水位监控技术在排水低洼点窨井中的应用
卢方、徐海峰、王小江、徐剑、傅春鸣
（绍兴市排水管理有限公司 浙江绍兴 312000）
摘要 由于检查井分布区域广、厂家接入不规范、管道淤堵等原因，重力管线检查井水位在雷暴季节或厂家排水量突变的情况下，造成局部检查井水位短时间内升高，低洼点检查井尤为严重，造成污水的满溢，对居民的生活和城市的环境带来了损害。
以如何准确及时地获取低洼点检查井水位数据为目标，从设备如何长时间供电、如何防自然灾害、如何提高数据可靠性入手，达到了低洼点检查井水位的实时监控的目标，在污水水位异常时及时发现，并在最短的时间内通过调度方式进行相关处理。
通过安装低洼点水位监测系统，对相关水位进行实时监测，调度中心根据数据进行总体的调度，保障了排水系统的安全，降低了雨水渗入率，为厂家的违规排放提供了依据。
关键词 低洼点、满溢、实时传输
The application of water lever control technology in the
drainage of CMC low-lying point
LU fang, XU Hai-feng，XU Jian，FU Chun-ming，W ANG Xiao-jiang
（Shaoxing Drainage management Co.Ltd.， shaoxing 321000，China ）
Abstract ：Due to the wide distribution of CMC，Pipeline siltation and so on， water lever of some gravity CMC increase in a short time ，causing sewages to overflow ，especially the CMC low-lying point It’s harm to people’s life and urban environment.
In order to get the data of water lever of CMC low-lying point accurately and timely from how long time equipment power can supply，how to prevent the nature disaster and how to improve the reliability of data，that we can check for water lever a real-time monitoring when it ’s abnormal and in the shortest time through the scheduling ways to make relevant processing .
Through the installation at low water levels monitoring system, water level can be monitored, control center according to data of the overall operation, ensure the safety of the
drainage system, and to reduce the rain infiltration rate, for manufacturers of illegal emissions to provide the basis.
Key word：low-lying point；overflow ；Real Time Transmission
1、项目背景
城市排水是政府服务的一个职能分支，结合了城市建设、城市环保、工业及生活排污等职能服务，是围绕“安全运行、服务社会”为中心的公共行业。随着经济、社会的快速发展，公司管线分布于城市道路上的排水检查井越来越多。由于地势高低起伏，部分排水检查井处于地势较低处，我们称之为低洼点检查井。当雷暴季节或厂家排量突变的情况下，常常造成局部检查井水位短时间内升高，而在低洼点检查井中的表现，往往就造成污水满溢到路面，对居民的生活和城市的环境带来了损害。虽然公司在泵站进水端已经安装水位监控设备，但是对于远端低洼点窨井的水位，却无法在第一时间反映出来。
