本发明公开一种基于大数据的城市管道管理系统，包括监排数据采集终端、排水效力评估模块、云服务器、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块；监排数据采集终端分别与云服务器、排水效率评估模块和资源数据库连接，云服务器分别与排水效率评估模块、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块连接，排水效率评估模块与资源数据库连接，资源调配模块和障碍管理模块连接。本发明能够分析出各第一级排水管道以及该检测区域在实际排水过程中的排水障碍情况，并动态调整排水管道的排水障碍问题，以减轻管道的堵塞状况，提高排水管道的排水通畅性，提高管道整体的排水能力，进而保证排水管道网络排水正常。
1.一种基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：包括监排数据采集终端、排水效率评估模块、云服务器、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块；
所述监排数据采集终端分别与云服务器、排水效率评估模块和资源数据库连接，云服务器分别与排水效率评估模块、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块连接，排水效率评估模块与资源数据库连接，资源调配模块和障碍管理模块连接；
所述监排数据采集终端包括排水管道资源管理模块、若干管道检测模块，管道检测模块用于检测排水管道前后端的水流速度以及压强，并将检测的各排水管道前、后端的水流速度以及压强分别发送至排水管道资源管理模块和资源数据库；
所述排水管道资源管理模块用于接收管道检测模块发送的各排水管道前、后端的水流速度和压强大小，并将各排水管道前端的水流速度和压强分别与后端的水流速度和压强大小进行对比，得到各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值，排水管道资源管理模块将检测的各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值上传至排水效率评估模块和云服务器，并将各排水管道前端的水流速度和压强大小发送至云服务器；
所述排水效率评估模块用于接收排水管道资源管理模块发送的待检测区域内各级排水管道前后端的水流、压强的差值，统计与路面直接相连通的各第一级排水管道的排水效率评估预警状况，并将各第一级排水管道的排水效率评估预警状况发送至云服务器；
所述资源数据库用于存储不同时间段内各级别下的排水管道前后端的水流速度和压强数值以及前后端面水流速度差值和压强差值，并存储不同排水管道级别下的排水阻碍系数上限阈值、排水阻碍系数下限阈值，同时存储不同综合排水阻碍评估影响系数范围对应的排放降雨量的阈值，同一排水管道级别下的排水阻碍系数上限阈值大于排水阻碍系数下限阈值；
所述云服务器用于接收排水管道资源管理模块发送的各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值、各排水管道前端的水流速度和压强大小，并提取排水效率评估模块发送的各第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数和实时排水阻碍系数，云服务器根据接收的各第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数和实时排水阻碍系数，统计各第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量 表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道对应的第f个第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数，ρt实时ijf表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道对应的第f个第一级排水管道对应的实时排水阻碍系数， 表示为第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量，通过各第一级排水管道的排水阻碍系数动态变化量，能够展示排水管道的排水阻碍的变化量，排水阻碍系数动态变化量越大，表明管道排水的阻碍影响的突变量越大；
云服务器根据各第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量以及各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值、各排水管道前端的水流速度和压强大小，统计该检测区域内各第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数，云服务器将该检测区域内第i个第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数发送至第i个第三级排水管道对应区域内的资源调配模块，同时，云服务器接收排水效率评估模块发送的排水效率评估预警状况，将提取的排水效率评估预警状况中各第一级排水管道的实时排水阻碍系数与设定的排水阻碍系数上限阈值、排水阻碍系数下限阈值进行对比，若各第一级排水管道的实时排水阻碍系数大于设定的排水阻碍系数上限阈值或实时排水阻碍系数在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值间，发送控制指令至实时排水阻碍系数大于设定的排水阻碍系数上限阈值或实时排水阻碍系数在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值间的第一级排水管道对应的障碍管理模块；
