一种基于地下雨水管网并带水位自适应发电的监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及城市市政工程技术领域，具体涉及一种用于地下雨水管网的监测系统。


背景技术：

2.城市雨水管网的监测一直是城市运维和内涝预警系统的核心数据，目前城市雨水管网监测主要面临三个难题：1、缺少成熟的地下雨水管网的模块化复合型监测设备。由于不同部门监测的对象不同，导致安装的监测传感器类型不同。不同类型的传感器都需要能源设备、传输设备等，由于这些设备安装的部门不同且存在时间差，因此导致设备的重复安装，增加成本；2、部分传感器容易损坏。通常的雨水管井(竖井)水位监测装置为接触类水位传感器(如压力式液位计等)，这种设备通过探头上小孔感知的压力转化为水位高度。但是雨水管井中的水流一般含有杂质，容易堵塞小孔造成设备故障，因此增加后期使用中的维修和更换成本；3、供能方式的单一。由于雨水管井一般存在于市政道路沿线或道路中间，因此监测设备采用市政用电供能方式会很繁琐，除了增加额外的施工成本外，长期运营期间的用电安全也存在隐患；采用蓄电池供电会增加便捷性，但是后期使用过程中的更换成本很大。然而城市雨水管网监测数据的价值主要分布在汛期或台风期，如果能保证汛期或台风期雨水管网数据的采集和传输，即可很大程度上满足城市运维和内涝预警系统的要求。由于城市市政雨水管网的水流速度通常可以达到0.7m/s-2.0m/s，如果能合理利用汛期或台风期雨水管网的水流动能，就能为雨水管网数据的采集和传输提供必要的能源。虽然有人开发了一些在地下雨水管网安装发电装置进行发电的技术方案，但由于地下管网的水位变化较大，水位较低时会导致发电效率低下甚至不能发电，难以满足实际使用需求。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种实现结构简单、安装设计更合理、易于维护、更为节约能源、供电可靠性更高的基于地下雨水管网并带水位自适应发电的监测系统。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种基于地下雨水管网并带水位自适应发电的监测系统，包括有储能装置(带有通讯定位功能)、发电装置(可以是微型水力涡轮发电机)和监测装置，监测装置至少包括有有害气体监测装置、水位监测装置及水质监测装置；发电装置安装在横向的地下雨水管道中，储能装置与发电装置连接，发电装置包括有叶轮转子机构和定子机构；各监测装置分别安装在地下雨水管网中并分别与储能装置连接，其特征在于：所述发电装置为水位自适应发电装置，其通过安装机构活动安装在地下雨水管道中并悬浮于地下雨水管道的流水中；该水位自适应发电装置的定子机构装设在浮箱中形成浮箱式定子机构，也就是将定子机构外面套装一个浮箱，通过浮箱的浮力使得整个水位自适应发电装置悬浮在流水中。
5.进一步地，所述安装机构包括有竖向固定杆，竖向固定杆竖立固定并插入在地下
雨水管道在流水中；所述水位自适应发电装置通过其浮箱式定子机构装设在竖向固定杆上，形成可沿竖向固定杆随水位变化而自动上升或下降的水位自适应结构。
6.进一步地，所述竖向固定杆沿竖向固定在雨水竖井中并穿入地下雨水管道，使水位自适应发电装置安装在雨水竖井与地下雨水管道的交界位置。
7.进一步地，还包括有横向固定杆，竖向固定杆的底端固定在雨水竖井的底部，竖向固定杆的中段和上端分别与横向固定杆连接固定，两横向固定杆分别固定在雨水竖井的井壁上，并分别对应地下雨水管道的顶标高和底标高，通过上下两横向固定杆隔出水位自适应发电装置上下浮动的范围。
8.进一步地，所述横向固定杆为十字架结构，竖向固定杆分别与上下两横向固定杆的中心连接固定，而上下两横向固定杆则分别固定雨水竖井与地下雨水管道的上下两交界位置的井壁上。
9.进一步地，横向固定杆和竖向固定杆均采用耐腐蚀材料(如不锈钢、工程塑料等)制成，并且在竖向固定杆的杆身上设置有十字形外凸的卡隼，浮箱式定子机构通过其浮箱与卡隼装配而实现与竖向固定杆的连接。这种结构一是使得浮箱式定子机构的安装非常方便，同时也便于水位自适应发电装置随水位变化而上升或下降，以始终悬浮在最有利的发电位置，保证发电的效率。
10.进一步地，所述水位监测装置包括有接触式水位监测装置和非接触式水位监测装置，两者分别与储能装置连接，其中非接触式水位监测装置安装在雨水竖井的中心线位置，并悬于雨水竖井的水面上方；接触式水位监测装置与非接触式水位监测装置形成联合监测结构或者为相互独立的分体式监测结构。
11.进一步地，所述水质监测装置为集流速与水质监测功能于一体的流速与水质监测装置，其安装在地下雨水管道的中心线上并位于水位自适应发电装置的来水方向前方。
12.进一步地，各监测装置均为模块化设备，为全部安装或部分安装，并且预留有供后期扩展升级的安装位置，以便后期加装设备和升级改造。
