Para dominar las características operativas de las tuberías de agua pluvial y alcantarillado, los puntos de descarga, canales abiertos y ríos, es necesario medir una variedad de parámetros básicos de operación, como el nivel del líquido, el caudal y la calidad del agua; obtener datos continuos de nivel del líquido, caudal y calidad del agua; comprender su ley de variación; y, mediante el análisis instantáneo, el cálculo estadístico y la simulación por modelos de estos datos básicos, se podrá realizar un diagnóstico y evaluación integral del sistema, sentando así una sólida base de datos para el desarrollo de diversas tareas de investigación.

El sistema de monitoreo en línea de las tuberías y instalaciones de drenaje debe ampliarse según la situación actual, lo que permitirá cumplir con los requisitos técnicos como la optimización del diseño, el control de procesos y la programación operativa de las tuberías e instalaciones municipales de drenaje, proporcionando así un apoyo de datos útil, eficaz y oportuno para la operación y gestión de estas infraestructuras.

Principios de diseño:

① El equipo de monitoreo en línea debe incluir un medidor de nivel, un medidor de flujo, un analizador de calidad del agua y otros instrumentos de monitoreo.

②De acuerdo con los requisitos del sistema de confidencialidad establecidos por el estado, recolecte, transmita, utilice y actualice los datos de monitoreo de las tuberías y instalaciones de drenaje, asegúrese de que los datos no se pierdan ni se utilicen ilegalmente, y garantice la seguridad de los datos.

③Considere las condiciones de implementación para la instalación del equipo en el diseño del esquema, y la selección e instalación del equipo de monitoreo deben adaptarse a las condiciones reales de operación de las instalaciones de drenaje, fortalecer las pruebas, calibración, inspección y mantenimiento del equipo de monitoreo, y garantizar el funcionamiento normal del equipo.

④ Asegure una capacitación adecuada para el personal en el sitio, quien debe comprender el esquema y los objetivos de monitoreo, estar familiarizado con los puntos y el contenido del monitoreo, y ser competente en los requisitos técnicos para la instalación, operación y mantenimiento del equipo. Se debe adherir al principio de seguridad primero y prevención ante todo, y garantizar la salud y la seguridad del personal.

⑤Establecer un mecanismo de garantía de operación y mantenimiento a largo plazo para la red de tuberías de drenaje y el sistema de monitoreo de instalaciones, con el fin de asegurar la eficacia a largo plazo del equipo de monitoreo y de la plataforma de gestión de datos.

Composición del sistema:

　　El sistema integra tecnologías avanzadas como la tecnología moderna de sensores, la tecnología del Internet de las Cosas, la tecnología de comunicación móvil, la tecnología de almacén de datos y el control de automatización, logrando la recolección automática, el monitoreo dinámico en línea, la gestión de monitoreo en tiempo real, la toma de decisiones auxiliares y la gestión de respuesta ante emergencias de la información hidrológica y de calidad del agua de las tuberías de drenaje.

El sistema de monitoreo del flujo y la calidad del agua en la tubería de drenaje consta de las siguientes partes principales:

1. Sensor de flujo de caudal, sensor de calidad del agua;

2. Host de recolección de datos del pipeline: La función es proporcionar suministro de energía a largo plazo, implementar la gestión de energía para los sensores con el fin de lograr una operación de monitoreo de bajo consumo, y al mismo tiempo, el dispositivo está equipado con un módulo de comunicación 4G integrado para realizar la conversión y transmisión de datos desde el bus industrial hasta Ethernet.

3. Plataforma de gestión de información: proporciona gestión del sitio del proyecto, recibe datos de monitoreo, los almacena y muestra, realiza análisis estadísticos, descarga y amplía diversas aplicaciones comerciales.

4. Accesorios de instalación: soportes especiales para la instalación del equipo, tarjetas de flujo y herramientas de puesta en marcha de apoyo, entre otros.

Diagrama de instalación del sitio:

Flujo de proceso para la construcción de estaciones de monitoreo:

Los requisitos de monitoreo de tráfico son los siguientes:

　　La frecuencia de recolección y la frecuencia de carga del equipo de monitoreo del Internet de las Cosas pueden ser personalizadas. En este proyecto, la frecuencia de recolección y la frecuencia de carga son ambas una vez cada 4 horas.

Requisitos de despliegue de la instalación:

1. El departamento municipal de drenaje debe planificar y distribuir uniformemente los puntos de instalación de instrumentos de monitoreo en línea, y los datos operativos recolectados de la red de alcantarillado podrán satisfacer las necesidades del análisis y la gestión del estado operativo de las instalaciones de drenaje.

