑完成，层流稳流沉沙段28与测量管段27采用二次接焊注塑完成，一次注塑时在层流稳流沉砂段28与测量管段27相连接一侧预留马牙搓，便于后期接焊注塑提高设备的强度；

测量管段27采用一体化注塑完成，与蓄水管段26二次接焊注塑完成，一次注塑时在测量管段27与蓄水管段26相连接一侧预留马牙搓，便于后期接焊注塑提高设备的强度；

蓄水管段26与出水管段25采用一体化注塑完成，一次注塑时在蓄水管段26与测量管段27相连接一侧预留马牙搓，便于后期接焊注塑提高设备的强度；出水管段25输入端的横截面设置为圆形，测量管段27输出端的横截面形状设置为矩形，且出水管段25输入端的横截面大于测量管段27输出端的横截面，蓄水管段26由测量管段27向出水管段25过渡时中部形成腰线，且蓄水管段26靠近出水管段25的底壁向上抬高，两侧壁内收，目的是给测量管段27抬高测量水位，减缓水流形成层流稳态状，使测量数据更加准确；

出水管段25和正常施工安装排水管道直径相同，管道插口1直径应与现存国标排水管道承口直径相适应，满足安装的要求。

本实用新型的具体特点还有，层流稳流沉砂段28设置下沉部，下沉部底壁低于测量管段27底壁，雨污流经此处时减缓水流形成层流稳态状，同时将泥沙等污物在下沉部进行沉淀，使得智能监测雨污地下管道情况的监测装置对测量管段27的测量数据更加准确，进一步的，入水管段29的输出端的横截面形状设置为圆形，测量管段27的输入端形状设置为矩形，且入水管段29输出端的横截面大于测量管段27输入端的横截面，层流稳流沉砂段28由入水管段29输出端向测量管段27输入端过渡时中部形成腰线即下沉部，保证层流稳态效果。

本实用新型的具体特点还有，监测系统还包括设置在层流稳流沉砂段28的抽提单元2，用于抽提沉积的泥沙等污物，优选的，抽提单元2位于下沉部。

本实用新型的具体特点还有，抽提单元2包括位于层流稳流沉砂段28底壁处的镂空筒18，即表面存在孔洞，可顺利通过污泥的同时不扰动水流的形态，设置在镂空筒18内的螺旋推料杆19，位于层流稳流沉砂段28外、与镂空筒18的输出端相连通的污物汇集桶16，镂空筒18与污物汇集桶16之间贴合铆接并涂抹密封胶，位于污物汇集桶16底部的粉碎型潜污泵17，连通设置在粉碎型潜污泵17输出端的外排管道15，优选的，外排管道15的材质设置为硬质塑料，以及输出轴与螺旋推料杆19的转轴同轴的防水电机20，优选的为高扭矩低转速、防水等级IP80的电机，工作时，开启防水电机，进入镂空筒18的泥沙等污物由螺旋推料杆19传输至污物汇集桶16内，经粉碎型潜污泵17后由外排管道15向外传输，完成污物外排。

本实用新型的具体特点还有，监测系统还包括设置在入水管段29上的视觉监测单元，视觉监测单元包括设置在入水管段29顶壁上的视觉摄像头21，优选的为防水型的海康摄像机，设置在入水管段29外侧的视觉处理器23，以及电连接在视觉摄像头21与视觉处理器23之间的数据传输线束22，视觉摄像头21拍摄的影像通过数据传输线束22实时上传到视觉处理器23，且视觉处理器23对前期上传的雨污混流照片、杂物照片、污水流动照片等数据进行学习存储，在实际工作时对摄像机传输的图片进行比对，发现存在雨污混流、管道堵塞则提示系统进行报警，以便于安排运维人员前往处理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。