管道绝对液位测量系统、测量方法及测量装置与流程

1.本发明涉及管道液位测量技术领域，具体地，涉及一种管道绝对液位测量系统、测量方法及测量装置。


背景技术：

2.随着城市化进程加快，市政公用基础设施建设迅速发展，设施管理和安全运行也日益复杂，维护城市的安全运行，已成为城市管理者的一项重要任务。目前，针对城区内已形成大规模错综复杂的地下管网，由于管理手段的相对落后，缺乏完整的设施信息资料和有效地安全监测预警机制，许多事故和险情不能提前被发现和处置，给人民正常生活和城市安全运行带来隐患。
3.目前常规的城市排水网液位测量手段测量的是水位的相对高度，即测量点到水位的高度数据，因此，每个测量点的液位数据之间相互独立，不具备关联性，无法反应整个城市的液位水平情况。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种管道绝对液位测量系统、测量方法及测量装置。
5.根据本发明提供的一种管道绝对液位测量系统，包括：液位测量模块、gps-rtk模块、通信模块以及控制模块；
6.所述控制模块分别与所述液位测量模块、gps-rtk模块以及通信模块电连接，所述液位测量模块获取液位到测量点位的相对液位高度数据，所述gps-rtk模块获取测量点位的地面标高值，所述控制模块将测量点位的地面标高值减去相对液位高度数据，得到液位的绝对高度数据，并通过所述通信模块将绝对高度数据上传至服务器端。
7.优选地，所述液位测量模块采用超声波测距装置。
8.优选地，所述测量点位的地面标高值通过gps-rtk模块获取装置的海拔高度减去测量点位到gps-rtk模块的固定距离得到。
9.优选地，所述gps-rtk模块获取定位数据，所述控制模块将液位的绝对高度数据以及定位数据进行绑定，通过通讯模块将定位数据和绝对高度数据上传至服务器端。
10.优选地，所述通信模块采用移动通信网络、蓝牙通信、无线局域网中的任意一种。
11.根据本发明提供的一种管道绝对液位测量方法，包括：
12.步骤s1：启动gps-rtk模块，进入搜星模式，同时将液位测量模块放置在液位正上方的测量点位处；
13.步骤s2：控制模块解析gps-rtk模块数据，获取gps-rtk模块数据的定位数据和海拔高度数据；
14.步骤s3：控制模块将获取的海拔高度数据减去液位测量点位到gps-rtk模块的固定距离，得到液位测量点位的地面标高值；
15.步骤s4：启动液位测量模块，获取测量点位到液面的相对液位高度数据，将测量点位的地面标高值减去相对液位高度数据，得到液位的绝对高度数据；
16.步骤s5：定期采集液位的绝对高度数据，所述控制模块将绝对液位高度数据和定位数据上传至服务器端。
17.优选地，所述步骤s5包括：所述液位测量模块定期采集相对液位高度数据，并根据测量点位的地面标高值生成液位的绝对高度数据，所述gps-rtk模块以相同的周期采集测量点的定位数据。
18.优选地，根据测得的绝对高度数据判断液位状态，若相邻两测量结果差值在阈值范围内，则认定液位处于稳定状态，所述gps-rtk模块每经过设定个数采样周期采集一次定位数据；
19.若相邻两测量结果差值超过阈值范围，则认定液位处于非稳定状态，所述gps-rtk模块每个采样周期采集一次定位数据。
20.优选地，所述测量点位的地面标高值每隔设定时间段进行更新。
21.根据本发明提供的一种管道绝对液位测量装置，包括所述的管道绝对液位测量系统，还包括电源电路，所述电源电路与所述管道绝对液位测量系统电连接。
22.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
23.1、本方法gps-rtk模块获取高精度测量点位的地面标高值，再结合超液位测量模块在未知井口标高的相对液位高度数据，即可生成液位的绝对高度数据，一次测量可以获取多个测量数据，测量过程简单，测量结果准确。
24.2、本发明采用定期测量液位的绝对高度数据，每次测量的数据可以立即上传到物联网平台，作为大数据系统分析决策数据来源，通过多点测量数据可以分析城市地下管网的淤堵情况，预测管道淤积和管道缺陷进行提前养护，将传统的被动养护转变为主动运维，实现系统化、智能化管道运维。
25.本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1为本发明管道绝对液位测量系统的结构示意图；
28.图2为本发明管道绝对液位测量方法的流程图。
29.附图标记说明：