13.本实用新型具有以下有益效果：1、采用有害气体监测装置、流速与水质监测装置、接触式水位监测装置、非接触式水位监测装置形成地下雨水管网的全面监测，且监测设备为模块化设备，根据建设需求可以全部安装或部分安装，同时允许预留安装位置，后期需要时再安装。采用供能模块实现统一供能，并通过通讯功能实现数据的对外传输。2、采用非接触式水位监测装置和接触式水位监测装置协同工作，且安装在雨水井上部，其中非接触式水位监测装置位于雨水井中心线上，两者既可单独也可联合使用共同完成水位监测。水位较低时由非接触式水位监测装置实现水位监测；水位升高且浸没非接触式水位监测装置时，由接触类水位监测装置实现水位监测。由于运维期间大部分时间接触式水位监测装置与水面脱开，有效避免了杂质损害传感器，延长了该类设备的使用寿命，避免了后期频繁的更换和维修。3、采用了能够随水位上升或下降的水位自适应发电装置，实现了汛期或台风期雨水管网水流动能的转换，为监测设备提供了更为充足可靠的电源，保证设备的有效运行。
14.通过上述组合可以有效提高设备的使用寿命和监测数据的全面性、避免重复建设、有效减少工程建设难度和运营成本，使得城市地下雨水管网全面监测的建设和使用成为可能。
附图说明
15.图1为本实用新型安装结构示意图；
16.图2为本实用新型发电装置的平面示意图。
17.图中，1为储能装置，2为有害气体监测装置，3为流速与水质监测装置，4为接触式水位监测装置，5为非接触式水位监测装置，6为水位自适应发电装置，61为叶轮转子机构，62为浮箱式定子机构，63为竖向固定杆，64为横向固定杆，65为卡隼。
具体实施方式
18.下面结合附图通过具体实施例对本实用新型做进一步说明：
19.本实施例中，参照图1和图2，所述基于地下雨水管网并带水位自适应发电的监测系统，包括有带有通讯定位功能的储能装置1、发电装置(可以是微型水力涡轮发电机)和监测装置，监测装置至少包括有有害气体监测装置2、水位监测装置及水质监测装置；发电装置安装在横向的地下雨水管道中，储能装置1与发电装置连接，发电装置包括有叶轮转子机构61和定子机构；各监测装置分别安装在地下雨水管网中并分别与储能装置1连接；所述发电装置为水位自适应发电装置6，其通过安装机构活动安装在地下雨水管道中并悬浮于地下雨水管道的流水中；该水位自适应发电装置6的定子机构装设在浮箱中形成浮箱式定子机构62，也就是将定子机构外面套装一个浮箱，通过浮箱的浮力使得整个水位自适应发电装置6悬浮在流水中。
20.所述安装机构包括有竖向固定杆63，竖向固定杆63竖立固定并插入在地下雨水管道在流水中；所述水位自适应发电装置6通过其浮箱式定子机构62装设在竖向固定杆63上，形成可沿竖向固定杆63随水位变化而自动上升或下降的水位自适应结构。
21.所述竖向固定杆63沿竖向固定在雨水竖井中并穿入地下雨水管道，使水位自适应发电装置6安装在雨水竖井与地下雨水管道的交界位置。
22.还包括有横向固定杆64，竖向固定杆63的底端固定在雨水竖井的底部，竖向固定杆63的中段和上端分别与横向固定杆64连接固定，两横向固定杆64分别固定在雨水竖井的井壁上，并分别对应地下雨水管道的顶标高和底标高，通过上下两横向固定杆64隔出水位自适应发电装置6上下浮动的范围。
23.所述横向固定杆64为十字架结构，竖向固定杆63分别与上下两横向固定杆64的中心连接固定，而上下两横向固定杆64则分别固定雨水竖井与地下雨水管道的上下两交界位置的井壁上。
24.横向固定杆64和竖向固定杆63均采用耐腐蚀材料(如不锈钢、工程塑料等)制成，并且在竖向固定杆63的杆身上设置有十字形外凸的卡隼65，浮箱式定子机构62通过其浮箱与卡隼65装配而实现与竖向固定杆63的连接。这种结构一是使得浮箱式定子机构62的安装非常方便，同时也便于水位自适应发电装置6随水位变化而上升或下降，以始终悬浮在最有利的发电位置，保证发电的效率。
25.所述水位监测装置包括有接触式水位监测装置4和非接触式水位监测装置5，两者分别与储能装置1连接，其中非接触式水位监测装置5安装在雨水竖井的中心线位置，并悬于雨水竖井的水面上方；接触式水位监测装置4与非接触式水位监测装置5形成联合监测结构或者为相互独立的分体式监测结构。
26.所述水质监测装置为集流速与水质监测功能于一体的流速与水质监测装置3，其安装在地下雨水管道的中心线上并位于水位自适应发电装置6的来水方向前方。
27.各监测装置均为模块化设备，为全部安装或部分安装，并且预留有供后期扩展升级的安装位置，以便后期加装设备和升级改造。
28.以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本技术实施范围，即凡依本技术范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。