申請日2014.11.04

　　公開(公告)日2015.05.06

　　IPC分類號G01S15/88

　　摘要

　　本實用新型公開了一種污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置，包括發(fā)射電路、發(fā)射換能器、接收換能器、聲信號接收電路、模數(shù)轉換模塊和主控模塊;通過聲信號發(fā)射、接收、信號包絡提取、非均勻特征提取、獲得污水中固體垃圾的有無及尺寸信息并輸出結果。本實用新型能夠有效地實現(xiàn)對污水管渠中固定垃圾進行在線聲納監(jiān)測;借助簡單、方便的聲信號連續(xù)波非均勻性探測利用寬指向性實現(xiàn)對狹窄、封閉、水位變化的管渠中固體垃圾的存在及尺寸信息的提取，避免了傳統(tǒng)可見光、電磁波、超聲波探測方法在該使用環(huán)境下的種種缺陷;系統(tǒng)安裝、使用、維護方便，成本低，便于與污水粉碎格柵組合構成污水中固體垃圾的自動監(jiān)測、粉碎處理系統(tǒng)。

　　權利要求書

　　1.一種污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置，其特征在于：包括發(fā)射電路、發(fā)射換能器、接收換能器、聲信號接收電路、模數(shù)轉換模塊和主控模塊;所述發(fā)射電路產生發(fā)射信號并連接到發(fā)射換能器;發(fā)射換能器安裝在污水管渠的底部，發(fā)射聲信號;接收換能器安裝在污水管渠的頂部，接收發(fā)射換能器所發(fā)出的信號;接收電路連接接收換能器，將接收換能器所接收到的聲信號經前置放大、增益控制、帶通濾波和包絡檢波處理后傳送至模數(shù)轉換模塊，模數(shù)轉換模塊將經接收電路處理后的信號轉換為數(shù)字信號;主控模塊通過數(shù)據線連接模數(shù)轉換模塊，將模數(shù)轉換模塊所產生的數(shù)字信號進行特征提取，獲得污水中固體垃圾的有無及尺寸信息，輸出結果。

　　2.根據權利要求1所述的污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置，其特征在于：所述發(fā)射換能器和接收換能器選用防水型T/R40-16換能器，其中心頻率為40kHz，指向性角60度，防水封裝。

　　3.根據權利要求1所述的污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置，其特征在于：所述接收電路由前置芯片NJM2100組成的前置放大電路、AD603芯片組成的增益控制電路和MAX274芯片組成的40kHz帶通濾波電路、NE5532芯片組成的包絡檢波電路和S3C2440微處理器的接口電路組成。

　　4. 根據權利要求1所述的污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置，其特征在于：所述主控模塊包括ARM9 S3C2440微處理器，發(fā)射電路由主控模塊ARM9 S3C2440微處理器控制4046振蕩電路輸出40kHz連續(xù)信號。

　　說明書

　　一種污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置

　　技術領域

　　本實用新型屬于污水管道監(jiān)測技術領域，具體來說是一種污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置。

　　背景技術

　　當前隨著各類極端天氣對社會影響加劇，保證污水管渠排水通暢重要性。特別是城市污水中各類紙板、廣告牌、板材、樹木等固體垃圾嚴重影響了泵站排水效率，在泵站設置粉碎格柵對污水管渠中固體垃圾進行及時破碎對保障排水暢通有重要作用。但目前缺乏對污水管渠中固定垃圾進行在線監(jiān)測的專用裝置，泵站中往往依靠定時工作、人工控制等方式來啟動粉碎格柵，效率低且無法適應突發(fā)狀況下固體垃圾造成的污水排水阻塞。申請?zhí)枮?01320053443. 8的中國專利公開了名為“一種城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)”的實用新型專利，申請?zhí)?01410136363. 8的中國專利公開了名為“一種多功能跟蹤采樣聯(lián)動系統(tǒng)“的發(fā)明專利，這些專利文獻雖然提供了一些城市污水處理及監(jiān)控的技術方案，但并沒有針對以上問題提出可行的技術方案。

