導(dǎo)讀：廣州市東濠涌流域排水系統(tǒng)由淺層排水系統(tǒng)與深層隧道排水系統(tǒng)組合而成，系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，且在國內(nèi)無可參考的調(diào)度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管理難度較大?；趶V州深層隧道排水系統(tǒng)東濠涌試驗(yàn)段工程的建設(shè)，結(jié)合給水排水、物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化控制等專業(yè)技術(shù)，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一套排水管網(wǎng)液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使得調(diào)度人員能夠遠(yuǎn)程掌握排水管網(wǎng)的實(shí)時(shí)液位情況，及時(shí)作出調(diào)度決策。經(jīng)測(cè)試運(yùn)行，該系統(tǒng)能有效實(shí)現(xiàn)內(nèi)澇點(diǎn)液位、設(shè)備工況等數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集與無線遠(yuǎn)程傳輸，液位信息在線查詢以及歷史數(shù)據(jù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)東濠涌深隧排水系統(tǒng)內(nèi)澇監(jiān)測(cè)優(yōu)化，并為深隧排水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度研究提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有利于最大化發(fā)揮深隧排水系統(tǒng)減少內(nèi)澇和溢流污染的作用，同時(shí)以優(yōu)先利用淺層排水系統(tǒng)為原則，降低深層隧道的使用頻率，降低運(yùn)行成本。

近些年來，我國諸多城市在雨季發(fā)生了危害市民人身和財(cái)產(chǎn)安全的內(nèi)澇事件，所引發(fā)的城市內(nèi)澇和溢流污染問題備受關(guān)注。城市內(nèi)澇的成因較綜合，既有城市下墊面硬化造成的洪峰提前和匯流量急劇增加，也有城市熱島效應(yīng)造成的暴雨頻率增加;既有城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期偏小，也有管道建成后運(yùn)營管理手段薄弱等不足。對(duì)于城市建成區(qū)，城市下墊面和氣候條件等客觀因素?zé)o法改變，而且城市老城區(qū)建筑密集，加上地鐵和綜合體開發(fā)，淺層地下空間利用難度和成本都越來越大。為此，需尋找新的思路解決中、大型城市老城區(qū)的城市內(nèi)澇問題，深隧排水系統(tǒng)(簡稱深隧)建設(shè)在地面以下40m左右的深層地下空間，可避免大量征地和拆遷，在國外已得到諸多工程應(yīng)用，為改善城市排水能力的重要手段之一。但深隧因深埋于地下，并且需做好與淺層排水管網(wǎng)的配合使用，管理難度大，傳統(tǒng)的排水管網(wǎng)管理手段已不能滿足此類復(fù)雜排水系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理需求。因此，提出通過建設(shè)現(xiàn)代化的排水管網(wǎng)液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，優(yōu)化排水管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度方式。

1 液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)需求

1.1

深隧排水系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行需求據(jù)廣州市水務(wù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，自2010年至2014年，廣州東濠涌流域發(fā)生過內(nèi)澇的地點(diǎn)約30處，重現(xiàn)期處于0.5~5年之間不等，為提高深隧排水系統(tǒng)對(duì)內(nèi)澇的調(diào)控能力，需對(duì)深隧排水系統(tǒng)上游的淺層管網(wǎng)內(nèi)澇點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集更廣泛的數(shù)據(jù)作為調(diào)度控制依據(jù)。因此，如何獲取精確、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)深隧排水系統(tǒng)精確調(diào)度運(yùn)行的重要問題。液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過不斷采集大量的內(nèi)澇點(diǎn)液位數(shù)據(jù)，建立龐大的數(shù)據(jù)庫，可開發(fā)出基于實(shí)測(cè)內(nèi)澇點(diǎn)液位數(shù)據(jù)的深隧排水系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行方案，指導(dǎo)相關(guān)閘、泵的開或關(guān)，可使深隧排水系統(tǒng)的調(diào)度控制方案更加科學(xué)、精確，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市內(nèi)澇的精確控制。