所述资源调配模块用于接收云服务器发送的第i个第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数，获取当前天气的降雨量或预报的降雨量，并将综合排水阻碍评估影响系数与资源数据库中不同综合排水阻碍评估影响系数范围进行对比，提取综合排水阻碍评估影响系数所在的综合排水阻碍评估影响系数范围对应的排放降雨量的阈值，资源调配模块将当前天气的降雨量或预报的降雨量与该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值进行对比，若小于该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值，则资源调配模块不发送控制指令至障碍清除管理模块，若大于该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值，则资源调配模块发送控制指令至障碍管理模块；
所述障碍管理模块用于接收云服务器发送的控制指令，并接收资源调配模块发送的控制指令，主控终端对接收的发送控制指令的对象进行判断，若为资源调节模块发送的控制指令，则主控终端对与主控终端相连的所有若干控制单元进行控制，以控制与所有主控单元相连接的障碍清除机构，若为云服务器发送的控制指令，则主控终端对第一级排水管道所对应的主控单元进行控制，以控制与该主控单元相连接的用于清除管道内垃圾的障碍清除机构。
2.根据权利要求1所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：所述排水效率评估模块对各第一级排水管道的排水效率评估预警方法，包括以下步骤：
W1、提取资源数据库中存储的各不同时间段内同一排水管道前后端的水流速度、压强差值以及前端的水流和压强的数值；
W2、根据提取的同一排水管道前后端的水流速度、压强差值以及前端的水流和压强的数值，统计各排水管道对应的排水阻碍系数
其中，β表示为比例因子，取0.32，SVt、SQt分别为第一级排水管道下的各排水管道对应的第t个时间段的水流速度差值和压强差值，SV′t前端、SQ′t前端分别为第一级排水管道下的各排水管道前端对应的第t个时间段内的水流速度和压强；
W3、统计各排水管道对应的平均排水阻碍系数，平均排水阻碍系数的计算方法T表示为提取的时间段的次数， 表示为该排水管道在各时间段下对应的平均
W4、提取待检测区域内各第一级排水管道前后端的水流、压强的差值，并采用步骤W2中排水阻碍系数计算该第一级排水管道对应实时排水阻碍系数，并将实时排水阻碍系数与平均排水阻碍系数对比，若大于平均排水阻碍系数，则表明排水管道的排水阻碍情况逐渐严重化，执行步骤W5，若小于平均排水阻碍系数，不发出危险预警信号；
W5、将实时排水阻碍系数与设定的排水阻碍系数上限阈值对比，若大于排水阻碍系数上限阈值或在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值之间时，则发送至云服务器，云服务器发送控制指令至障碍管理模块，以对排水障碍的管道进行障碍清除。
3.根据权利要求1所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：所述第一级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值大于第二级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值，第二级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值大于第三级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值，第一级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值大于第二级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值，第二级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值大于第三级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值。
4.根据权利要求1所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：各第三级排水管道下的所 有排水管道的 综合排水阻碍 评估影响 系数的 计算公式 为
为第i个第三级排水管道下的所有排水管道对应的排水区域的综合排水阻碍评估影响系数，β表示为比例因子，取0.32，Svi、Sqi分别表示为第i个第三级排水管道前后端水流流速间的差值以及压强间的差值，Svij、Sqij分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前后端水流速度间的差值和压强间的差值，Svijf、Sqijf分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前后端水流速度的差值和压强间的差值，Svi′前端、Sqi′前端分别表示为第i个第三级排水管道前端水流流速和压强的数值，Svij′前端、Sqij′前端分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前端水流速度和压强的数值，Svijf′前端、Sqijf′前端分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前端水流速度和压强的数值。