30.超声探头1
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通信模块4
31.超声液位测量电路2
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电源电路5
32.gps-rtk模块3
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cpu控制电路6
具体实施方式
33.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术
人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
34.本发明提供了一种管道绝对液位测量系统，参照图1所示，包括：液位测量模块、gps-rtk模块3、通信模块4以及控制模块。所述控制模块分别与所述液位测量模块、gps-rtk模块3以及通信模块4电连接，所述液位测量模块获取液位到测量点位的相对液位高度数据，所述gps-rtk模块3获取测量点位的地面标高值，所述测量点位的地面标高值通过gps-rtk模块3获取装置的海拔高度减去测量点位到gps-rtk模块3的固定距离得到。所述控制模块将测量点位的地面标高值减去相对液位高度数据，得到液位的绝对高度数据，并通过所述通信模块4将绝对高度数据上传至服务器端。
35.将液位绝对高度数据提供给大数据建立预测模型，从演化规律中找到关键参数进行定量控制，预测管道淤积和管道缺陷进行提前养护，将传统的被动养护转变为主动运维，实现系统化、智能化管道运维。
36.在一种优选的实施方式中，所述液位测量模块采用超声波测距装置，超声波测距装置包括超声液位测量电路2和超声探头1，超声液位测量电路2通过超声探头1采集管道相对井口平面到井下液面的垂直相对液位值数据。超声液位测量电路2启动超声脉冲输出，并接收回波，根据回波时间计算出液面到井口测量点位的相对液位高度数据。
37.在一种优选的实施方式中，gps-rtk模块3实时采集模块所处测量点的高精度rtk坐标及海拔和地球椭球高度数据，所述控制模块将液位的绝对高度数据以及定位数据进行绑定，通过通讯模块将定位数据和绝对高度数据上传至服务器端。
38.在一种优选的实施方式中，控制模块可以采用cpu控制电路6。
39.所述通信模块4采用移动通信网络、蓝牙通信、无线局域网中的任意一种。在本实施例中采用4g网络通信。
40.本发明还公开了一种管道绝对液位测量方法，参照图2所示，包括：
41.步骤s1：启动gps-rtk模块3，进入搜星模式，同时将液位测量模块放置在液位正上方的测量点位处，等待gps-rtk模块3进入厘米精度模式；
42.步骤s2：控制模块解析gps-rtk模块3数据，获取gps-rtk模块3数据的定位数据和海拔高度数据；
43.步骤s3：控制模块将获取的海拔高度数据减去液位测量点位到gps-rtk模块3的固定距离，得到液位测量点位的地面标高值；
44.步骤s4：启动液位测量模块，获取测量点位到液面的相对液位高度数据，将测量点位的地面标高值减去相对液位高度数据，得到液位的绝对高度数据；
45.步骤s5：定期采集液位的绝对高度数据，所述控制模块将绝对液位高度数据和定位数据上传至服务器端。
46.步骤s6：大数据平台可以订阅物联网的数据，根据多点测量的结果以及历史数据分析可以判断地下管网的淤堵情况和缺陷，及时作出预警并提前养护，实现管道运维的系统化和智能化，变传统的被动养护为主动运维。
47.在一种优选的实施方式中，步骤s5包括：所述液位测量模块定期采集相对液位高度数据，并根据测量点位的地面标高值生成液位的绝对高度数据，所述gps-rtk模块3以相
同的周期采集测量点的定位数据。当管道绝对液位测量系统部署后，通常该系统的位置不发生改变，因此无需频繁获取测量点位的海拔数据，可以根据历史测量数据生成液位绝对高度数据，从而降低了gps-rtk模块3测量海拔高度的频次，有利于降低整个系统的功耗。所述测量点位的地面标高值仅需每隔一端时间测量一次，从而确认测量点位未发生改变。
48.根据测得的绝对高度数据判断液位状态，若相邻两测量结果差值在阈值范围内，则认定液位处于稳定状态，所述gps-rtk模块3每经过设定个数采样周期采集一次定位数据；若相邻两测量结果差值超过阈值范围，则认定液位处于非稳定状态，所述gps-rtk模块3每个采样周期采集一次定位数据。对于稳定阶段，降低gps-rtk模块3的启动次数，有利于降低整体的功耗。