　　研發(fā)一種在線監(jiān)測聲納裝置用于進行污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測，通過在線探測污水中較大尺寸的固體垃圾控制粉碎格柵啟動粉碎作業(yè)，提高泵站粉碎格柵快速、高效處理各類污水阻塞問題的能力，成為客觀必要。但考慮到污水管渠中污水混有大量的泥沙、雜質、污物等液體、固定顆粒，聲阻抗不均勻，嚴重影響傳統(tǒng)的光、電磁波、超聲波信號在污水中的傳播;同時，在不同排水狀態(tài)下污水管渠的水位呈現(xiàn)較大的變化(枯水期水位極低，洪澇期溢滿)，無法保持安裝在管渠中的各類探測信號發(fā)射、接收探頭始終處于污水液面以上或以下，由于空氣與液體的傳輸特性差異，收發(fā)探頭之間變化液面導致的反射將嚴重影響光、電磁波、超聲波等探測信號的正常接收;另一方面，由于需要探測污水中固體垃圾的大概尺寸以評估是否啟動粉碎設備，在狹窄、界面反射嚴重的污水管渠內形成尖銳指向性波束進行一定空間分辨率的聲信號探測也是極其困難的。因此，無法直接利用傳統(tǒng)的可見光、電磁波或超聲波信號探測方法或裝置進行污水管渠中固體垃圾的探測。

　　發(fā)明內容

　　為解決以上問題，本實用新型提供一種簡單方便、可在線監(jiān)測污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置。

　　本實用新型的上述目的是通過下列技術方案來實現(xiàn)的：

　　一種污水管渠中固體垃圾的在線監(jiān)測聲納裝置，包括發(fā)射電路、發(fā)射換能器、接收換能器、聲信號接收電路、模數(shù)轉換模塊和主控模塊;所述發(fā)射電路產生發(fā)射信號并連接到發(fā)射換能器;發(fā)射換能器安裝在污水管渠的底部，發(fā)射聲信號;接收換能器安裝在污水管渠的頂部，接收發(fā)射換能器所發(fā)出的聲信號;接收電路連接接收換能器，將接收換能器所接收到的聲信號經前置放大、增益控制、帶通濾波和包絡檢波處理后傳送至模數(shù)轉換模塊，模數(shù)轉換模塊將經接收電路處理后的信號轉換為數(shù)字信號;主控模塊通過數(shù)據線連接模數(shù)轉換模塊，將模數(shù)轉換模塊所產生的數(shù)字信號進行特征提取，獲得污水中固體垃圾的有無及尺寸信息，輸出結果。

　　所述發(fā)射換能器和接收換能器選用防水型T/R40-16換能器，其中心頻率為40kHz，指向性角60度，防水封裝。

　　所述接收電路由前置芯片NJM2100組成的前置放大電路、AD603芯片組成的增益控制電路和MAX274芯片組成的40kHz帶通濾波電路、NE5532芯片組成的包絡檢波電路和S3C2440微處理器的接口電路組成。

　　所述主控模塊包括ARM9 S3C2440微處理器，發(fā)射電路由主控模塊ARM9 S3C2440微處理器控制4046振蕩電路輸出40kHz連續(xù)信號。

　　采用上述技術方案后，本發(fā)明的有益效果是：1、能夠有效地實現(xiàn)對污水管渠中固定垃圾進行聲納在線監(jiān)測;2、借助簡單、方便的聲信號連續(xù)波非均勻性探測利用寬指向性且具有對稱性的特性實現(xiàn)對狹窄、封閉、水位變化的管渠中固體垃圾的存在及尺寸信息的提取，避免了傳統(tǒng)可見光、電磁波、超聲波探測方法在該使用環(huán)境下的種種缺陷;3、系統(tǒng)安裝、使用、維護方便，成本低，便于與污水粉碎格柵組合構成污水中固體垃圾的自動監(jiān)測、粉碎處理系統(tǒng)。