2. Los instrumentos de monitoreo en línea deben confirmarse para el entorno del sitio antes de la instalación, a fin de garantizar el cumplimiento con las condiciones de instalación del equipo.

3. Verifique el nombre, modelo, especificación y aspecto del instrumento antes de la instalación, y lea cuidadosamente los accesorios y documentos técnicos correspondientes.

4. Las medidas técnicas de seguridad durante la construcción deberán cumplir con las especificaciones actuales de seguridad en la producción de la industria, y se deberá elaborar el flujo del proceso de instalación al instalar instrumentos complejos para garantizar la seguridad en la construcción.

5. Los instrumentos deben instalarse lejos de vibraciones mecánicas, campos electromagnéticos fuertes, corrosión media y altas temperaturas.

6. El instrumento no deberá ser golpeado ni vibrado durante la instalación, y deberá instalarse de manera firme y vertical después de la colocación, sin soportar ninguna fuerza externa proveniente de la tubería u otra maquinaria.

7. Las fijaciones utilizadas para la instalación de instrumentos de monitoreo en línea deberán ser productos de acero inoxidable, excepto los pernos de anclaje.

8. El proceso de instalación no debe romper la carretera, interrumpir el flujo ni descender al pozo, y el equipo de monitoreo debe instalarse de manera práctica y ser correctamente desplegado.

Selección principal de equipos, parámetros:

Sensor de Calidad del Agua COD: Medición por método óptico, sin reactivos, sin contaminación. El haz de luz ultravioleta profunda es absorbido por la materia orgánica disuelta en el agua durante el proceso de transmisión, y el grado de absorción es proporcional a la concentración de materia orgánica; así, el contenido de contaminantes orgánicos en la muestra puede evaluarse midiendo la absorbancia del haz de luz ultravioleta profunda.

1. Rango de medición COD: 0 a 600 mg/L equivalente a KHP

2. Precisión del COD: ±5% F.S

3. Resolución de COD: 0,1 mg/L

4. Rango de TOC: 0 a 240 mg/L equivalente a KHP

5. Precisión del TOC: ±5% F.S

6. Resolución de TOC: 0,1 mg/L

7. Rango de turbidez: 0 a 300 NTU

8. Precisión de turbidez: ±5% F.S

9. Resolución de turbidez: 0,1 NTU

10. Temperatura de funcionamiento: 5～40℃

11. Profundidad máxima: 10 metros bajo la superficie

12. Interfaz digital: MODBUS/RS485

13. Interfaz simulada: 4-20mA

14. Fuente de alimentación: 12～24 VCC

15. Consumo de energía: Potencia normal: <0,5 W

16. Calibración: calibración de un punto/dos puntos/tres puntos

17. Nivel de protección: IP68

18. Método de instalación: instalación en piscina de circulación, instalación sumergida, rosca 3/4″NPT

19. Tamaño; Φ34*232 mm

20. Material: acero inoxidable 316

　　Medidor de Nivel de Agua por Radar: Este radar utiliza el modo FMCW, cuenta con un diseño de instalación sin contacto, es de tamaño pequeño y exquisito, tiene una estructura compacta, alta precisión, bajo consumo de energía y gran capacidad antiinterferente. Es adecuado para el monitoreo del nivel de agua en lagos y ríos, alertas de inundaciones en montañas, piscinas de almacenamiento de agua, tuberías de aguas residuales, entre otros.

1. Frecuencia de emisión: 76 GHz ~ 81 GHz

2. Resolución: 1 mm

3. Rango de medición: 0,15 - 40 m

4. Precisión de medición: ±5 mm

5. Ángulo del haz: horizontal 6°/vertical 6°

6. Voltaje de funcionamiento: 9~24V

7. Método de comunicación: RS485

8. Temperatura de funcionamiento -40-85℃

9. Corriente de trabajo: 20mA@12V

10. Tiempo de arranque: 100 ms

12. Nivel de protección: IP68

13. Dimensiones (diámetro*altura): 66x96 mm

　　Medidor de flujo por radar ultrasónico: El producto integra las ventajas de la medición de flujo por radar y la medición de flujo ultrasónica. Cuando la tubería no está llena, se utiliza el radar para monitorear el caudal y el nivel de agua. Cuando la tubería está llena, se emplea un medidor de nivel de agua tipo presión para medir el nivel del agua, y se utiliza ultrasonido para medir el caudal, logrando así una medición de flujo en todos los escenarios, tanto con tubería llena como sin ella.