1.2

排水管網(wǎng)運(yùn)行管理和優(yōu)化需求現(xiàn)階段，我國大部分城市判斷排水管網(wǎng)狀況時(shí)，多采用經(jīng)驗(yàn)判斷而非科學(xué)有效的技術(shù)手段。經(jīng)調(diào)研，東濠涌流域內(nèi)的排水泵站和閘站等排水設(shè)施的運(yùn)行，通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)水位進(jìn)行泵、閘的開啟和關(guān)閉，存在調(diào)度時(shí)間滯后、準(zhǔn)確性不高等缺陷。

通過內(nèi)澇水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)液位實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，不僅是深隧排水系統(tǒng)精確調(diào)度運(yùn)行的重要手段，同時(shí)也為其他類型排水系統(tǒng)的運(yùn)行管理提供了科學(xué)、信息化的手段?；趯?shí)測(cè)的液位數(shù)據(jù)，可對(duì)排水泵站的水泵組合進(jìn)行優(yōu)化，不僅可以減少能耗，而且能提高閘、泵站對(duì)城市內(nèi)澇的調(diào)控能力。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還可供防汛、運(yùn)行管理、養(yǎng)護(hù)等相關(guān)部門使用, 為實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)科學(xué)管理和管網(wǎng)改造提供依據(jù)。

1.3

內(nèi)澇預(yù)警需求我國部分城市正在開展路面積水在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警,通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)掌握道路積水情況。然而，僅監(jiān)測(cè)路面積水情況，無法在內(nèi)澇發(fā)生前采取控制措施，常處于事后處理的局面。而排水管網(wǎng)水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的液位監(jiān)測(cè)設(shè)備可安裝在窨井內(nèi)，當(dāng)內(nèi)澇點(diǎn)井內(nèi)水位達(dá)到警戒值時(shí)，防汛部門可提前根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作出應(yīng)急措施，如啟用深隧排水系統(tǒng)或進(jìn)行淺層排水泵站、閘站的調(diào)度，防止內(nèi)澇發(fā)生。當(dāng)路面淹水發(fā)生內(nèi)澇時(shí)，本系統(tǒng)的液位監(jiān)測(cè)設(shè)備亦可監(jiān)測(cè)到路面積水情況，便于防汛部門及時(shí)采取相關(guān)措施及時(shí)提醒人民群眾出行注意安全。

2 液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用管理層和信息發(fā)布層四部分組成。液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖1所示，其中液位計(jì)傳感器安裝于內(nèi)澇點(diǎn)處的排水管網(wǎng)檢查井中以及閘前、泵站集水池處，用于測(cè)量內(nèi)澇點(diǎn)處管網(wǎng)水位和閘門、泵站液位。東濠涌流域設(shè)有20余個(gè)內(nèi)澇液位監(jiān)測(cè)點(diǎn)和雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，將傳感器測(cè)量得到的液位數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器后臺(tái)。服務(wù)器后臺(tái)則存儲(chǔ)和處理各個(gè)內(nèi)澇點(diǎn)的實(shí)時(shí)液位數(shù)據(jù)，作為深隧調(diào)度運(yùn)行和排水管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)管理的依據(jù)。

圖1 液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)示意

2.1

數(shù)據(jù)采集層數(shù)據(jù)采集層主要由液位計(jì)傳感器、數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)和電源組成。

(1)液位計(jì)傳感器

液位計(jì)傳感器是內(nèi)澇監(jiān)控點(diǎn)液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接影響到排水管網(wǎng)的調(diào)度管理決策及深隧排水系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化研究結(jié)果。液位計(jì)傳感器需要選擇精度高、量程合適、穩(wěn)定性好的類型。此外，由于內(nèi)澇點(diǎn)通常位于城市的馬路上或人行道上，并且分布較為分散，電力和通訊設(shè)備難以匹配到位，應(yīng)選取低能耗的類型;且排水管網(wǎng)的污水環(huán)境較為惡劣，需選用防水等級(jí)IP68、材質(zhì)耐腐蝕的設(shè)備。針對(duì)本系統(tǒng)所選用的壓阻式液位傳感器，在實(shí)驗(yàn)室模擬排水管道窨井，放入液位計(jì)并改變窨井中液位，進(jìn)行實(shí)際測(cè)量液位與設(shè)定液位的線性回歸分析，測(cè)量液位值呈現(xiàn)的線性度良好，測(cè)量值與設(shè)定值線性相關(guān)系數(shù)為0.9975，誤差較小，精度符合要求(見圖2)。此外，在測(cè)試過程中，同一液位情況下，多次進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量液位變化不大，穩(wěn)定性良好。

