综合管廊给排水管道爆管监测方法与流程

本发明涉及综合管廊领域，尤其是一种综合管廊给排水管道爆管监测方法。

背景技术：

综合管廊内，存在大量给水管、中水管、二次加压给水管、污水管等多种城市生活息息相关的管道，一旦发生爆管后果不堪设想，一方面需要及时发出报警，安排工程人员处理，另一方面更需要及时关闭发生爆管的水管，将影响范围有效控制，避免影响到综合管廊内其他管线和设备的正常运行。

目前有的爆管监测手段如压力监测、漏水监测、流量监测等,爆管分析算法如水力模型法、瞬变流分析法应用于综合管廊领域存在着以下几个方面的不足：

1、误报率高，经常性误报导致维护人员疲于奔命最后不了了之；

2、造价过高，需要在各类管道上安装高精度高灵敏度的压力传感器、流量计，需要专用软件配合实现爆管监测，导致单体功能造价高居不下；

3、不利于实施，管廊上安装过多传感器会给管道自身造成损坏，成为另外一个爆管风险点；

4、时效性差，发出报警后需要人工确认，耽误工程抢修最佳时机，影响管廊内其他管线正常运行；

5、只监不控，能够发出爆管报警，但是缺乏对于后一步的及时处理有效的手段。

因此，现有的爆管监测分析方法并不适用于我国综合管廊内给排水的爆管监测及控制策略。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种综合管廊给排水管道爆管监测方法，有效提高爆管警报的准确性，降低出现误报率。

本发明公开的综合管廊给排水管道爆管监测方法，包括如下步骤：

通过设置于给排水管上的压力传感器收集给排水管压力数据，计算压力数据单位时间有效值

采集n个时刻的压力数据，p1～pn分别表示每个时刻采集的压力数据；

根据给排水管管径、压力数据单位时间有效值计算理论爆管流量qv

为理论爆管严重系数，μ为流量系数，r为给排水管半径,g为重力加速度；

根据爆管流量、集水坑体积计算集水坑液位变化时间周期tc：

vl表示集水坑底部至高液位报警高度ll之间的容积，qp为集水坑的排水流量；

监测给排水管实时压力pi,将给排水管实时压力pi与压力单位时间效值对比，若则不发出压力预警，若则发出压力预警；

发出压力预警后，启动以tc为时间的计时器,通过集水坑内液位传感器监测集水坑液位高度li，计时结束后，若li＜ll则解除压力预警状态，若li≥ll则发出爆管警报。

优选地，在给排水管上设置控制阀，当发出爆管警报时，关闭爆管位置两端的控制阀。

优选地，给排水管上的压力传感器采用既有压力检测点的压力传感器。

优选地，n的取值在4500以上。

优选地，所述集水坑为长方体结构，则vl＝w×d×ll。

优选地，所述压力预警的判定程序如下：

pa为0时，系统正常运行，pa为1时，发出压力预警。

优选地，所述爆管警报的判定程序如下：

alarm为0时，解除压力预警状态，系统恢复正常，alarm为1时，发出爆管警报。

优选地，以tc为时间的计时时间内，将li与ll进行对比，若li≥ll则发出爆管警报，若li＜ll则在延时ty时间内，继续将li与ll进行对比，若li≥ll则发出爆管警报，若li＜ll则解除压力预警状态。

优选地，ty等于tc的0.1～1倍。

优选地，所述集水坑内安装排污泵排污，排污泵的排水流量为qp。

本发明的有益效果是：该方法首先通过给排水管上的压力变化判断是否发出压力预警，发出压力预警后，经过以集水坑液位变化时间周期tc计时，对比集水坑的液位高度是否超过报警高度，再判定是否发出爆管预警，通过此两步监测判定极大程度上降低了误报率，提高爆管警报的准确性。

附图说明

图1是本发明的现场设备布置示意图；

图2是信息采集及控制数据流向图；

附图标记：压力传感器1，电动蝶阀2，排污泵3，液位传感器4，集水坑5，水管支墩6，综合管廊地面7，给排水管道8，现场控制器9。

具体实施方式

下面对本发明进一步说明。

本发明实现所需的基本部件主要包括安装于给排水管道8上的压力传感器1、综合管廊内用于收集污水的集水坑5、用于监测集水坑5液位的液位传感器4以及用于收集和处理数据的现场控制器。其中，给排水管道8可以是给水管、中水管、污水管等管廊中的水管，给排水管道8通常安装于水管支墩6上，水管支墩6设置于综合管廊地面7上，集水坑5修筑于综合管廊地面7下，压力传感器1优选采用给排水管道8上既有压力检测点的压力传感器1，可大幅减少了工程投资，避免给管道自身造成额外的损坏，降低爆管风险。现场控制器收集压力传感器1数据、集水坑5液位传感器4数据,并判断是否发出压力预警和爆管警报。