49.本发明还公开了一种管道绝对液位测量装置，包括所述的管道绝对液位测量系统，还包括电源电路5，所述电源电路5与所述管道绝对液位测量系统电连接。
50.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种管道绝对液位测量系统，其特征在于，包括：液位测量模块、gps-rtk模块(3)、通信模块(4)以及控制模块；所述控制模块分别与所述液位测量模块、gps-rtk模块(3)以及通信模块(4)电连接，所述液位测量模块获取液位到测量点位的相对液位高度数据，所述gps-rtk模块(3)获取测量点位的地面标高值，所述控制模块将测量点位的地面标高值减去相对液位高度数据，得到液位的绝对高度数据，并通过所述通信模块(4)将绝对高度数据上传至服务器端。2.根据权利要求1所述的管道绝对液位测量系统，其特征在于，所述液位测量模块采用超声波测距装置。3.根据权利要求1所述的管道绝对液位测量系统，其特征在于，所述测量点位的地面标高值通过gps-rtk模块(3)获取装置的海拔高度减去测量点位到gps-rtk模块(3)的固定距离得到。4.根据权利要求1所述的管道绝对液位测量系统，其特征在于，所述gps-rtk模块(3)获取定位数据，所述控制模块将液位的绝对高度数据以及定位数据进行绑定，通过通讯模块将定位数据和绝对高度数据上传至服务器端。5.根据权利要求1所述的管道绝对液位测量系统，其特征在于，所述通信模块(4)采用移动通信网络、蓝牙通信、无线局域网中的任意一种。6.一种管道绝对液位测量方法，基于权利要求1-5任一项所述的管道绝对液位测量系统，其特征在于，包括：步骤s1：启动gps-rtk模块(3)，进入搜星模式，同时将液位测量模块放置在液位正上方的测量点位处；步骤s2：控制模块解析gps-rtk模块(3)数据，获取gps-rtk模块(3)数据的定位数据和海拔高度数据；步骤s3：控制模块将获取的海拔高度数据减去液位测量点位到gps-rtk模块(3)的固定距离，得到液位测量点位的地面标高值；步骤s4：启动液位测量模块，获取测量点位到液面的相对液位高度数据，将测量点位的地面标高值减去相对液位高度数据，得到液位的绝对高度数据；步骤s5：定期采集液位的绝对高度数据，所述控制模块将绝对液位高度数据和定位数据上传至服务器端。7.根据权利要求6所述的管道绝对液位测量方法，其特征在于，所述步骤s5包括：所述液位测量模块定期采集相对液位高度数据，并根据测量点位的地面标高值生成液位的绝对高度数据，所述gps-rtk模块(3)以相同的周期采集测量点的定位数据。8.根据权利要求7所述的管道绝对液位测量方法，其特征在于，根据测得的绝对高度数据判断液位状态，若相邻两测量结果差值在阈值范围内，则认定液位处于稳定状态，所述gps-rtk模块(3)每经过设定个数采样周期采集一次定位数据；若相邻两测量结果差值超过阈值范围，则认定液位处于非稳定状态，所述gps-rtk模块(3)每个采样周期采集一次定位数据。9.根据权利要求7所述的管道绝对液位测量方法，其特征在于，所述测量点位的地面标高值每隔设定时间段进行更新。10.一种管道绝对液位测量装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的管道绝
对液位测量系统，还包括电源电路(5)，所述电源电路(5)与所述管道绝对液位测量系统电连接。

技术总结
本发明提供了一种管道绝对液位测量系统、测量方法及测量装置，包括：液位测量模块、GPS-RTK模块、通信模块以及控制模块；所述控制模块分别与所述液位测量模块、GPS-RTK模块以及通信模块电连接，所述液位测量模块获取液位到测量点位的相对液位高度数据，所述GPS-RTK模块获取测量点位的地面标高值，所述控制模块将测量点位的地面标高值减去相对液位高度数据，得到液位的绝对高度数据，并通过所述通信模块将绝对高度数据上传至服务器端。本方法GPS-RTK模块获取高精度测量点位的地面标高值，再结合超声液位测量模块在未知井口标高的相对液位高度数据，即可生成液位的绝对高度数据，一次测量可以获取多个测量数据，测量过程简单，测量结果准确。量结果准确。量结果准确。


技术研发人员：潘国乔 刘群
受保护的技术使用者：上海乔智科技有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/15