一种预制智慧排水窨井的制作方法

本发明涉及排水窨井，具体涉及一种预制智慧排水窨井。

背景技术：

1、排水窨井作为城市排水系统的重要组成部分，其主要功能是通过管道系统排放雨水和污水，保持城市的清洁和干燥。然而，随着城市化进程的加快和智慧城市建设的推进，传统排水窨井的局限性愈发明显。传统排水窨井主要用于管网的疏通与清污。然而，由于井内监测设备的安装，造成垃圾和杂物易截留，导致管道堵塞。这不仅影响排水效果，还增加了维护成本和工作量。随着智慧城市的发展，需要在排水系统中安装各种监测设备以实时监控水质、水位和流速等参数。然而，传统窨井设计未考虑到这些需求，导致设备安装复杂，位置不稳定，易受外界环境影响。例如，水质监测设备体积较大，传统窨井缺乏合适的空间进行安装。监测设备的正常运行需要稳定的电力供应。在偏远地区，通常缺乏市电供应，即便在市区，长距离铺设电缆会破坏路面，增加施工难度和成本。此外，传统窨井设计未考虑到供电需求，难以为设备提供持续稳定的电源。在监测过程中，数据的实时传输至关重要。然而，由于井下环境复杂，信号屏蔽严重，数据传输质量不佳，影响了监测效果和数据的实时性与准确性。污水管网中的淤积问题严重，传统窨井缺乏有效的自动清洁机制，导致管道内淤泥堆积，影响排水效果和监测设备的正常运行。

2、为了解决上述问题，近年来出现了一些改进型的排水窨井设计。例如，采用高强度复合材料和自清洁涂层，增强了窨井的耐用性和抗污性。同时，部分窨井开始集成简单的监测设备，并采用太阳能供电，以减少对市电的依赖。然而，这些改进仍未能彻底解决传统窨井在智能化和自动化方面的不足。

3、鉴于以上情况，为了克服上述技术问题，本发明设计了一种预制智慧排水窨井，解决了上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明要实现的技术目的是：提供了一种预制智慧排水窨井。该窨井采用高强度复合材料和自清洁涂层，具备出色的耐用性和抗污能力。窨井内集成了多种监测设备，包括水质传感器、液位计、流速仪等，并采用市电与太阳能相结合的供电方式，确保设备的稳定运行。窨井还配备了高效的数据传输系统，解决信号屏蔽问题，保证数据的实时传输。此外，通过智能控制系统实现了管道的自动清淤功能，显著提高了排水系统的智能化和自动化水平。

2、为了实现上述的技术目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种预制智慧排水窨井，包括窨井结构、水管、太阳能板、井盖机构、控制腔和检测机构；所述窨井结构安装在城市排水系统的中间，所述窨井结构的水平方向截面形状可以根据使用场景选择正方形和圆形结构，即窨井盖可以设置为正方形和圆形。所述水管设置在窨井结构的下部分，所述太阳能板安装在窨井结构的上方，所述井盖机构安装在太阳能板的下面，所述井盖机构内嵌各类传感器和无线能量接收器，实现井盖开启状态的实时监测和远程报警，防止非法开启和井盖丢失，所述控制腔开设在窨井结构的内部，所述检测机构设置在窨井结构的内部；所述检测机构通过内部的水泵将水从井里提升到监测室，采用化学法或光电法进行水质检测，实时监测水体的ph值、溶解氧、浊度、温度和各种污染物浓度。

4、所述水管的内壁上方安装有上挂式超声波流速仪，所述上挂式超声波流速仪用于探测管道内水体流速，避免对水流的影响和淤泥，提高监测精度；所述水管内壁下方安装有压力式液位计，所述水管的侧面安装有电路连接线；所述压力式液位计用于与雷达液位器相互验证；所述电路连接线分别和上挂式超声波流速仪、压力式液位计电连接，从而将数据进行上传。

5、所述太阳能板包括防爆抗压透明玻璃、光伏能源板和安装支撑板；所述防爆抗压透明玻璃设置在最上方，所述光伏能源板安装在防爆抗压玻璃的下方，所述安装支撑板安装在光伏能源板的下方，针对偏远地区缺乏市电供应，市区内长距离铺设电缆又会破坏路面，供电成为监测设备运行的瓶颈。采用市电与太阳能相结合的供电方式，并配备储能电池，确保监测设备能够持续运行。