所以，如何能利用当前先进的自动化监控设备和无线技术，研制出一套可以实时监管城市排水管网低洼点窨井水位信息的系统，是进一步提升排水服务质量的当务之急，也是国内排水行业中的领先之举。
2、 排水公司低洼点检查井管理现状
2.1 排水低洼点检查井的现状
城市排水是将分散在城市各小区、各乡镇的工业和生活污水收集、输送、集中排放到污水处理中心。污水输送管线上和居民区污水汇集处，布满了排水检查井。随着城市建设的快速发展，城市区域不断扩大、排水管网和分布于城市道路上的排水检查井越来越多。
排水检查井对于城市排水管道的安全运行关系重大，目前公司共有各类检查井9000多个，其中容易满溢的敏感重力检查井为26个。由于检查井数量多，分布区域广，虽然每天有巡视人员巡查管线及检查井，但是无法24小时对每个低洼点检查井做到实时监控，一旦有污水满溢的情况出现，事故响应时间无法得到保证。种情况不仅涉及绍兴，浙江乃至全国也同样频发。
2.2 低洼点检查井满溢原因分析
近年来，由于居民和企业排水量的增加，不少重力管线低洼点污水量突变和污水满溢现象有所增加。造成低洼点污水满溢的原因很多，主要由以下三种情
况引起：
（1）水量突变多：由于厂家接入不规范、管道淤堵等原因，重力管线检查井水位在雷暴季节或厂家排水量突变的情况下，造成局部检查井水位短时间内升高、低洼点检查井尤为明显，造成污水的满溢。
（2）沿途管线长：虽然公司泵站中已经安装了水位监控系统，但是由于排水管线较长，泵站水位无法及时反映出远端低洼点检查井的水位变化，容易造成无法提前进行泵站调度和通知厂家调整流量，导致现场检查井中的污水满溢到路面的情况，对居民的生活和城市的环境带来了影响。
（3）处理周期长：排水管线和检查井一般通过站线巡视员每日巡视进行管理，一旦污水满溢，待泵站液位有所反映，再通知巡视员赶赴现场处置，就会在时间上产生很大的滞后，将会造成比较严重的后果。
我们通过2009年“排水检查井行风处理统计”情况，发现当年各分公司共计处理污水满溢次数15次，其中通过泵站传感器数据及时调度，几乎无影响的次数为7次，由于无法及时得到较远端重力管线检查井液位数据而未能及时调度而造成检查井污水满溢的次数为8次。
3、方案确定
排水公司作为全国少数几个最先普及信息化管理的公司，从2002年起就建立了信息化管理系统，并利用GPRS 无线信息技术和单片机技术实现了地埋泵站与营业系统设备数据的无线采集。近年来，随着信息技术的快速发展，原先技术由于累赘和低效，已经面临淘汰，所以，公司在新设备和新技术的使用上也在不断的探索和研究。
大多窨井管理部门由于面临窨井数量多、分布广的特性，除了人工巡视和被动处理，在在线实时管理上始终没有一个良策。截止2010年底全国排水行业以及相关窨井管理单位还没有一个能够实现窨井的在线管理的案例。
经过调研和比选，公司选用了符合当前公司需求的DatGPRS H81数据监控仪这一集成化模块，这是一款集数据采集与无线通讯为一体的终端设备，功耗非常低，可用10W 太阳能直接供电，后备3.5AH 电池可供15天正常工作（1分钟传输一次GPRS 数据），可以同时采集多路脉冲量、开关量和模拟量，以GPRS 为通信平台，具有不受地理限制、稳定、可靠、成本低等优点。同时该设备还具有开关量报警功能，可控的四路继电器形式的干触点输出。可以与普通手机进行友好通信，所有的数据参数都可用手机进行
查询与设置。
排水重力管线检查井多位于非机动
车道或非—机隔离带上，取电非常不便，
如使用锂电池，持续供电能力太弱，充
电、维护频率过高，需要投入大量的人
力和时间。通过比较和选择，我们采取
了后备电池结合太阳能的供电方式。阳
光充足的情况下，太阳能板给设备供电
并为后备电池充电；阴雨天气由电池为
设备供电，亦可持续供电1~2周。同时，
小巧简便的设备便于携带和组装。