1. Voltaje de suministro: DC12V/24V

2. Corriente de funcionamiento: 500mA CC 12V

3. Temperatura de funcionamiento: -20℃ ~ 75℃

4. Dimensiones: 207,0 * 108,6 * 109,5 (mm)

5. Interfaz de comunicación: RS485

6. Nivel de protección: IP68

7. Banda de frecuencia para medición de flujo por radar: 60 GHz

8. Ángulo del haz de radar: 16° x 20°

9. Rango de medición de velocidad por radar: 0,1-20 m/s

10. Precisión del radar de velocidad: 0,01 m/s

11. Rango de medición del radar: 0,1-50 m

12. Precisión del alcance del radar: ±2 mm

13. Resolución de alcance del radar: 1 mm

14. Rango de medición de velocidad ultrasónica: 0,021-6 m/s

15. Precisión de medición de velocidad ultrasónica: ±1,0 %FS ±1 cm/s

16. Rango de nivel de agua ultrasónico: 0,03-5 m

　　Unidad de Fuente de Alimentación de Comunicación: diseño integrado que combina RTU, pantalla, gabinete, sistema de comunicación y fuente de alimentación para lograr las funciones completas de recolección de datos, almacenamiento, suministro de energía, visualización, transmisión y alarmas. Diseño de grado industrial: diseño de amplia temperatura, resistente a temperaturas altas y bajas, y con fuerte inmunidad a interferencias electromagnéticas, adecuado para diversos entornos de campo adversos.

1. Método de comunicación: red completa 4G;

2. Batería integrada: capacidad ultra grande de 152 Ah

3. Informes multicentro: Admite funciones de informes en múltiples centros de datos y centros de datos primarios/en espera, hasta 4 centros.

4. Pantalla: Compatible con pantalla LCD local para visualizar presión, flujo, nivel de agua y otros datos de monitoreo

5. Fuente de alimentación de salida: proporciona una fuente de alimentación de salida controlable de 12 V@100 mA

6. Interfaz 485: 1 interfaz RS485, protección ESD de 15 kV integrada

7. Interfaz analógica: 2 canales de interfaz de entrada analógica (AD de 16 bits, admite entrada de señal de corriente 4-20mA, entrada de señal de voltaje 0-5V opcional)

8. Interfaz de cantidad de conmutación: 2 canales de interfaz de entrada de cantidad de conmutación (aislamiento óptico)

　　Lógica 0: Nodo húmedo 0-3 VCC, o nodo seco conductor

　　Lógica 1: Nodo húmedo 5-30 VCC, o nodo seco abierto

9. 2ª fuente de alimentación de salida controlada (potencia nominal de 12 V/1 A con protección integrada contra sobrecorriente) 12 V/100 mA

10. Consumo de energía: funcionamiento <60mA@DC7,2V (corriente promedio); suspensión ≤40uA@DC7,2V

11. Nivel de protección del estuche: ABS + PC, IP68

12. Temperatura de funcionamiento: -40～80ºC (-31～167℉)

13. Temperatura de almacenamiento: -40～85ºC (-40～185°F)

14. Temperatura de funcionamiento de la pantalla: -20～70ºC (-4～158°F)

15. Temperatura de almacenamiento de la pantalla: -30～80ºC (-22～176°F)

16. Humedad relativa: 95% (sin condensación)

　　Medidor de Nivel de Agua a Presión: El equipo utiliza núcleos de sensores importados del extranjero, que convierten las señales de presión del nivel de líquido en señales digitales correspondientes, y luego las procesan mediante circuitos digitales para emitir señales estándar como 4~20mA y RS485. El producto presenta características como estructura compacta, robustez, resistencia a la corrosión, protección contra sobrecargas y uso conveniente.