圖2 液位計(jì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果線性回歸分析

(2)數(shù)據(jù)傳輸單元

數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)是專門用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器的無線終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸。DTU安裝于內(nèi)澇點(diǎn)現(xiàn)場，通過模擬量通道或通過Modbus總線技術(shù)讀取液位計(jì)實(shí)時(shí)液位數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔接收從液位計(jì)傳感器傳來的液位數(shù)據(jù)，再通過GPRS將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿?dòng)公司數(shù)據(jù)中心，再傳輸?shù)酵ㄓ嵎?wù)器供控制臺(tái)、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器等使用。

通常情況下DTU處于一直在線的狀態(tài)，隨時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸通道的暢通，從而及時(shí)傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)。但受內(nèi)澇點(diǎn)環(huán)境的限制，本系統(tǒng)采用鋰電池供電，為降低設(shè)備能耗，旱天時(shí)可讓DTU處于待機(jī)休眠狀態(tài)，減少設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，延長數(shù)據(jù)采樣周期。當(dāng)發(fā)生降雨時(shí)，再通過DTU內(nèi)部的激活方式，如通過電話呼叫DTU或給DTU發(fā)送特定短信，使其上線，建立數(shù)據(jù)傳輸通道。DTU每隔一段時(shí)間向服務(wù)器后臺(tái)發(fā)送一個(gè)心跳包，檢測(cè)傳輸設(shè)備的在線狀態(tài)，發(fā)生掉線情況將會(huì)自動(dòng)重連。

(3)電源

此設(shè)計(jì)采用160A˙h的鋰電池供電，可反復(fù)充電使用。相比市電供電和太陽能供電等方式，電池供電的優(yōu)點(diǎn)為：

①土建開挖少，減少監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用;

②克服監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近供電配套設(shè)施不完善等問題;

③減少雷擊對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的影響;

④可有效避免市電供電方式中的意外斷電或太陽能供電方式中遭遇連續(xù)陰雨天導(dǎo)致太陽能供電不足等問題。

⑤若將監(jiān)測(cè)設(shè)備移往它處時(shí)，可反復(fù)充電的鋰電池便于更換和再利用，避免浪費(fèi)。

經(jīng)測(cè)試，在不進(jìn)行設(shè)備休眠的情況下，160A˙h鋰電池可維持內(nèi)澇點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連續(xù)工作3個(gè)月。若進(jìn)行設(shè)備休眠，換電池的間隔時(shí)間可達(dá)半年以上。

2.2

網(wǎng)絡(luò)傳輸層目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括GPRS、zigbee、WLAN、藍(lán)牙和移動(dòng)通信等形式，可根據(jù)排水系統(tǒng)采集點(diǎn)的分布特點(diǎn)分別采用不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于城市排水系統(tǒng)規(guī)模巨大，內(nèi)澇點(diǎn)較為分散，常位于馬路上，有線傳輸網(wǎng)絡(luò)存在布線成本高、信號(hào)衰減等問題，因此本液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用GPRS通訊技術(shù)。GPRS通訊技術(shù)具有資源利用率高、計(jì)費(fèi)便宜靈活、覆蓋范圍廣、傳輸速率高等特點(diǎn)，適用于在線采集的液位數(shù)據(jù)的傳輸要求。監(jiān)測(cè)設(shè)備傳感器采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包，再利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦潭↖P地址的服務(wù)器后臺(tái)。

