排水管网实验系统设计方案

前言:

随着我国经济的飞速发展，大量人口涌入城市，为城市的发展提供动力的同时也为城市的安全运行带来了巨大挑战。其中城市排水问题也是为严重的问题之一，2012年7月21日至22日8时左右，中国大部分地区遭遇暴雨，其中北京及其周边地区遭遇61年来强暴雨及洪涝灾害。截至8月6日，北京已有79人因此次暴雨死亡。[3]根据北京市政府举行的灾情通报会的数据显示，此次暴雨造成房屋倒塌10660间[2]，160.2万人受灾，经济损失116.4亿元[1]。经过近几年的城市内涝情况，通过对排水管道的监控及分析，进而为城市排水管道设计规划提供合理化建议，为城市防洪防涝预警提供实时数据资料。实现城市排水管网安全运行实时监测，提高城市排水管网运营管理水平，数据分析的终决策处理意见可供排水管理、管网养护、防汛抢险、其他相关部门等使用

监测系统设计原则

1)可靠性

    系统主要技术和产品具有成熟、稳定、实用的特点，可充分满足实验应用、技术开发及实际应用的需要。保证在恶劣气候条件下，能进行准确的监测。

    网络设计保证网络运行的可靠性，系统在任何一个节点出现意外时整个系统仍能运行。

2)先进性

使用成熟的先进技术，各项设备选型上考虑市场上技术支持好、服务力量强、设备性能稳定、扩展性好的品牌，确保设计具有先进性及前瞻性。

3)可扩展性

在系统建设时，不一味追求高配置，而是应在保证系统在一定时期内的先进性的前提下，设计具有良好扩展性的系统结构，选择具有良好扩展性和升级能力的产品，系统结构模块化，以保证整个系统的可扩展性。监测系统的总体设计考虑到监测数据的增加预留空间。为以后的实验技术拓展预留空间。

4)高性价比

力求优的性能价格比，在保证系统高性能的同时尽量减少用户的投资。

系统组成

1)监控中心：主要硬件：服务器、工作站计算机、无线路由器、显示屏等。

2)主要软件：操作系统软件、数据库软件、水位实时监测与管理系统软件、防火墙软件

3)通信网络：中国移动公司GPRS/CDMA无线网络。

4)测控终端：GPRS/CDMA电池供电无线测控终端。

5)供电方式采用电池供电方式。

6)计量设备：水位传感器、水流速传感器、红外摄像传感器、溢出报警传感器。

实验系统可以实现的功能

1)远程设定功能

设置在监测站的计算机可以远程设定下属所辖监测点的警戒水位值等。

2)自动传输报警功能

当超过预警水位时测报装置将自动上报水位信息到监测站的计算机上，计算机的屏幕上将有显示和蜂鸣器响起。同时把水位信息上报。

3)数据档案功能

系统的所有数据信息都会自动保存在计算机的大型数据库中，便于数据检索和数据分析。

系统特点

1)配合排水管网模拟实验台实现对排水管网的连续监测；

2)提供新型传感、监测技术的测试环境；

3)能够模拟强降雨灾难环境的连续监测；

4)能够进行监测数据分析；

5)窨井测控终端为电池供电，使用性锂电池，现场不需要外接电源就可以实现现场基本传感器的供电、数据采集与传输，传感器包括：窨井水位传感器、水流速传感器、红外摄像传感器、溢出报警传感器等；

6)提供实验控制软件的源代码、提供开放接口，便于二次开发及新型传感器监测技术测试研究；

7)完成实验台工作过程数据采集和控制实验；

8)提供各实验系统的全套实验设备说明书和有关实验操作与维修说明书，提供电子版实验指导书。

9)实验过程的数据采集和控制可全部采用计算机操作完成。

10)利用现场传感技术实时监测窨井及排水管道参数数据，通过GPRS网络通讯传输，性能稳定可靠，覆盖面光，不受地形地势限制。

11)系统数据展示和分析充分利用，根据现场传感器数据，分析排水管网瓶颈和运行问题；分析不同企事业单位等不同用户用水排水问题；数据可以以WEB方式实时发布，同时满足防汛、调度、养护、管理等不同部门同时的应用需求。

技术指标如下：

1）、有效降雨面积：4×9m（36）平米

2）、降雨高度：2.1m（降雨喷嘴至实验平台高度）

3）、雨强连续变化范围：20-150mm/h

4）、降雨均匀度系数： 大于0.86

5）、雨滴大小调控范围：1.7～2.8mm

6）、降雨调节：7mm/h

7）、柜式控制台，液晶显示数据及雨强值和雨强曲线，可以实现手动、自动等控制模式

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