一种排水口管控系统的制作方法

1.本发明属于排水口管控检测技术领域，涉及一种排水口管控系统。


背景技术：

2.近年来，在人类生活和经济快速提升的同时，工业及城镇农村排水持续增加，而另一方面，人们对水生态环境要求也同样不断提升。针对河流、湖泊、沟渠等沿线排水口亟需管控的问题日益突出，如何做到准确、快速、有效的对排水口进行管控，是近期面临着的问题。
3.对河道排水口进行管控的方法主要包括以下三种：第一种管控方式是通过人工的巡视及摄像拍照取证，第二种管控方式是通过水质监测设备对排口侧河道水进行监测；第三种管控方式是通过摄像头对排口进行录像。
4.上述河道排水口管控方法至少存在以下问题：人工巡视管控人员工作量较大，尤其是长距离的河道排口；或者是无法收集到实时的影像内容，无法为溯源取证提供有效支撑。又或者是只能查看视频记录，且回看摄像耗费时间及网络流量，没有有效的水质数据支撑。


技术实现要素：

5.针对现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种排水口管控系统，通过排水水位和水质自动检测、感观水质识别、有针对性的对排水口影像裁剪、有效回传到管控平台功能，能够用于河道排水口的判断及常规水质参数的检测，为河道排口的管控及溯源提供实时数据及证据。
6.为实现此目的，本发明提供一种排水口管控系统，所述系统包括供排水系统、采集系统、控制系统、供电系统、云平台系统，其中：
7.所述供排水系统包括排水口本体、取水过滤头、取水泵、取水管、水样流通槽、液位开关、保温单元、排水阀、排水管；
8.所述采集系统包括溢流堰、液位计、摄像头及分析仪表；
9.所述控制系统包括控制器、触摸屏、主控制柜、边缘计算网关、信号天线；
10.所述供电系统包括太阳能套件和避雷针；
11.所述云平台系统包括服务器平台、操作站、移动终端、软件平台；
12.所述控制器控制所述取水泵、液位开关、排水阀、液位计、分析仪表的启动和停止；所述控制器接收所述液位计测量的液位数据、分析仪表采集的水质信息；所述控制器接收的水质信息、液位数据与所述摄像头采集的排水口图像数据发送到所述边缘计算网关，通过网络传输到所述云平台服务器。
13.进一步，所述保温单元包括加热器、保温层及伴热带；
14.所述控制器控制所述加热器及伴热带的启动和停止；
15.所述液位计与所述控制器通过电缆连接，并通过电缆将所述液位数据传输给所述
控制器。
16.进一步，所述取水过滤头上设置有过滤网；
17.所述取水泵运行时，被测水体经过所述过滤网及取水管后，过滤得到的水样进入所述水样流通槽内，通过所述液位开关控制取水量；
18.所述排水阀打开时，所述水样流通槽内的水样经所述排水管回流到河道内。
19.进一步，所述溢流堰与所述管道口下侧的距离为40～60cm，所述溢流堰的高度为15～25mm；
20.所述溢流堰包含溢流孔。
21.进一步，所述分析仪表包括化学需氧量分析仪、氨氮分析仪、浊度分析仪、总磷分析仪、总氮分析仪、ph分析仪、电导率分析仪、氧化还原电位分析仪、流量计中的一种或几种；
22.所述分析仪表采集到的水质信息通过4-20ma信号或rs485信号传送给所述控制器。
23.进一步，所述控制器接收到的所述液位数据及水质信息直接显示在所述触摸屏上，或通过曲线显示在所述触摸屏上，或通过报表展示在所述触摸屏上。
24.进一步，所述边缘计算网关包含边缘计算模块、无线模块；
25.所述边缘计算模块包含图像识别算法，所述图像识别算法依据所述排水口图像数据的特征分析，提取排水特性信息；再根据所述排水特性信息提取设定时间范围内的排水视频；
26.所述排水特性信息包括排水报警、水质感官、水量估算。
27.进一步，所述信号天线采用室外防水防盗圆盘机柜天线。
28.进一步，所述太阳能套件包含太阳能板、太阳能控制箱、太阳能杆本体；
29.所述摄像头安装在所述太阳能杆本体上，用于采集排水口图像数据。
30.进一步，通过太阳能、市电中的一种能源或两种能源互补的方式为所述系统供电。
31.本发明的有益效果在于，采用本发明提供的排水口管控系统，通过供排水系统、采集系统、控制系统、供电系统、云平台系统的协作，能够实现自动检测并采集排水液位、水量和水质等排水特性信息，并具备对排水口进行影像存储的功能。本发明提供的系统通过设备的自动检测，可有效的减少人工排口管控的工作量；通过排水的水质检测和图像自动识别，为河道排水溯源和取证提供有效数据和影像支撑。本发明提供的系统对需排水报警的视频经边缘计算网关模块有效截取，并传输到云平台，可有效留证并减少网络流量的消耗；从而实现排口管控无人值守，维护量小，网络流量小，检测准确的特点，为河道排水口管控提供了一种可靠、有效的管控方法。
附图说明
32.图1为本发明实施方式提供的排水口管控系统现场设备示意图。
33.图2为本发明实施方式提供的排水口管控系统的数据传输示意图。
34.图3为本发明实施方式提供的排水口管控系统的溢流堰示意图；
35.图中：100—排水口；101—被测水体；102—排水口本体；103—液位计；104—溢流堰孔；105—管道口；106—溢流堰；107—取水泵；108—过滤头；109—电缆；110—滤网；
201—主控制柜；202—信号天线；203—触摸屏；204—控制器；205—边缘计算网关；206—化学需氧量分析仪；207—氨氮分析仪；208—浊度分析仪；209—液位开关；210—水样流通槽；211—排水阀；212—加热器；213—保温层；214—取水管；215—排水管；216—伴热带；301—避雷针；302—摄像头；303—太阳能板；304—太阳能控制箱；305—太阳能杆本体。