此外，本設(shè)計(jì)通過中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)卡的短信功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的喚醒和休眠模式的轉(zhuǎn)換控制，以及可選擇通過語音功能確保在緊急情況下進(jìn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的喚醒激活。經(jīng)測(cè)試，每套內(nèi)澇液位監(jiān)測(cè)設(shè)備一個(gè)月平均所需流量不超過5MB，所需費(fèi)用僅為5元/月。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量所產(chǎn)生的費(fèi)用較低，合理且容易接受。

2.3

應(yīng)用管理層液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過GPRS DTU實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，采集所得數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。主要功能如下：

(1)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)展示

實(shí)時(shí)顯示從系統(tǒng)獲得的各監(jiān)控點(diǎn)的液位數(shù)據(jù)，系統(tǒng)軟件根據(jù)通信協(xié)議解析數(shù)據(jù)，在界面上以表格形式顯示數(shù)據(jù)或以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖或趨勢(shì)圖的界面形式顯示。在發(fā)生降雨時(shí)，調(diào)度管理人員可通過展示界面，實(shí)時(shí)了解各個(gè)內(nèi)澇點(diǎn)的液位情況，以便于及時(shí)獲得內(nèi)澇情況并采取應(yīng)對(duì)措施。

(2)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的保存與查詢

在通信正常情況下，數(shù)采設(shè)備每1min自動(dòng)發(fā)送內(nèi)澇點(diǎn)液位、電池電量等數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器后臺(tái)系統(tǒng)。因市內(nèi)GPRS信號(hào)較好，通信狀況良好，且設(shè)置了斷線自動(dòng)重連程序，因此無需數(shù)采設(shè)備具有存儲(chǔ)功能。

服務(wù)器后臺(tái)系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)海量采集到的數(shù)據(jù)，并且具有強(qiáng)大的歷史數(shù)據(jù)查詢功能，可選擇不同的內(nèi)澇監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行任何時(shí)刻、任何參數(shù)(液位、電量等)的歷史數(shù)據(jù)查詢，這為排水系統(tǒng)研究工作提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

(3)數(shù)采設(shè)備監(jiān)測(cè)管理

采用160A˙h鋰電池供電的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備，在實(shí)行旱季休眠/雨季喚醒的運(yùn)行機(jī)制后，預(yù)計(jì)可為內(nèi)澇液位監(jiān)測(cè)設(shè)備持續(xù)供電半年以上。為保證監(jiān)測(cè)設(shè)備正常工作，利用DTU電壓監(jiān)測(cè)的功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)內(nèi)澇監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)備供電情況。此外，還可通過軟件界面實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備掉線等異常情況。當(dāng)出現(xiàn)電量達(dá)到警戒值或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可通過軟件界面以及短信通知等方式提醒操作人員進(jìn)行及時(shí)處理，以防RTU和設(shè)備不能正常工作。

(4)數(shù)據(jù)共享

液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與其他可兼容系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)雙向連接，或共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。通過ODBC 提供的SQL驅(qū)動(dòng)與監(jiān)控系統(tǒng)建立連接，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并存儲(chǔ)到獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中，供其他應(yīng)用程序調(diào)用該連接能讓系統(tǒng)以一定時(shí)間間隔從SCADA 系統(tǒng)中獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，并回送特定的數(shù)據(jù)，如仿真結(jié)果、報(bào)警信號(hào)等。

除上述功能外，還能提供繪制歷史趨勢(shì)曲線、多條曲線對(duì)比，并能夠按照用戶的需求內(nèi)容和格式制作并打印報(bào)表，以及提供端口配置、數(shù)據(jù)庫配置的系統(tǒng)設(shè)置功能。為了保證整個(gè)系統(tǒng)(服務(wù)器系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)設(shè)備終端)時(shí)鐘的一致，以服務(wù)器系統(tǒng)的時(shí)鐘為準(zhǔn)，定時(shí)發(fā)送時(shí)鐘信息到各個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備終端進(jìn)行校對(duì)。