相关设备准备就绪后即可实施本发明，本发明的综合管廊给排水管道8爆管监测方法，包括如下步骤：

通过设置于给排水管道8上的压力传感器1收集给排水管道8压力数据，计算压力数据单位时间有效值

采集n个时刻的压力数据，p1～pn分别表示每个时刻采集的压力数据，n的取值通常在4500以上；

根据给排水管道8管径、压力数据单位时间有效值计算理论爆管流量qv

为理论爆管严重系数，理论爆管严重系数指发生爆管后按照该水管漏水占横截面积的百分数取值，根据经验或者试验确定，μ为流量系数，表示实际流量与理论流量的比值，r为给排水管道8半径,g为重力加速度；

根据爆管流量、集水坑5体积计算集水坑5液位变化时间周期tc：

vl表示集水坑5底部至高液位报警高度ll之间的容积，集水坑5的形状不同，其容积计算方式也不同，以集水坑5为长方体结构为例，则vl＝w×d×ll。qp为集水坑5的排水流量，集水坑5可以采用排水沟排水，也可以污水泵排水，如图1、2所示的实施例，集水坑5内安装排污泵3排污，排污泵3的排水流量为qp。tc即表示爆管后，集水坑5收集漏水至报警高度ll所需的时间；

监测给排水管道8实时压力pi,将给排水管道8实时压力pi与压力单位时间效值对比，若则不发出压力预警，若则发出压力预警；就具体的程序设定而言，压力预警的判定程序如下：

pa为0时，系统正常运行，pa为1时，发出压力预警。

发出压力预警后，启动以tc为时间的计时器,通过集水坑5内液位传感器4监测集水坑5液位高度li，计时结束后，若li＜ll则解除压力预警状态，若li≥ll则发出爆管警报。

所述爆管警报的判定程序可以采用如下方式：

alarm为0时，解除压力预警状态，系统恢复正常，alarm为1时，发出爆管警报。

本发明先实时监控给排水管道8的压力变化，若发现实时压力pi小于压力数据单位时间有效值表示给排水管道8有可能因发生爆管而压力降低，但是此时不直接发出爆管预警，而仅发出压力预警。在此选择实时压力pi与压力数据单位时间有效值进行对比是为了系统可以快速响应以发出压力预警。在发出压力预警后，仅表明有可能爆管，此时再监控对应的集水坑5液位高度，因为爆管后漏水会直接流入集水坑5，预先计算了集水坑5液位变化时间周期tc，启动以tc为时间的计时器，在计时结束以后检测集水坑5的液位高度，若集水坑5的达到了报警高度ll则表明的确发生了爆管漏水，而若集水坑5的未达到报警高度ll，则表明仅是给排水管道8内的压力变化而未发生爆管，如此即可有效避免误报。

在确定爆管后，除了及时报警通知外，最好能够自动采取补救手段，降低爆管影响，减少损失，因而作为优选方式，在给排水管道8上设置控制阀，当发出爆管警报时，关闭爆管位置两端的控制阀。控制阀可以采用与给排水管道8相适配的电磁阀、气动阀等，如图1所示的实施例中，控制阀采用了电动蝶阀2，当发出爆管警报后，现场控制器自动控制电动蝶阀2关闭。控制阀的安装间距通常在200～3000m不等。

在爆管漏水进入集水坑5之前，并不能确保恰好以理论时间集水至报警高度li，为此作为优选的实施例，以tc为时间的计时时间内，将li与ll进行对比，若li≥ll则发出爆管警报，若li＜ll则在延时ty时间内，继续将li与ll进行对比，若li≥ll则发出爆管警报，若li＜ll则解除压力预警状态。若爆管漏水以理论时间tc集水至报警高度，则通过前一段时间的对比可以及时发出爆管预警，若爆管漏水在理论时间tc后未集水至报警高度，通过延时ty的对比，再次验证是否发生爆管。tc+ty应达到集水坑5收集爆管漏水达到警戒高度的最长时间，通常：ty等于tc的0.1～1倍。