1. Rango: 0 m ~ 10 m ~ 30 m ~ 100 m opcional

2. Tipos de presión: presión manométrica o presión absoluta

3. Precisión: ±0,2 %FS

4. Adecuarse a la velocidad de cambio del nivel del agua: ≤40 cm/min

5. Frecuencia de respuesta: Salida de señal digital ≤ 5 Hz

6. Temperatura media: -35～85℃ (tipo temperatura ambiente)

7. Voltaje de funcionamiento: 10 a 36 V CC, estándar DC 12 V

8. Señal de salida: RS485

9. Nivel de protección: IP68

10. Cáscara: Acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti

　　Sensor de Materia Suspendida: El contenido de materia suspendida en el agua es uno de los indicadores para medir el grado de contaminación del agua. El dispositivo adopta un método de medición óptica; no se requieren reactivos químicos; cuenta con un transductor de temperatura integrado, con función de compensación automática de temperatura; utiliza una señal de luz modulada, reduciendo la interferencia de la luz visible; y puede utilizarse ampliamente en tratamiento de aguas, acuicultura, monitoreo ambiental y otras industrias.

1. Fuente de alimentación: DC 12 V

2. Consumo de energía: <0,5 W

3. Interfaz de comunicación: RS485; Protocolo estándar ModBus-RTU;

4. Principio de medición: método de dispersión de luz

5. Rango de medición: 0 ~ 3000 mg/L; 0 ~ 1000 mg/L; 0 ~ 200 mg/L

6. Error de medición: ±8% F.S. (dependiendo de la homogeneidad del cuerpo de agua)

7. Resolución de medición: 0,1 mg/L

8. Tiempo de respuesta: ≤30 s

9. Condiciones de funcionamiento del equipo: 5~40℃

10. Grado de impermeabilidad: IP68

11. Resistencia a la presión: 5 metros bajo el agua

12. Material de la caja: plástico resistente a la corrosión, acero inoxidable

　　Terminal integrado de monitoreo de alcantarillas: El dispositivo integra módulos de comunicación inalámbrica 4G/NB-IoT, baterías de litio de gran capacidad, y funciones de recolección y almacenamiento de datos. Cuenta con un nivel de protección IP68 y se utiliza ampliamente en aplicaciones de monitoreo en línea de pozos de aguas residuales urbanas, pozos de drenaje, ríos y embalses en ingeniería hidráulica e hidrológica.

1. Método de comunicación: red completa 4G;

2. Batería integrada: Soporte de capacidad ultraalta 152 Ah 7,2 V (no recargable), 72 Ah recargable 8,4 V, 36 Ah recargable 8,4 V

3. Soporte para múltiples centros de datos, función de reporte de centro de datos primario/en espera, hasta 4 centros

4. Interfaz 485: 4 interfaces RS485, protección ESD de 15 kV integrada

5. Fuente de alimentación de salida controlada en 2 vías (potencia nominal de 12 V/1 A con protección incorporada contra sobrecorriente)

6. Sensor de detección de gas metano integrado

7. Y sensor de temperatura y humedad bidireccional para interior y exterior

8. Consumo de energía: funcionamiento <60mA@DC7,2V (corriente promedio); suspensión ≤40uA@DC7,2V

9. Soporte para configuraciones automáticas de informes adicionales. (Ajuste automáticamente la densidad de recolección si se excede el valor establecido)

10. Eliminar el modo de reporte adicional. (Si está por debajo del valor seguro, la densidad de recolección se restaura automáticamente)

11. Actualización remota, se puede actualizar de forma remota a través del servidor

12. Configuración del puerto serial local y configuración de Bluetooth.

13. Configuración remota, los parámetros de configuración pueden establecerse a través de servicios remotos.

14. Nivel de protección del estuche: ABS+PC, IP68

15. Temperatura de funcionamiento: -40～60ºC (no cargable), -20～60ºC (cargable)

16. Temperatura de almacenamiento: -40～85ºC (-40～185°F)

17 Humedad relativa: 95% (sin condensación)

Construcción e instalación de equipos:

1. La etapa de preparación antes de la implementación

　　Antes de la implementación del proyecto, informe los procedimientos de construcción a los departamentos correspondientes; elabore el plan de construcción en obra según las condiciones de dicha construcción, y realice la divulgación del diseño con el equipo de construcción externo conforme a los planos de construcción; organice el cronograma de obras; ordene los equipos y materiales principales, así como los materiales auxiliares para la construcción, prepare el entorno de construcción, incluyendo talleres y almacenes temporales, suministro eléctrico, etc., por parte de la Parte A, y disponga las herramientas y los instrumentos de prueba, organice el calendario de trabajo, entre otros aspectos, por parte de la Parte B.

