一种主动加压式城市排水管网水位监测节点的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种主动加压式城市排水管网水位监测节点，其包括安装在排水管网监测井外的监测箱以及导气装置；所述监测箱内置有单片机系统、微压传感器、微型气泵、电源管理模块和GPRS模块，单片机系统分别与微压传感器、微型气泵、电源管理模块和GPRS模块连接；所述导气装置包括位于排水管网监测井内一端封闭的管体，所述管体的开口端朝向排水管网监测井的底部，管体的封闭端密封连接有一连通管体内孔的毛细管，所述毛细管的另一端与所述微压传感器连接，毛细管与微压传感器连接的端部还与所述微型气泵的出气端连接，所述毛细管外套设有保护管。本方案解决了现有城市排水管网水位监测节点设置困难的问题。
【专利说明】
一种主动加压式城市排水管网水位监测节点
技术领域
[0001]本实用新型涉及水位监测技术，具体是一种主动加压式城市排水管网水位监测无线节点。【背景技术】
[0002]城市排水管网安全监控预警系统需要对重要的排水管路进行水位的连续监测，获得水位的具体数值，以便进行排水管路的调度及实时预警等。如公告号为CN 101865716 B 的专利文献公开的一种城市排水管网水位信息监测系统，其包括窨井水位监测终端和排水管网信息处理平台，所述的窨井水位监测终端采用GPRS无线通讯方式并通过Internet公网与排水管网信息处理平台建立远程通信连接。该发明具有实时掌握排水管网动态运行状况，提高排水管网的养护、管理、考核水平，加强区域排水能力分析，提升应急防汛能力等优点。
[0003]但设置城市排水管网水位监测节点存在一定困难，主要原因如下:
[0004]1.水位监测终端设备的工作环境恶劣，监测井中常年处于潮湿状态，污水具有一定腐蚀性，监测井中可能聚集爆炸性气体，极端情况污水可能淹没监测设备。因此对监测终端设备的防水性能、防腐性能甚至防爆性能都提出了较高要求。
[0005]2.由于污水中携带的泥沙很容易造成监测井淤堵，必须定期进行人工清淤。清淤过程中可能由于操作不当，造成水位监测设备的损坏。因此，对监测设备的牢固性提出了很高要求。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种主动加压式城市排水管网水位监测节点，其能够解决现有城市排水管网水位监测节点设置困难的问题。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]—种主动加压式城市排水管网水位监测节点，其包括安装在排水管网监测井外的监测箱以及导气装置。所述监测箱内置有单片机系统、微压传感器、微型气栗、电源管理模块和GPRS模块，单片机系统分别与微压传感器、微型气栗、电源管理模块和GPRS模块连接； 所述电源管理模块的一端通过AC/DC转换器与市电连接，电源管理模块的另一端连接有蓄电池;所述GPRS模块连接有与监控中心通讯的天线。所述导气装置包括位于排水管网监测井内一端封闭的管体，所述管体的开口端朝向排水管网监测井的底部，管体的封闭端密封连接有一连通管体内孔的毛细管，所述毛细管的另一端与所述微压传感器连接，毛细管与微压传感器连接的端部还与所述微型气栗的出气端连接;所述毛细管外套设有保护管，所述保护管的一端与管体连接，保护管的另一端与监测箱的壁连接。
[0009]进一步的，所述管体的封闭端上设有一个具有中心孔的连接柱，所述连接柱的中心孔贯穿管体的封闭端形成一个中心轴与管体的中心轴重合的导气孔，该导气孔与管体的内孔连接;所述连接柱上配合安装有一个毛细管接头，该毛细管接头的顶端与所述毛细管密封连接，所述毛细管与导气孔连通。
[0010]进一步的，所述管体连接毛细管的端部设有用于连接保护管的外螺纹。
[0011]本实用新型在排水管网监测井内的污水水位低于导气装置的管体开口端时，微型气栗产生的压缩空气经毛细管进入导气装置的管体，再经管体的开口端进入空中，此时毛细管内的压力与大气压相同，微压传感器测得的压力(表压)为零。当排水管网监测井内的污水水位高于导气装置的管体开口端时，微型气栗产生的压缩空气将克服管体开口端处的水压后以气泡的方式进入大气，管体开口端处的水压与毛细管内压缩空气的压力相同，此时微压传感器测得的压力即为管体开口端处的水压，由此能够计算出污水的水位。
[0012]本实用新型具有如下优点:
[0013]1.排水管网监测井内布置导气装置的管体，毛细管外有保护管，保证了结构强度， 具有很强的抗破坏能力，不易在清淤过程中被损坏。
[0014]2.采用主动式气压传导液位信号，微压传感器等电子器件安装在远离排水管网监测井的监测箱中，防水、防腐、防爆，能补偿测量管路微量的泄漏。
[0015]3.微压传感器接触的是来自微型气栗的干净气体，传感器寿命长。
[0016]4.采用微型气栗主动加压，对监测气路微量泄漏不敏感。【附图说明】[0〇17]图1为本实用新型的结构不意图；
[0018]图2为本实用新型的导气装置的使用原理图；