2.4

信息發(fā)布層信息發(fā)布采用網(wǎng)站發(fā)布和短信發(fā)布相結(jié)合的方式，其中信息發(fā)布網(wǎng)站可通過電腦或者手機(jī)使用Internet瀏覽。深層隧道排水區(qū)域液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是如圖3所示東濠涌深隧優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)布網(wǎng)站由主頁、實(shí)時(shí)監(jiān)視、報(bào)表、系統(tǒng)設(shè)置、聯(lián)系方式等幾部分組成，可通過發(fā)布網(wǎng)站查詢液位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的具體位置，在線查詢即時(shí)數(shù)據(jù)，以及使用報(bào)表查詢各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，并可通過系統(tǒng)設(shè)置功能在線查詢?cè)O(shè)備工況，以及喚醒已休眠的設(shè)備。短信發(fā)布功能則利用短信平臺(tái)執(zhí)行，在達(dá)到警戒水位的時(shí)候，采用群發(fā)短信的形式將預(yù)警短信發(fā)送給預(yù)先在系統(tǒng)中設(shè)定好的調(diào)度管理人員，使得調(diào)度人員能夠及時(shí)采取調(diào)度措施。

圖3 液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息發(fā)布網(wǎng)站

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行

3.1

監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝(1)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備組成

為適應(yīng)污水管道中惡劣的環(huán)境，并應(yīng)對(duì)內(nèi)澇點(diǎn)發(fā)生水浸時(shí)對(duì)整套監(jiān)測(cè)設(shè)備的影響，采用防水等級(jí)為IP68的鑄鋁防水箱對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。監(jiān)測(cè)設(shè)備可分為液位計(jì)傳感器、DTU控制箱、電源箱三部分，分別通過IP68防水等級(jí)的航空插頭相連接，由電池給DTU控制箱供電，再由DTU控制液位計(jì)傳感器(見圖4)。

圖4 排水管網(wǎng)液位監(jiān)測(cè)設(shè)備

(2)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝

目前，液位計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已在研究區(qū)域所選的內(nèi)澇點(diǎn)的雨水井中運(yùn)行，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝如圖5所示。

圖5 監(jiān)測(cè)設(shè)備現(xiàn)場安裝

結(jié)合實(shí)際安裝環(huán)境，考慮到監(jiān)測(cè)設(shè)備日后的維護(hù)，以及克服管網(wǎng)污水對(duì)液位的影響，監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝需考慮以下幾點(diǎn)：

①DTU控制箱和電池箱靠檢查井口安裝，方便后期更換電池等維護(hù)工作;

②液位計(jì)傳感器采用鍍鋅不銹鋼管固定保護(hù)，可防止雨水井內(nèi)有較大的沖擊水流，使得液位計(jì)傳感器持續(xù)晃動(dòng)，影響液位測(cè)量準(zhǔn)確性，同時(shí)可避免污水的生活垃圾對(duì)液位計(jì)傳感器的影響;

③為防止井底淤泥對(duì)液位計(jì)傳感器的影響，用人工插桿試探后，估計(jì)數(shù)值，將探頭從淤積層抬高一定的高度?？杀苊夥e淤對(duì)傳感器的堵塞;

④液位計(jì)固定支架、DTU控制箱和電池箱安裝緊貼井壁，盡可能少地占用井內(nèi)空間，減少對(duì)管網(wǎng)管理部門清淤維護(hù)工作的影響。

3.2

系統(tǒng)在線運(yùn)行測(cè)試2016年7月起，開始對(duì)朱子寮后街、法政路、黃華路、區(qū)莊立交等多個(gè)液位監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行在線液位監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝，部分液位監(jiān)測(cè)點(diǎn)配套安裝了雨量計(jì)，并在安裝現(xiàn)場對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的讀數(shù)與人工測(cè)量值進(jìn)行了對(duì)比，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)量結(jié)果滿足精度要求。

