城市污水排放集中监测系统.pdf

一种城市污水排放集中监测系统，特征是：由一个中心数据处理计算机A、与该中心数据处理计算机A配套的监测系统中心无线接收机B、以及能与监测系统无线接收机匹配、完成信息传输，并能在1……N个排污现场获取有关污水排放量、水质透明度指标、水体pH值和其它电化学指标的排污计量管C1－Cn组成。该排污管C包括与排污口相接的主管体、与主管体1相连通的支管体组成，并在主管体和支管体内、外分别设置着液面测量器、流速感应器、透明度测试器、pH值测试器、电化学指标测试器，以及能将这些测试探头所测数据转变成数字信号、并能向外进行无线传输的供电电源箱、数据处理器和无线发射器。由于能有效排除污水排放中的许多人为干扰因素，因此为扼制和杜绝城市污水无序、或超标准排放提供技术依托。

1、  一种城市污水排放集中监测系统，其特征在于：它是由一个中心数据处理计算机A、与该中心数据处理计算机A配套的监测系统中心无线接收机B，以及能与监测系统无线接收机匹配、完成信息传输，并能在1……N个排污现场获取有关污水排放量、水质透明度指标、水体PH值和其它电化学指标的排污计量管C₁……C_n组成。

2、  如权利要求1所述的一种城市污水排放集中监测系统，其特征在于：所述的排污管C包括能与固有排污口相接的主管体(1)以及与主管体(1)相连通的直立状支管体(2)组成，并且在所述的主管体(1)和支管体(2)内、外分别设置着液面测量器(3)、流速感应器(4)、透明度测试器(8)、PH值测试器(9)、电化学指标测试器(10)，以及能将这些测试探头所测数据转变成数字信号、并能向外进行无线传输的供电电源箱(5)、数据处理器(6)和无线发射器(7)；其中所述的液面测量器)3(悬)置于主管体(1)中央，并可绕上端悬轴沿管体轴向摆动；主管体(1)的下部设置着由一槽形支架(11)和设于该槽体内的两片弧形相对凸出的弧形应变片(12)组成的流速感应器(4)；同时所述主管体(1)上部管顶外设置着与各感应测试元件相连的供电电源箱(5)、数据处理器(6)、无线发射器(7)；所述的支管体(2)上设置着透明度测试器(8)、PH值测试器(9)和电化学指标测试器(1)0。