6、所述井盖机构包括井盖组件、gps定位器、位移传感器、无线能量接收器、气体传感器、摄像头、雷达液位器、泥位传感器和环境传感器；所述井盖组件安装在所述窨井结构的上面，所述gps定位器、所述位移传感器、所述无线能量接收器、所述气体传感器、所述摄像头、所述雷达液位器、所述泥位传感器和所述环境传感器安装在井盖组件的下面，且呈九宫格排列。所述位移传感器用于感知太阳能板和井盖的移动，所述气体传感器用于感知有毒气体的浓度；所述摄像头用于监控井内环境；所述雷达液位器用于感知窨井的水位；所述泥位传感器用于感知淤泥厚度；所述环境传感器用于感知温度、湿度等环境条件。

7、所述井盖组件包括井盖本体、rfid标签、透气孔和天线；所述井盖本体安装在所述窨井结构的上面，所述rfid标签安装在井盖本体的上面，所述rfid标签用于查找定位；所述透气孔开设在井盖本体的表面，所述透气孔用于排出污水产生的甲烷、h2s等气体，所述天线设置在井盖本体的上面，所述天线设置为球形，球形的所述天线，可以增强信号接收和传输能力。天线采用多频段设计，确保数据在不同环境下的稳定传输。

8、所述控制腔中安装有控流阀门和爬梯；所述控流阀门包括手动调节转盘、电动调节电机、丝杆、固定环、阀板、阀体和安装固定螺丝；所述手动调节转盘设置在控流阀门的最上方，所述电动调节电机安装在手动调节转盘的下方，所述丝杆安装在电动调节电机的下方，所述固定环安装在丝杆的下端，所述阀板安装在固定环的下方，所述阀体安装在阀板的下方，所述安装固定螺丝设置在阀体的四周。

9、所述检测机构包括取样水泵、水质传感器、化学药品存储罐、无线能量发送器、气泵、储气罐、一号防水接线孔和二号防水接线孔；所述取样水泵安装在所述窨井结构的内部，所述水质传感器安装在所述窨井结构的内壁上，所述水质传感器用于监测污水水质指标，包括cod、氨氮、tp、浊度、电导率、ph等；所述化学药品储存罐安装在水质传感器的旁边，所述化学药品存贮罐用于存贮水质检测所需的试剂等，所述无线能量发送器安装在化学药品储存罐的侧面，所述气泵安装在取样水泵的另一端，所述储气罐安装在气泵的后面，所述一号防水接线孔开设在所述窨井结构的表面，所述二号防水接线孔开设在所述窨井结构的内壁上。

10、所述无线能量发送器采用电磁感应和电磁共振进行电能传送。所述取样水泵的一端连接有取样管，所述取样管的另一端设置在水管中。

11、本发明的有益效果如下：

12、1.本发明相对于传统窨井来说，不会存在容易被垃圾和杂物堵塞，导致排水不畅，增加了城市内涝和污水溢出的风险等问题。本发明对监测设备的支持范围强，设备安装简单且稳定，提高了监测结果的准确性。在窨井内部设计了专门的监测机构，用于集成水质传感器、液位计、流速仪等多种监测设备，确保设备安装稳定，运行可靠。在偏远地区缺乏市电供应，市区内长距离铺设电缆又会破坏路面，供电成为监测设备运行的瓶颈。本发明采用市电与太阳能相结合的供电方式，并配备储能电池，确保监测设备能够持续运行。

13、2.本发明针对传统窨井缺乏智能报警和故障诊断功能，无法及时发现和处理异常情况。设计了智能报警系统和远程故障诊断系统，当检测到异常情况（如水位过高、气体泄漏等）时，自动触发报警，并通过远程诊断功能及时发现和解决问题，确保排水系统的安全运行。传统窨井环境复杂，信号屏蔽严重，监测数据难以实时传输，影响数据的实时性和准确性。采用无线能量传输技术和高性能球形天线，增强信号接收与传输，确保监测数据能够高效、稳定地传输。污水管网中淤积严重，传统窨井缺乏自动清洁功能，需要频繁的人工维护。本发明设计了控流闸门和自动清淤系统，通过智能控制实现管道的自动清淤功能，减少人工维护成本，提高排水效率。