[0019]图3为本实用新型的导气装置的结构示意图；【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0021]—种主动加压式城市排水管网水位监测节点，如图1所示，其包括安装在排水管网监测井8外的监测箱6以及导气装置。所述监测箱6内置有单片机系统60、微压传感器61、微型气栗62、电源管理模块63和GPRS模块68,单片机系统60分别与微压传感器61、微型气栗 62、电源管理模块63和GPRS模块68连接。所述电源管理模块63的一端通过AC/DC转换器66与市电连接，电源管理模块63的另一端连接有蓄电池65,采用市电对本监测节点供电和充电。 电源管理模块63负责利用AC/DC转换器66变换来的直流电源为蓄电池65充电，同时对蓄电池65进行过充、过放保护及电压监测。当市电断电时，系统启用蓄电池65供电，维持监测节点运行。所述GPRS模块68连接有与监控中心通讯的天线67，GPRS模块68及天线67同监控中心的计算机构成网络，进行通讯，将本监测节点的污水水位信息等传输至监控中心。单片机系统60定时获取微压传感器61的信号，并计算得到污水液位值，同本监测节点的地址信息一起构成通讯帧，通过GPRS模块68及天线67传输至监控中心的计算机中。同时，本监测节点也可针对蓄电池65的电压、监测节点的工作状态、配置信息等与监控中心的计算机进行通讯。所述导气装置如图2所示，其包括位于排水管网监测井8内一端封闭的管体5,所述管体5 的开口端朝向排水管网监测井8的底部，管体5的封闭端密封连接有一连通管体5内孔的毛细管1，所述毛细管1的另一端与所述微压传感器61连接，毛细管1与微压传感器61连接的端部还与所述微型气栗62的出气端连接。导气装置没有直接采用毛细管1作为最后的出气端，而是采用直径大得多的管体5,来扩大出气端口的面积，避免毛细管1的出口端堵塞。所述毛细管1外套设有保护管7,所述保护管7的一端与管体5连接，保护管7的另一端与监测箱6的壁连接。安装时尽量保证导气装置的整个管路密封不漏气。
[0022]为了避免泥沙淤积堵塞管体5的开口端影响液位测量，导气装置的管体5安装位置应使管体5的开口端离排水管网监测井8的底部具有一定高度H0,如图2所示。监测污水液位时微型气栗62工作，向毛细管1及管体5中输入压缩空气，如果排水管网监测井8里的污水水位低于管体5的下端面时，则压缩空气经管体5的下端开口进入大气中，毛细管1内的压力与周围大气压相同，微压传感器61测得的压力(表压)为零，系统认为此时的液位高度为H0(实际高度监测系统无需知道)。当排水管网监测井8中的污水液位10高于管体5的下端面时，压缩空气将克服液体在管体5的下端开口处的压力后以气泡的方式进入大气中，管体5的开口端及毛细管1内的压缩空气的压力与污水液面在管体5的开口端处形成的压力相同。设气压为P(表压)，污水密度为P，污水水位为H，则H=P/p+H0，由此通过测量PS卩可得到污水液位值 H〇
[0023]为了节省电力消耗，污水水位监测是周期性间断进行的，微型气栗62只在测量期间开启，微型气栗62开启时单片机系统60持续检测气压，当气压维持不变一段时间后，以此压力进行液位计算，获得液位值。然后，关闭微型气栗62进入休眠期，节约电力消耗。
[0024]如图3所示，所述管体5的封闭端上设有一个具有中心孔的连接柱51，所述连接柱 51的中心孔贯穿管体5的封闭端形成一个中心轴与管体5的中心轴重合的导气孔3,该导气孔3与管体5的内孔连接;所述连接柱51上配合安装有一个毛细管接头2,该毛细管接头2的顶端与所述毛细管1密封连接，所述毛细管1与导气孔3连通。
[0025]所述管体5连接毛细管1的端部设有用于连接保护管7的外螺纹4,保护管7与管体5 螺纹密封链接。
【主权项】
1.一种主动加压式城市排水管网水位监测节点，其特征在于:包括安装在排水管网监 测井(8)外的监测箱(6)以及导气装置；所述监测箱(6)内置有单片机系统(60)、微压传感器(61)、微型气栗(62)、电源管理模 块(63)和GPRS模块(68)，单片机系统(60)分别与微压传感器(61)、微型气栗(62)、电源管理 模块(63)和GPRS模块(68)连接;所述电源管理模块(63)的一端通过AC/DC转换器(66)与市 电连接，电源管理模块(63)的另一端连接有蓄电池(6 5);所述GPRS模块(68)连接有与监控 中心通讯的天线(67);所述导气装置包括位于排水管网监测井(8)内一端封闭的管体(5)，所述管体(5)的开 口端朝向排水管网监测井(8)的底部，管体(5)的封闭端密封连接有一连通管体(5)内孔的 毛细管(1)，所述毛细管(1)的另一端与所述微压传感器(61)连接，毛细管(1)与微压传感器 (61)连接的端部还与所述微型气栗(62)的出气端连接;所述毛细管(1)外套设有保护管 (7)，所述保护管(7)的一端与管体(5)连接，保护管(7)的另一端与监测箱(6)的壁连接。2.根据权利要求1所述的一种主动加压式城市排水管网水位监测节点，其特征在于:所 述管体(5)的封闭端上设有一个具有中心孔的连接柱(51)，所述连接柱(51)的中心孔贯穿 管体(5)的封闭端形成一个中心轴与管体(5)的中心轴重合的导气孔(3)，该导气孔(3)与管 体(5)的内孔连接;所述连接柱(51)上配合安装有一个毛细管接头(2)，该毛细管接头(2)的 顶端与所述毛细管(1)密封连接，所述毛细管(1)与导气孔(3)连通。3.根据权利要求2所述的一种主动加压式城市排水管网水位监测节点，其特征在于:所 述管体(5)连接毛细管(1)的端部设有用于连接保护管(7)的外螺纹(4)。
【文档编号】G01F23/18GK205607490SQ201620455682
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】谢昌华, 张世富, 张冬梅
【申请人】中国人民解放军后勤工程学院