目前液位數(shù)據(jù)的采集周期為1min，即每1min讀取采集一個(gè)瞬時(shí)液位值和電壓等參數(shù)。為確保監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試期間對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)定期現(xiàn)場巡查，對(duì)排水管網(wǎng)液位監(jiān)測(cè)設(shè)備工況進(jìn)行檢查。期間發(fā)現(xiàn)，華樂隧道內(nèi)澇監(jiān)測(cè)點(diǎn)液位計(jì)固定支架上被少量生活垃圾纏繞，但并未影響液位計(jì)的正常數(shù)據(jù)采集，可見液位計(jì)套管能夠有效保護(hù)液位傳感器，避免污水中雜物影響傳感器的正常工作。因此，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定后，可2~3個(gè)月前往現(xiàn)場巡查一次即可，維護(hù)工作量較小。

每次去現(xiàn)場維護(hù)時(shí)，將對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的讀數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，運(yùn)行3個(gè)月后，儀表讀數(shù)與人工測(cè)量值之間的誤差在±5cm以內(nèi)，仍能滿足精度要求。在雷雨天氣中，對(duì)液位計(jì)運(yùn)行情況進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，液位計(jì)工作不受打雷影響，讀數(shù)與人工測(cè)量值之間的誤差在±5cm以內(nèi)，仍能滿足精度要求。

液位計(jì)采集到的數(shù)據(jù)信息被上傳到后臺(tái)服務(wù)器后，把監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件安裝在Web服務(wù)器上，通過電腦或手機(jī)登陸指定發(fā)布網(wǎng)站即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)內(nèi)澇實(shí)時(shí)液位信息、雨量信息、電量信息的查詢以及歷史數(shù)據(jù)的查看等功能(見圖6)。

圖6 排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息

在近幾個(gè)月的排水管網(wǎng)液位在線監(jiān)測(cè)中，于2017年6月2日監(jiān)測(cè)到朱子寮后街的井內(nèi)水位達(dá)到126cm，而井深僅為138cm，存在發(fā)生內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn);2017年3月31日和6月6日在黃華路省委黨校門口和華樂隧道液位在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)也分別監(jiān)測(cè)到有發(fā)生內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的水位(井深分別為230、250 cm，而井內(nèi)水位分別達(dá)到了194、195cm)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到有發(fā)生內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的警戒水位時(shí)，排水管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可即時(shí)將液位數(shù)據(jù)和報(bào)警信息發(fā)送給排水管網(wǎng)調(diào)度人員，為調(diào)度人員及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)度決策提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

4 結(jié)論與建議

獲取城市內(nèi)澇實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的水位數(shù)據(jù)信息，是進(jìn)行深隧排水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行、內(nèi)澇預(yù)警和科學(xué)管理的基礎(chǔ)?；谏鲜鲂枨螅Y(jié)合排水管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)存在的困難以及現(xiàn)階段路面積水在線監(jiān)測(cè)的不足，設(shè)計(jì)并建立東濠涌深層隧道排水區(qū)域液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)排水管網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)的液位、雨量遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行情況分析，該排水管網(wǎng)液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，結(jié)合即將建立的東濠涌深隧排水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行模型，有助于充分發(fā)揮東濠涌深層隧道減少內(nèi)澇和河涌污染的作用。

創(chuàng)新點(diǎn)說明

實(shí)現(xiàn)了對(duì)此類復(fù)雜排水系統(tǒng)液位的在線監(jiān)測(cè)。該液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在排水管網(wǎng)的窨井內(nèi)布設(shè)壓阻式液位計(jì)，測(cè)量精度不受污水中懸浮物的影響;采用鋰電池供電，成套設(shè)備均布設(shè)在窨井內(nèi)，地面無需安裝任何裝置，因此不受路面情況的影響，可安裝在位于車行道的窨井內(nèi)。

東濠涌流域面積為12.47平方公里，該液位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在此范圍內(nèi)布設(shè)了26個(gè)液位計(jì)進(jìn)行液位在線監(jiān)測(cè)，并配套了6套雨量計(jì)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位包含內(nèi)澇黑點(diǎn)、關(guān)鍵閘站、泵站，對(duì)液位信息的采集密度較大。

來源:中國給水排水  作者:周午陽 

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