城市污水排放集中监测系统
技术领域
本发明涉及一种城市污水排放集中监测系统，属污水排放监控技术类。
背景技术
水是生命之源，这是人类文明史中得出的科学结论，但是在当代，社会物质文明和无序工业化社会进程是带给工业化国家和地区最大的污染源。在当代国际社会中的一些国家和地区积极治理环境污染并逐渐取得成效时，在另一些国家和地区的污染则又处于扩展之时。发展中的中国，由于正处于向工业化社会转型之机，我们的城市污水排放系统存在着许多无序状态，特别在相当一批工业污水排放企业中，存在着严重的超标和超量排放现象，更有一些企业为了局部利已利益，甚至将已建成的工业污水处理设施当作一种陈列摆设，有人检查则启用，无人检查则停用。虽然各级政府主管部门三令五申地强调治污，但我们不少地方的污染源仍在扩大，不少自然水体的污染程度仍居高不下。这不仅影响当代人类的生活，还将危及子孙后代的健康和生存。
据本发明人多年以来对上述问题的关注，认为除了人们受传统习惯影响，缺乏对环境保护重要性的高度自觉性的认识，以及少数管理机关、管理人员有法不依、执法不严等因素之外，最最主要的原因是：在城市污水排放过程中缺乏有效的、科学的自动监测系统，因为所有的监测机关、监测人员不可能永远和产生污染源的排放单位在一起，不可能随时随地的对污染户进行监控。
为此，本发明人认为：为了使我国社会保持健康的可持续发展超势，减少经济发展中付出的环境代价和人的生命健康的代价，必须为城市污水排放建立一套科学合理的集中监测系统。
发明内容
本发明涉及的一种城市污水排放集中监测系统，其特征在于：它是由一个中心数据处理计算机A、与该中心数据处理计算机A配套的监测系统中心无线接收机B，以及能与监测系统无线接收机匹配、完成信息传输，并能在1......N个排污现场获取有关污水排放量、水质透明度指标、水体PH值和其它电化学指标的排污计量管C₁------C_n组成。
所述的排污管C包括能与固有排污口相接的主管体1以及与主管体1相连通的直立状支管体2组成，并且在所述的主管体1和支管体2内、外分别设置着液面测量器3、流速感应器4、透明度测试器8、PH值测试器9、电化学指标测试器10，以及能将这些测试探头所测数据转变成数字信号、并能向外进行无线传输的供电电源箱5、数据处理器6和无线发射器7；其中所述的液面测量器3悬置于主管体1中央，并可绕上端悬轴沿管体轴向摆动；主管体1的下部设置着由一槽形支架11和设于该槽体内的两片弧形相对凸出的弧形应变片12组成的流速感应器4；同时所述主管体1上部管顶外设置着与各感应测试元件相连的供电电源箱5、数据处理器6、无线发射器7；所述的支管2上设置着透明度测试器8、PH值测试器9和电化学指标测试器10。
根据以上技术方案设计的这种城市污水排放集中监测系统，由于采用无人自动检测，无线数据传输和中心计算机中处理监控，不仅能完全避免污水排放监测中的许多人为干扰因素，而且使一城市区域内的所有城市污水的无序排放或超标准排放提供了技术支持。污水排放做到及时监测、及时报警和及时处理，这就为有效扼制和杜绝
附图说明
附图1为本发明提出的城市污水排放集中监测系统总体布局示意图；
附图2设于排污口的排污管工作原理图；
附图3为排污管主体结构图；
附图4为图3的AA向剖面图，
附图5为流速感应器结构示意图，
附图6为图5的俯示图。
图中：1-主管体、2-支管体、3-液面测量器、4-流速感应器、5-供电电源箱、6-数据处理器、7-无线发射器、8-透明度测试器、9-PH测试器、10-电化学指标测试器、11-槽形支架、12-弧形应变片、A、中心数据处理计算机、B-监测系统中心无线接收机、C₁------C_n排污管。
具体实施方式
如图所示的这种城市污水排放集中监测系统，其实质是借助于计算机技术的一个监控管理系统，它由中心数据处理计算机A、监测系统中心无线接收机B，以及散布于某一区域内的若干个带有自动检测功能的排污管C组成。
在上述技术方案中，其技术的基础是要提供具有自动采集数据功能的排污计算管C(见附图3)，该排污计量管C包括能与固有排污口相接的主管体1以及与主管体1经一横接管连通的直立状支管体2组成；并且在所述的主管体1和支管体2内、外分别设置着液面测量器3、流速感应器4、透明度测试器8、PH值测试器9、电化学指标测试器10，以及能将这些测试探头所测数据转变成数字信号、并向外进行无线传输线的供电电源箱5、数据处理器6和无线发射器7；其中所述的液面测量器3悬置于主管体1中央，并可绕上端芯轴沿管体轴向摆动；主管体1的下部设置着由一槽形支架11和设于该槽体内的两片弧形相对凸出的弧形应变片12组成的流速感应器4；同时所述主管体1上部管顶外设置着与各感应测试元件相连的供电电源箱5、数据处理器6、无线发射器7；所述的支管2上设置着透明度测试器8、PH值测试器9和电化学指标测试器10。
由于现有的流量器不能在为此恶劣的环境中保持长期运行，我们为确保系统的正确运行，特设计一种没有运动构件的感应式流量计。
该流速感应器4由基座13、支架11、及弧形应变片12组成，液体通过弧形应变片12所组成的夹道中流速增加，从而使应变片12受到向弧形的凸起方的拉力而使应变片12地应力发生改变，流速越快，其拉力越大，应力改变也大，与之相对应的流速构成对应关系。
这种应变片组成的流速感应器由于没有运动构件因而在污水管中能保持较长时间的正常工作状态，由引线将其实际应力变化值引出后输入到排污计量管电源箱内的芯片，经处理后将数据发往监测中心。
其应力变化和流速之间的关系对应曲线可以在实验室中经较对后输入计算机，从而保证其测量的准确度。
在实际使用中排污计量管安装在污水管的末端以便于维护，它的主要作用是：
适时测量流经管道的液体的：
1、液面高度。(对应的流经截面面积)
2、流速
3、理化指标。(透明度、PH值、电化学指标)
由液面高度可计算出液体的截面积，再和流速相乘设出流量。
能测量出来的数据经排污计量管上的芯片经过简单处理后，以无线通讯的方式通过无线发送。即可按照以下方式编排：