以上即为低洼点检查井水位监控系统原理简图，可以看到，液位传感器把采集到的水位数据传送到数据采集仪，并通过GPRS 通讯模块将数据打成IP 包，再通过GRPS 空中接口接入到GPRS 网络，最终经由网关和路由到达中央控制室。
4、检查井综合监控系统的安装及效益
4.1 低洼点检查井水位监控系统的安装
根据公司重力管检查井分布的实际情况，我们选择了重力检查井和行风问题比较集中的袍江和市区一带，先在8个低洼易溢的检查井中对设备进行安装和测试；压力传感器安装到管道的排水重力管线检查井；采集、通讯一体化模块等设备放置在整合在太阳能支架内部，并固定在混凝土地基上。设备安装完成后，既小巧易装，又有效防止了冰冻和盗窃。
通过一个多月的运行， 8个监控点数据监控稳定，并通过调度中心的合理
控制相关泵站水位和及时通知厂家调整排水量，低洼点水位得到了有效地控制，
系统运行稳定。
在分公司对所属区域全面排查和综合考虑下，经公司讨论通过，最终决定再增加鉴湖前街等16个薄弱点的数据监控。在实际运行中发现部分监测点会出现水位不稳定的情况，根据实际运行的需要，对每个监测点加装了水位仪保护管以保证水位数据的稳定。
水位监控设备每分钟向上位机传送液位数据；
同时上位机监控系统就会根据得到的液位信号和
设定的参数进行声光报警，监控人员即可及时调度
相关泵站的的流量或者通知相关人员赶赴现场进
行处理。达到了低洼点检查井水位的24小时不间
断监控和管理。
4.2社会效益和经济效益
（1）保障系统安全。系统安装后，调度人员能够实时监控到重力管检查井的水位信息，并进行及时分析。一旦井内水位超过警戒水位，调度中心能立刻收到报警信息，在最短的时间内通知厂家调整污水排量或进行相关泵站排水量调控等，效果明显。今年的薄弱点得到了有效地监控，保证了水位的稳定，有效地杜绝了薄弱点污水满溢现象，保障了排水系统的安全。
（2）为厂家的违规排放提供了依据。康宁路伯龙特宽出水井是较敏感的低洼点检查井之一。公司对其进行24小时不间断的监控，发现在伯龙特宽和海神两家污水的瞬时流量不大的情况下，仍旧出现窨井高水位的情况，把这两厂家列为疑似偷排单位。根据其实际排量和该出水井水位的变化，掌握了其偷排的依据，并经现场的排查，最终被我公司发现偷排现象，并处以罚款。
（3）降低雨水渗入率。在雨季，原来为保障排水系统的安全性，需要尽可能地抽低相关泵站的水位。通过实时监控到重力管检查井的水位信息，在保证薄弱点水位安全的情况，调度中心可以相关泵站的比较高的水位，降低了泵站的雨水渗入量。
5、总结分析
重力管低洼点水位监控系统在行风问题比较敏感和集中的试验点通过半年的运行，问题均在发生初期被发现并及时处理，效果是非常明显的. “低洼点检查井水位监控系统”试点经过半年时间的使用后，我们再次对设备的研制和使用情况进行了总结，认为该设备在排水检查井实时监控方面发挥了明显的效果，大大缩短了污水满溢的处理时间，减少了行风事故对行人产生的影响，减少了环境污染，产生了较明显的社会和经济效益。可以将该系统推广应用到公司其他各检查井中去。
城市排水窨井盖屡屡破损、被盗；雷暴季节或厂家排量突增时，重力管低洼点检查井污水满溢，一直是市民们关心的话题。随着公司管辖区域的扩大，市民环保意识的加强，检查井的安全在公司排水系统的整体安全运行中的重要性也在增加。同时，窨井管理不仅仅是排水行业的难点，也是通讯、燃气、电力等其他窨井管理部门亟待解决的难题，如何进一步完善检查井监管系统，和其他窨井管理部门交流提升，推广窨井监控系统在其他领域的应用，将是接下去研究的重点。
五、参考文献：
[1] 金小萍．使用单片机实现GPRS 通信小系统的研究[J]．电子工程师，2007,(7)
[2] 陈壮奕．基于GPRS 的电能远程抄表系统的设计与实现[J]．广东电力，2006，(1)
[3] 李朝青．单片机原理及接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006
[4] 国家环保总局《面向21世纪的环境保护技术政策》
[5] 陈锐，张志军. 旧排水泵站的技术改造[J].中国给水排水，2007，（8）：26-29
[6] 宋序彤; 关于我国城市给排水科技优先发展领域的探讨[J];中国给水排水;1995年02期