2. Fase de instalación en el sitio

　　Adopte cableado estandarizado y las medidas necesarias de apantallamiento y protección de seguridad para garantizar que el cableado sea razonable y confiable, ordenado y estético, asegurando así la transmisión eficaz de señales y el mantenimiento sencillo y efectivo del sistema; procure mejorar la calidad y flexibilidad del sistema de transmisión, facilitando la expansión y actualización del sistema. De acuerdo con los documentos de diseño del sistema y la situación real en el sitio, los equipos y dispositivos del sistema se instalan de manera procesal y estandarizada sin afectar el trabajo normal de los usuarios, garantizando una alta calidad mientras se acorta al máximo posible el período de construcción.

3. Fase de depuración

　　Puesta en marcha del software del sistema antes de la entrega; Puesta en marcha del hardware del sistema antes de la entrega; Puesta en marcha individual del equipo de control; Puesta en marcha en estado frío del software y el hardware en el sitio de construcción; Trabajos de puesta en marcha del subsistema; Puesta en marcha integrada, etc.

4. Precauciones para la instalación del equipo

①El equipo debe instalarse correctamente para lograr la función diseñada; lea atentamente el manual del equipo e instálelo bajo la orientación del ingeniero.

②Por favor, verifique que el equipo esté intacto y que todas las piezas estén presentes antes de la instalación.

③El soporte está diseñado y personalizado de manera razonable según la situación real de construcción de la red de tuberías. Las posiciones reservadas para los orificios de instalación del soporte deben coincidir con las posiciones de los orificios del soporte incorporado del equipo.

④Al manejar el equipo, asegúrese de hacerlo con cuidado para evitar golpes y colisiones con el equipo; de lo contrario, podría afectar el rendimiento impermeable del equipo o causar fallas en el equipo y otros problemas.

Diagrama de instalación:

Ejemplo de instalación de sensor de calidad del agua

Diagrama de instalación del medidor de flujo por radar ultrasónico

Instalación del medidor de nivel de agua a presión

Ilustración de instalación del medidor de nivel de agua por radar

Operación y mantenimiento de equipos de monitoreo en línea:

1. Verifique diariamente la situación de operación de los datos, identifique el equipo con problemas de funcionamiento y organice la lista de trabajos de mantenimiento.

2. Formular planes de inspección de patrullas, llevar a cabo inspecciones y mantenimiento in situ del equipo de monitoreo, verificar las condiciones de funcionamiento de los instrumentos de monitoreo en línea, incluyendo si el equipo ha sido robado, si el equipo está intacto, si la sonda está en buen estado, si es necesario realizar trabajos de dragado, etc.; comprobar si los instrumentos del equipo de control y los indicadores de señal están funcionando correctamente, si la operación de los interruptores es flexible y confiable, y si el control es preciso, entre otros aspectos.

3. Limpieza regular de las impurezas, basura, etc., depositadas en la sonda del instrumento de monitoreo en línea para garantizar el funcionamiento normal de la sonda y asegurar que se puedan obtener datos efectivos.

4. Verifique periódicamente si las partes del instrumento de monitoreo en línea están sueltas, y considere la influencia de la temperatura y la humedad del lugar en sus componentes electrónicos, así como si es necesario proporcionar reemplazos consumibles.

5. Formule e implemente la estrategia de reemplazo de baterías para el equipo de monitoreo, basándose en el voltaje de la batería de cada equipo de monitoreo.

6. Para las causas de falla tales como grandes fluctuaciones en los parámetros (sin señal, flujo o nivel instantáneo, etc.), inconsistencia entre el flujo instantáneo y el flujo acumulado, datos inestables y datos que exceden significativamente el rango normal de valores, es necesario eliminarlas en el lugar para los instrumentos de monitoreo en línea.

7. Observar continuamente la situación específica de los datos de monitoreo en línea, verificar si los datos de monitoreo en línea son estables y continuos, y juzgar preliminarmente si los datos de monitoreo en línea son efectivos, diagnosticar situaciones anormales en los datos e implementar reparaciones oportunas en el lugar.

8. La calidad de los datos de monitoreo y la garantía de operación del equipo deben cumplir con los siguientes requisitos:

① El número de datos efectivos recolectados diariamente no es inferior al 90% del total de datos que deberían ser recopilados;

②La proporción de datos anormales respecto al número total de datos que se deben recopilar cada día no deberá exceder el 10%. Los datos anormales incluyen, entre otros, datos con valor cero no normal, valores fuera del rango normal y valores extraños fuera del rango normal de variación, etc.

③ Garantizar el funcionamiento continuo del equipo y del sistema de adquisición durante 7×24 horas. El tiempo para la reparación o reemplazo en caso de falla del equipo no deberá ser superior a 24 horas.