具体实施方式
36.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
37.如图1～3所示，本发明实施方式所提供的一种排水口管控系统，所述系统包括供排水系统、采集系统、控制系统、供电系统、云平台系统。
38.本实施方式中，所述供排水系统包括排水口本体102、取水过滤头108、取水泵107、取水管214、水样流通槽210、液位开关209、保温单元、排水阀211、排水管215；所述取水过滤头108上设置有过滤网110。通过运行取水泵107，被测水体101经过过滤网110及取水管214后，过滤得到的水样进入水样流通槽210内，通过液位开关209控制取水量。取样周期结束后，通过排水阀211打开排水管215，剩余水样回流到河道内。
39.其中，所述取水过滤头108上设置的过滤网110，能够有效的过滤水草、泥沙对检测系统的干扰。
40.所述保温单元包括加热器212、保温层213及伴热带216，其中，加热器212设置于水样流通槽210中，保温层213设置于取水管214、排水管215外壁，伴热带216绕置于取水管214、排水管215外周；在冬季低温条件下，所述保温单元能够保障所述系统中的水路稳定可靠地工作。
41.本实施方式中，所述采集系统包括溢流堰106、液位计103、摄像头302及分析仪表，所述分析仪表包括化学需氧量分析仪206、氨氮分析仪207、浊度分析仪208、总磷分析仪、总氮分析仪、ph分析仪、电导率分析仪、氧化还原电位分析仪、流量计等中的一种或几种。
42.本实施方式中，所述控制系统包括控制器204、触摸屏203、主控制柜201、边缘计算网关205、信号天线202。
43.所述主控制柜201集成了上述信号天线202、触摸屏203、控制器204、边缘计算网关205、化学需氧量分析仪206、氨氮分析仪207、浊度分析仪208、通过液位开关209、水样流通槽210、排水阀211。
44.其中，化学需氧量分析仪206、氨氮分析仪207、浊度分析仪208的探头位于水样流通槽210内，通过化学需氧量分析仪206、氨氮分析仪207、浊度分析仪208可实时采集水样的水质信息，所述水质信息包括相对应的化学需氧量、氨氮含量、浊度等。所述分析仪表采集到的水样的水质信息再通过4-20ma信号或rs485信号传送给控制器204。
45.液位计103位于管道口105垂直正上方，可测量的液位数据：由管道口105内流出的位于管道口105与溢流堰106之间水样的液位。液位计103与控制器204通过电缆109连接，并通过电缆109将上述液位数据传输给控制器204。
46.控制器204接收到的液位数据及水质信息直接在触摸屏203上显示，也可以通过曲线显示在触摸屏203上，或通过报表展示在触摸屏203上。工作时，控制器204可控制取水泵
107、液位开关209、排水阀211、加热器212、伴热带216、化学需氧量分析仪206、氨氮分析仪207、浊度分析仪208的启动和停止。
47.摄像头302安装在太阳能杆本体305上，调整角度对准排水口100后，对溢流堰106至河道水位之间范围内的水流图像进行采集，得到排水口图像数据。
48.信号天线202采用室外防水防盗圆盘机柜天线，该天线结实牢固不易盗，且能够有效保障主控制柜201内网络信号强度。
49.本实施方式中，所述供电系统包括太阳能套件和避雷针301，所述太阳能套件包含太阳能板303、太阳能控制箱304、太阳能杆本体305。通过太阳能、市电中的一种或两种能源互补的方式为所述系统中的用电设备供电。避雷针301可避免所述系统中的设备遭受电击损失。
50.如图2所示，控制器204采集的化学需氧量、氨氮含量、浊度等水质信息、液位数据与摄像头302采集的排水口图像数据发送到边缘计算网关205，由网络传输到云平台服务器。
51.所述云平台系统包括服务器平台、操作站、移动终端、软件平台。服务器平台对边缘计算网关205传输过来的数据进行采集、存储，并以图形化及表格化、曲线化的方式来进行展示、分析，并将数据发布给操作站和移动终端设备。
52.所述边缘计算网关205包含边缘计算模块、无线模块；所述的边缘计算模块包含图像识别算法，可依据采集的排水口图像数据的特征分析，提取排水特性信息，排水特性信息包括排水报警、水质感官、水量估算，并根据排水特性信息提取设定时间范围内的排水视频，避免无目的回看整段视频。
53.如图3所示，所述采集系统中的溢流堰106包含一定尺寸的溢流孔104。
54.溢流堰106位于管道口105下游，可对管道口105流出的水流进行拦截，从而实现对局部水位的提升，形成超过10cm以上的较大液位变化，以避免测量精度、小水流、测量误差等因素对液位计103的测量准确性造成影响。水流停止后，溢流堰106中拦截的水可通过溢流孔104有效渗漏，从而避免积水造成的二次污染。
55.本实施方式中，溢流堰106与管道口105下侧的距离为40～60cm，溢流堰106的高度为15～25mm。
56.经实际使用效果分析，本发明实施方式提供的排水口管控系统对排水口的管控效果有了质的提升，同时大大减少了现场巡视的人工；通过对水质信息、液位数据与视频采集到的数据的分析处理，有效的掌握了排水口的情况和管控方法，并可通过云平台对排水规律和水质、水量的变化情况进行分析，为排水口的管控提供了可靠有效的工具。
57.上述实施方式只是对本发明的技术方案进行举例说明而非限制，本发明也可以以其他的特定方式或其他的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。