一种智能排水管道裂缝监测系统及监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市管道监测系统及方法领域，更具体地说，涉及一种智能排水管道 裂缝监测系统及监测方法。
【背景技术】
[0002] 城市排水管线是城市生命线的重要组成部分，其安全运行对于城市的经济社会健 康发展意义重大，但由于排水管道规划、设计、施工和维护等方面的原因，城市排水管道接 口多存在着破裂、塌陷、冒溢等各种问题。一旦发生，可能引发安全事故，会对污水输送、城 市交通等造成严重干扰，且抢修成本较高、耗时长，因此对于排水管线的日常监测维护就显 得十分必要。但传统的监测维护方法往往依靠人工巡视，效率低、成本高；或者以点带面、 单个时间的仪器监测，不能说明长时间和大范围的管道情况。随着物联网技术逐步成熟， 出现了实时监测排水系统设施设备变化情况的技术，例如中国专利《一种窨井井盖监测系》 (专利号ZL201120561661. 3)，就公开了一种利用信息管理服务器和设置于窨井内的井盖状 态监测仪获取窨井的井盖状态信息，并根据井盖状态信息判断窨井井盖异常状况的技术， 但该套方案结构简单，技术不成熟，对于传感器系统本身维护不够，且排水管道内部复杂的 水质、高浓度有毒有害气体和粉尘环境对传感器的损伤严重，造成其寿命过短，应用成本较 高，而且实时将数据传输给监控中心，需要监测和传输设备24小时工作，功耗较大，电池更 换频繁，且在城市排水管道裂缝监测上未得到应用。
[0003] 因此，本领域的科技研发和工程技术人员致力于开发一种实时监测、运行稳定、安 装简单、防护等级高、使用寿命长、维护便捷、综合成本较低的智能排水管道裂缝监测管理 系统和方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实时监测、稳定 运行、安装简单、防护等级高、使用寿命长、维护便捷、成本较低的智能排水管道裂缝监测管 理系统和方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种智能排水管道裂缝监测系统，所述 排水管线包括排水管道，设置在排水管道之间的排水管道接口、检查井，其特征在于所述监 测系统包括裂缝监测模块，所述裂缝监测模块包括设置在排水管道接口处的裂缝计，用于 实时测量排水管道接口的三维裂缝变化数据；数据采集传输模块，所述数据采集传输模块 包括数据采集仪，数据采集仪通过传输电缆采集裂缝计的实时监测数据，并将实时监测数 据储存在内；数据接收模块，所述数据接收模块接收数据采集仪内的存储信息；智能管理 模块，所述智能管理模块包括数字化管理应用平台和数字化管理发布平台，所述智能管理 模块根据数据接收模块接收的数据，预测排水管道接口的三维裂缝变化趋势，如变化趋势 接近报警临界值，或者排水管道接口的三维裂缝变化数据异常，数字化管理发布平台发布 信号。
[0006] 优选地，所述裂缝监测模块包括6个裂缝计以及传输电缆，所述6个裂缝计分3 组，每组两个的方式布设在排水管道接口两端，且均与传输电缆连接。
[0007] 优选地，裂缝计采用电感式感应器，分辨率和精度较高，温度适应性好，可 在-10°C?+60°C的环境下均可正常工作。
[0008] 优选地，裂缝计的长度介于300mm?900mm之间，裂缝计直径介于10mm?20mm之间。
[0009] 优选地，裂缝计采用IP68最高等级防护，耐水压强度多5m。裂缝计的连杆、固定 螺栓材质均不低于304材质不锈钢。
[0010] 所述裂缝计上方设置导流防护罩，导流防护罩利用不锈钢螺栓安装在裂缝计上方 的排水管道的管壁上。优选的，导流防护罩采用流线型设计，高强度工程塑料或材质不低于 304型号的不锈钢。导流防护罩抗腐蚀，并可抵抗2.0m/s水流冲刷和一般杂物冲击破坏。
[0011] 所述传输电缆采用防水、防护电缆，并利用保护管穿管保护。优选的，保护管材质 为高强度工程塑料或不低于304型号的不锈钢。
[0012] 优选的，所述数据采集仪，可存储数据采集传输模块长达3个月的监测数据。
[0013] 优选的，所述数据采集传输模块包括数据采集仪、RFID传感器、设施设备属性 RFID标签、蓄电池，所述数据采集传输模块、蓄电池安放在集线箱内部，集线箱安装于排水 管道检查井距井口 〇.8~1. 5m处的井壁上。蓄电池为数据采集仪、RFID传感器、裂缝计等 设备供电。