水位监控技术在排水低洼点窨井中的应用
卢方、徐海峰、王小江、徐剑、傅春鸣
（绍兴市排水管理有限公司 浙江绍兴 312000）
摘要 由于检查井分布区域广、厂家接入不规范、管道淤堵等原因，重力管线检查井水位在雷暴季节或厂家排水量突变的情况下，造成局部检查井水位短时间内升高，低洼点检查井尤为严重，造成污水的满溢，对居民的生活和城市的环境带来了损害。
以如何准确及时地获取低洼点检查井水位数据为目标，从设备如何长时间供电、如何防自然灾害、如何提高数据可靠性入手，达到了低洼点检查井水位的实时监控的目标，在污水水位异常时及时发现，并在最短的时间内通过调度方式进行相关处理。
通过安装低洼点水位监测系统，对相关水位进行实时监测，调度中心根据数据进行总体的调度，保障了排水系统的安全，降低了雨水渗入率，为厂家的违规排放提供了依据。
关键词 低洼点、满溢、实时传输
The application of water lever control technology in the
drainage of CMC low-lying point
LU fang, XU Hai-feng，XU Jian，FU Chun-ming，W ANG Xiao-jiang
（Shaoxing Drainage management Co.Ltd.， shaoxing 321000，China ）
Abstract ：Due to the wide distribution of CMC，Pipeline siltation and so on， water lever of some gravity CMC increase in a short time ，causing sewages to overflow ，especially the CMC low-lying point It’s harm to people’s life and urban environment.
In order to get the data of water lever of CMC low-lying point accurately and timely from how long time equipment power can supply，how to prevent the nature disaster and how to improve the reliability of data，that we can check for water lever a real-time monitoring when it ’s abnormal and in the shortest time through the scheduling ways to make relevant processing .
Through the installation at low water levels monitoring system, water level can be monitored, control center according to data of the overall operation, ensure the safety of the
drainage system, and to reduce the rain infiltration rate, for manufacturers of illegal emissions to provide the basis.
Key word：low-lying point；overflow ；Real Time Transmission
1、项目背景
城市排水是政府服务的一个职能分支，结合了城市建设、城市环保、工业及生活排污等职能服务，是围绕“安全运行、服务社会”为中心的公共行业。随着经济、社会的快速发展，公司管线分布于城市道路上的排水检查井越来越多。由于地势高低起伏，部分排水检查井处于地势较低处，我们称之为低洼点检查井。当雷暴季节或厂家排量突变的情况下，常常造成局部检查井水位短时间内升高，而在低洼点检查井中的表现，往往就造成污水满溢到路面，对居民的生活和城市的环境带来了损害。虽然公司在泵站进水端已经安装水位监控设备，但是对于远端低洼点窨井的水位，却无法在第一时间反映出来。