这就是一组能反应出该排污管中流出的污水的基本数据。
此外，在上述基础技术方案中，设于排污计量管外上部的供电电源、数据处理器以及无线发射器的组合也是本技术方案的核心内容之一；由于它们的共同作用才能将由流速感应器4、透明度测试器8、PH值测试器9、电化学指标测试器10等物理、化学传感器采集的相关数据从电压或电流信号最终转化为数字信号，并由无线发射器发出。它的功能主要体现在四个方面：其一、采集数据；其二、当数据出现改变时，将所有的13个数据通过无线发射器发出；(接收机收到这些数据后，加上收到时间计算出需要用数据输入计算机)；其三、设置一个基准时间，若采集的数据无改变情况，依据基本时间间隔向管理中心发送相关数据；其四、当电源不足时，具有向管理中心发送信息、通知更换电源。
由许多污水计量管组成的城市污水排放自动监测系统图1所示。
设在监测中心的无线接收机按收到的各组数据输入计算机，计算机进行分组处理、存储。
由于各工业企业排放的污水污染源不同，其理化指标也不尽相同，因而在安装污水计量管的同时，应找该序号所排放的污水的基本由数据，经检测后输入计算机，其中包括：
1、基本流量：根据生产周期或时间周期该企业的污水排放的设计流量(或指标流量)。
2、透明度指标。
3、PH值指标。
4、电化学指标。
当些数据与实测数据序出现异常时，计算机设置报警指示，中心的管理人员即可依据这些异常对排污企业进行管理。
整个系统在监测中心可以设置一显示平台，以管理人员即时观察，显示屏含：
1、时间。
2、流量。
3、透明度指标。
4、PH值指标。
5、电化学指标。
当某序号的排污管出现异常时，随即出现报警讯号(光、声报警)，同时调出该序号的基本数据进行对比观察，管理人员即可指令打印机打出结果，以作为处理依据。
值得提出的是：依据报警讯号可以设置自动阀门来关闭排污通道，这是十分容易做到的，仅需增加一个电动阀门，但是，由于许多生产系统中是不允许随意关闭排污通道的，因为这样可能导致更为严重的污染事故产生，甚至是灾难性的后果。这就是我们这个系统仅作为监测而不为监控系统的理由，虽然作为监控是轻而易举的。
在实际设计中，所述的液面测量器3，其通用的液面指示器，由悬浮于液面上的空心浮子及连杆带动主轴作用于一个可变电阻器上，浮子在液面上的位置可和其阻值相对应。
所述的流速感应器4，它是由设于两槽形支架11间的两片弧形应变片12组成，由于液体通过两弧形应变片12所组成的夹道时流速增加，从而使两应变片受到向弧形凸起方向的拉力，从而使应变片的应力发生改变，流速越快，其所受拉力越大，发生应变量也越大，表明流速与应变片的变形具有对应关系。所以当我们采用相应手段如导线将应变片12的应力变化值引出后变成电信号输入到排污计量管电源箱内的芯片，经预处理后将数据输出发往监测中心，由此获得过流面的流速，一旦有了流速值，又加上污水过流面面积(该数值由前述液面测量器3提供)，那么就能轻而易举地得到污水排放量。
所述的水质透明度测试器，其原理是采用光电对位测试方法，该光电测试器的发射极与接收极分列在支管体2的两侧，按照以达标水体透明度为标准分级，使水质透明度测试器8正确分级，而后将测试结果由信号发射器发出。
所述的PH值及电化学指标测试器都是采用目前市场上广泛使用的各种化学传感器及其它们的一些组合。测定HP值指标可以选用武汉仪器仪表研究所、江苏电分析仪器厂生产的PH8型或PHS-3B型精密酸度计；而监测其它电化学指标的传感器可以依据城市或工业企业排放污水重点应监控指标进行选定，如监控工业污水中F离子、Hg离子、镉离子、硫离子、氯离子、铜离子或者氰根离子的，可以分别选用市场上由武汉仪器仪表所生产的氟离子选择性电极、长沙半导体材料厂生产的CSB-HG-1型汞离子选择性电极、CSB-CD-1型镉离子选择性电极、CSB-S-1型硫离子选择性电极、氯离子选择性电极、铜离子选择性电极，以及CCB-CN-1型氰根离子选择性电极，此外还可以采用FD-2型氧化还原电位计来监测水体中的氧化还原环境等。
在实际应用中既可以采用上述例举中的单电极传感器，也可以组成复合电极；在采用上述各类传感器并采用相应的接口电路(如DN型霍尔集成电路和施密特电路)，即能将测试数据最终变成数字输出信号。经无线发射器发出，也可以将这些采集的数据通过有线方式引入一芯片，直接在机上或一定范围内的其它地方显示出其数值。
由于芯片可预先设置重要的对比报警值，一旦超标，可用声光讯号发出警示，同时启动管线中设置的电动阀门关闭其通道，但在具体操作中极少使用这种自控线方式，因为对许多企业而言，随意切断排污管道的畅通，将会带来比超标排放更为严重的后果。