[0014] 优选的，所述集线箱，采用IP68防护等级，所有紧固件均采用抗强腐蚀的不低于 304材质的不锈钢。集线箱底部安装有H2S监测探头，实时监测境内腐蚀气体对设备的损坏 情况。所述H2S监测探头为高灵敏度优选探头，耐腐蚀性强，工作寿命较长。
[0015] 优选的，设施设备属性RFID标签可内置排水管道、检查井的建造年代、权属单位、 材质类型、管径、埋深等各类信息。
[0016] 优选的，RFID传感器利用4G网络、GPRS技术与数据接收模块进行数据传输。RFID 传感器在不工作时进入休眠状态，提高了高性能蓄电池的工作时间。
[0017] 优选的，所述高性能蓄电池为锂电池，可满足整个系统连续工作3个月。
[0018] 本发明的另一个目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实 时监测、稳定运行、维护便捷的一种智能排水管线裂缝监测系统的监测方法。
[0019] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种智能排水管线裂缝监测系统的 监测方法，所述排水管线包括排水管道，设置在排水管道之间的排水管道接口、检查井，其 特征在于排水管道接口处设置裂缝计，排水管道检查井井壁上设置集线箱，集线箱内设置 数据采集仪和蓄电池，检查井井盖背面设置RFID传感器、设施设备属性RFID标签，所述监 测方法包括实时监控模式，所述实时监控模式包括裂缝计实时连续测量排水管道接口的三 维裂缝变化数据；数据采集仪通过传输电缆采集裂缝计的实时监测数据，并将监测信息储 存在内；数据采集仪通过RFID传感器将存储信息传输给监控中心的数据接收模块；智能管 理模块根据数据接收模块的接收数据，利用数字化管理应用平台，将排水管道接口的三维 裂缝变化数据，形成分条显示的历史记录数据库，并绘制长时间序列的变化图，预测变化趋 势；如变化趋势接近数字化管理应用平台设定的报警临界值，或者排水管道接口的三维裂 缝变化数据异常，数字化管理发布平台发布信号，排水管线管理人员奔赴现场进行处理处 置；到达现场后，排水管线管理人员利用手持读卡设备，读取设施设备属性RFID标签内置 的各类信息，处理处置排水管道各种问题。
[0020] 所述方法还包括巡线模式：排水管线巡线人员，根据数字化管理应用平台的设定 周期，对排水管道进行例行巡检；当排水管理巡线人员接近预定的巡检对象时，利用手持的 手持读卡设备读取设施设备属性RFID标签内置各类信息，对排水管道进行检查，手持读卡 设备进行电子打卡，并传输存储模块存储的长期数据；根据数字化管理应用平台的设定周 期，排水管线巡线人员对高性能蓄电池充电；RFID传感器将排水管线巡检人员的巡检记录 与管理应用单元进行实时上传。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： 1、 利用裂缝计对排水管道接口的三维裂缝变化进行实时监控，高效的获取实时状态信 息，以便对突发状况进行及时处理，系统适用范围广，尤其适合排水管线量多且分布分散情 况下，节省大量的人力物力； 2、 所述设备保护模块，均采用高强度工程塑料或不低于304材质不锈钢材，设备使用 寿命长，减少了维护频次。
[0022] 3、所述数据采集传输模块通过数据采集仪自身的存储功能，每天仅向控制中心传 输2次数据，不工作时间处于休眠状态，减少了能耗，延长了电池的工作时间。
[0023] 4、设备自动化程度高，减少了操作人员进入排水管道检查井工作的危险性。
[0024] 5、系统自动化控制，全过程信息化管理，运行稳定，易于日常化管理。
[0025] 6、系统能实现对城市排水管线的日常养监测，及时进行排水管道的预防性维修以 及抢修过程的快速化、智能化、标准化。
【附图说明】
[0026] 图1为一种智能排水管道裂缝监测系统的原理示意图。
[0027] 图2为一种智能排水管道裂缝监测系统的结构剖面示意图。
[0028] 图3为裂缝计安装位置示意图。
[0029] 图4为裂缝计及导流防护罩安装剖面示意图。
[0030] 图5为裂缝计及导流防护罩安装俯视示意图。
[0031] 图6为排水管道接口裂缝测量计算原理图。
[0032] 其中1、排水管道，2、排水管道接口，3、检查井，4、井盖、5、裂缝监测模块，6、设备 保护模块，7、数据采集传输模块，8、H2S监测探头，9、数据接收模块，10、智能管理模块，51、 裂缝计、52、传输电缆，61、导流防护罩，62、传输电缆保护管，71、数据采