所以，如何能利用当前先进的自动化监控设备和无线技术，研制出一套可以实时监管城市排水管网低洼点窨井水位信息的系统，是进一步提升排水服务质量的当务之急，也是国内排水行业中的领先之举。
2、 排水公司低洼点检查井管理现状
2.1 排水低洼点检查井的现状
城市排水是将分散在城市各小区、各乡镇的工业和生活污水收集、输送、集中排放到污水处理中心。污水输送管线上和居民区污水汇集处，布满了排水检查井。随着城市建设的快速发展，城市区域不断扩大、排水管网和分布于城市道路上的排水检查井越来越多。
排水检查井对于城市排水管道的安全运行关系重大，目前公司共有各类检查井9000多个，其中容易满溢的敏感重力检查井为26个。由于检查井数量多，分布区域广，虽然每天有巡视人员巡查管线及检查井，但是无法24小时对每个低洼点检查井做到实时监控，一旦有污水满溢的情况出现，事故响应时间无法得到保证。种情况不仅涉及绍兴，浙江乃至全国也同样频发。
2.2 低洼点检查井满溢原因分析
近年来，由于居民和企业排水量的增加，不少重力管线低洼点污水量突变和污水满溢现象有所增加。造成低洼点污水满溢的原因很多，主要由以下三种情
况引起：
（1）水量突变多：由于厂家接入不规范、管道淤堵等原因，重力管线检查井水位在雷暴季节或厂家排水量突变的情况下，造成局部检查井水位短时间内升高、低洼点检查井尤为明显，造成污水的满溢。
（2）沿途管线长：虽然公司泵站中已经安装了水位监控系统，但是由于排水管线较长，泵站水位无法及时反映出远端低洼点检查井的水位变化，容易造成无法提前进行泵站调度和通知厂家调整流量，导致现场检查井中的污水满溢到路面的情况，对居民的生活和城市的环境带来了影响。
（3）处理周期长：排水管线和检查井一般通过站线巡视员每日巡视进行管理，一旦污水满溢，待泵站液位有所反映，再通知巡视员赶赴现场处置，就会在时间上产生很大的滞后，将会造成比较严重的后果。
我们通过2009年“排水检查井行风处理统计”情况，发现当年各分公司共计处理污水满溢次数15次，其中通过泵站传感器数据及时调度，几乎无影响的次数为7次，由于无法及时得到较远端重力管线检查井液位数据而未能及时调度而造成检查井污水满溢的次数为8次。
3、方案确定
排水公司作为全国少数几个最先普及信息化管理的公司，从2002年起就建立了信息化管理系统，并利用GPRS 无线信息技术和单片机技术实现了地埋泵站与营业系统设备数据的无线采集。近年来，随着信息技术的快速发展，原先技术由于累赘和低效，已经面临淘汰，所以，公司在新设备和新技术的使用上也在不断的探索和研究。
大多窨井管理部门由于面临窨井数量多、分布广的特性，除了人工巡视和被动处理，在在线实时管理上始终没有一个良策。截止2010年底全国排水行业以及相关窨井管理单位还没有一个能够实现窨井的在线管理的案例。
经过调研和比选，公司选用了符合当前公司需求的DatGPRS H81数据监控仪这一集成化模块，这是一款集数据采集与无线通讯为一体的终端设备，功耗非常低，可用10W 太阳能直接供电，后备3.5AH 电池可供15天正常工作（1分钟传输一次GPRS 数据），可以同时采集多路脉冲量、开关量和模拟量，以GPRS 为通信平台，具有不受地理限制、稳定、可靠、成本低等优点。同时该设备还具有开关量报警功能，可控的四路继电器形式的干触点输出。可以与普通手机进行友好通信，所有的数据参数都可用手机进行
查询与设置。
排水重力管线检查井多位于非机动
车道或非—机隔离带上，取电非常不便，
如使用锂电池，持续供电能力太弱，充
电、维护频率过高，需要投入大量的人
力和时间。通过比较和选择，我们采取
了后备电池结合太阳能的供电方式。阳
光充足的情况下，太阳能板给设备供电
并为后备电池充电；阴雨天气由电池为
设备供电，亦可持续供电1~2周。同时，
小巧简便的设备便于携带和组装。
以上即为低洼点检查井水位监控系统原理简图，可以看到，液位传感器把采集到的水位数据传送到数据采集仪，并通过GPRS 通讯模块将数据打成IP 包，再通过GRPS 空中接口接入到GPRS 网络，最终经由网关和路由到达中央控制室。
4、检查井综合监控系统的安装及效益
4.1 低洼点检查井水位监控系统的安装
根据公司重力管检查井分布的实际情况，我们选择了重力检查井和行风问题比较集中的袍江和市区一带，先在8个低洼易溢的检查井中对设备进行安装和测试；压力传感器安装到管道的排水重力管线检查井；采集、通讯一体化模块等设备放置在整合在太阳能支架内部，并固定在混凝土地基上。设备安装完成后，既小巧易装，又有效防止了冰冻和盗窃。
通过一个多月的运行， 8个监控点数据监控稳定，并通过调度中心的合理
控制相关泵站水位和及时通知厂家调整排水量，低洼点水位得到了有效地控制，
系统运行稳定。
在分公司对所属区域全面排查和综合考虑下，经公司讨论通过，最终决定再增加鉴湖前街等16个薄弱点的数据监控。在实际运行中发现部分监测点会出现水位不稳定的情况，根据实际运行的需要，对每个监测点加装了水位仪保护管以保证水位数据的稳定。
水位监控设备每分钟向上位机传送液位数据；
同时上位机监控系统就会根据得到的液位信号和
设定的参数进行声光报警，监控人员即可及时调度
相关泵站的的流量或者通知相关人员赶赴现场进
行处理。达到了低洼点检查井水位的24小时不间
断监控和管理。
4.2社会效益和经济效益
（1）保障系统安全。系统安装后，调度人员能够实时监控到重力管检查井的水位信息，并进行及时分析。一旦井内水位超过警戒水位，调度中心能立刻收到报警信息，在最短的时间内通知厂家调整污水排量或进行相关泵站排水量调控等，效果明显。今年的薄弱点得到了有效地监控，保证了水位的稳定，有效地杜绝了薄弱点污水满溢现象，保障了排水系统的安全。
（2）为厂家的违规排放提供了依据。康宁路伯龙特宽出水井是较敏感的低洼点检查井之一。公司对其进行24小时不间断的监控，发现在伯龙特宽和海神两家污水的瞬时流量不大的情况下，仍旧出现窨井高水位的情况，把这两厂家列为疑似偷排单位。根据其实际排量和该出水井水位的变化，掌握了其偷排的依据，并经现场的排查，最终被我公司发现偷排现象，并处以罚款。
（3）降低雨水渗入率。在雨季，原来为保障排水系统的安全性，需要尽可能地抽低相关泵站的水位。通过实时监控到重力管检查井的水位信息，在保证薄弱点水位安全的情况，调度中心可以相关泵站的比较高的水位，降低了泵站的雨水渗入量。
5、总结分析
重力管低洼点水位监控系统在行风问题比较敏感和集中的试验点通过半年的运行，问题均在发生初期被发现并及时处理，效果是非常明显的. “低洼点检查井水位监控系统”试点经过半年时间的使用后，我们再次对设备的研制和使用情况进行了总结，认为该设备在排水检查井实时监控方面发挥了明显的效果，大大缩短了污水满溢的处理时间，减少了行风事故对行人产生的影响，减少了环境污染，产生了较明显的社会和经济效益。可以将该系统推广应用到公司其他各检查井中去。
城市排水窨井盖屡屡破损、被盗；雷暴季节或厂家排量突增时，重力管低洼点检查井污水满溢，一直是市民们关心的话题。随着公司管辖区域的扩大，市民环保意识的加强，检查井的安全在公司排水系统的整体安全运行中的重要性也在增加。同时，窨井管理不仅仅是排水行业的难点，也是通讯、燃气、电力等其他窨井管理部门亟待解决的难题，如何进一步完善检查井监管系统，和其他窨井管理部门交流提升，推广窨井监控系统在其他领域的应用，将是接下去研究的重点。
五、参考文献：
[1] 金小萍．使用单片机实现GPRS 通信小系统的研究[J]．电子工程师，2007,(7)
[2] 陈壮奕．基于GPRS 的电能远程抄表系统的设计与实现[J]．广东电力，2006，(1)
[3] 李朝青．单片机原理及接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006
[4] 国家环保总局《面向21世纪的环境保护技术政策》
[5] 陈锐，张志军. 旧排水泵站的技术改造[J].中国给水排水，2007，（8）：26-29
[6] 宋序彤; 关于我国城市给排水科技优先发展领域的探讨[J];中国给水排水;1995年02期