5.根据权利要求1-4中任意一所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：所述障碍管理模块包括主控终端、若干主控单元和障碍清除机构，主控终端分别与各第一级排水管道中各排水管道内的主控单元连接；主控单元与障碍清除机构相连接，用于控制障碍清除机构进行动作。
6.根据权利要求5所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：所述障碍清除机构包括排水管道(1)、限位阻挡装置(2)和清理装置(3)，排水管道(1)包括排水管道本体(11)，排水管道本体(11)上开有安装槽口(12)，安装槽口(12)两侧沿排水管道本体(11)的径向固定有连接板(13)，连接板(13)上开有两第一安装孔；
所述限位阻挡装置(2)包括阻挡壳体(21)、拦截阻挡机构(22)、电动伸缩杆(23)和限位配合机构(24)，阻挡壳体(21)侧面开有与排水管道(1)外表面相接触的半圆形凹槽(211)，阻挡壳体(21)一侧安装有排料管道(213)，阻挡壳体(21)另一侧开有限位导向孔(214)；
所述拦截阻挡机构(22)包括两阻挡单元，每个阻挡单元均包括一挡板(221)、两第一传动铰接杆(223)、两第二传动铰接杆(225)和若干插接挡柱(222)，挡板(221)下端面阵列分布有若干插接挡柱(222)，所述挡板(221) 上端铰接有第一传动铰接杆(223)，第一传动铰接杆(223)上端固定有第一铰接端(224)；第二传动铰接杆(225)一端固定有与第一铰接端(224)相铰接配合的第二铰接端(2251)，第一铰接端(224)和第二铰接端(2251)通过连接轴进行连接，第二传动铰接杆(225)另一端固定有第三铰接端(2252)，第三铰接端(2252)内阻挡壳体(21)上端内壁的第四铰接端进行铰接固定，两阻挡单元中的两第二传动铰接杆(225)上设置有铰接挡板(226)；
所述电动伸缩杆(23)包括电动伸缩杆本体(231)，电动伸缩杆本体(231)一端固定有铰接柱(232)，铰接柱(232)与铰接挡板(226)相配合，电动伸缩杆本体(231)可绕铰接柱(232)的轴线进行转动，电动伸缩杆本体(231)另一端固定铰接安装板(233)，安装板(233)固定于阻挡壳体(21)上端内部上；
所述限位配合机构(24)包括弧形支撑板(241)和两电动推杆(243)，弧形支撑板(241)下端固定有两电动推杆(243)；
所述清理装置(3)包括进给推板(31)、推杆(32)、动力壳体(33)、传动电机(37)、第一缓冲弹簧(34)，进给推板(31)安装在阻挡壳体(21)内，推杆(32)一端固定进给推板(31)固定连接，推杆(32)与限位导向孔(214)滑动配合，第一缓冲弹簧(34)套于推杆(32)上且位于阻挡壳体(21)与进给推板(31)之间，动力壳体(33)一端固定有第三缓冲弹簧(36)，另一端固定有第二缓冲弹簧(35)，第二缓冲弹簧(35)套于推杆(32)上，推杆(32)包括相互连接的前端进给杆(321)和后端进给杆(323)，前端进给杆(321)上固定有挡圈(322)，挡圈(322)与动力壳体(33)内壁滑动配合，后端进给杆(323)通过第三缓冲弹簧(36)与动力壳体(33)端面相接触，传动电机(37)通过输出轴(38)与传动齿轮(39)相配合，传动齿轮(39)与后端进给杆(323)上的凹槽相啮合，通过传动齿轮(39)转动，带动后端进给杆(323)前进或后退。
7.根据权利要求6所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：所述半圆形凹槽(211)直径等于排水管道本体(11)外径，半圆形凹槽(211)两端固定有延伸板(212)，延伸板(212)开有两第二安装孔，两第二安装孔的孔径以及孔心间的距离等于两第一安装孔的孔径和孔心间的距离。
8.根据权利要求6所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：若干插接档柱(222)下端面在半径与排水管道本体(11)内径相等的圆周上，且两挡板(221)下端插接挡柱(222)错位分布。
9.根据权利要求6所述的基于大数据的城市管道管理系统，其特征在于：所述弧形支撑板(241)外径与排水管道(1)内径相同，且弧形支撑板(241)安装在排水管道(1)内壁，弧形支撑板(241)上开有若干与插接挡柱(222)相配合的插接盲孔(242)，弧形支撑板(241)下端固定有两电动推杆(243)。
一种基于大数据的城市管道管理系统
技术领域
[0001] 本发明属于城市管道管理技术领域，涉及到一种基于大数据的城市管道管理系统。
背景技术
[0002] 城市排水系统是处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统，是城市公用设施的组成部分。城市排水系统规划是城市总体规划的组成部分，城市排水系统通常由排水管道和污水处理厂组成。
[0003] 由于城市化建设的不断提高，以及道路路面建设的不断提高，城市内排水管道的分布也愈发复杂，城市内排水管道的排水能力将直接影响路面积水情况，一旦排水管道堵塞无法及时疏通，特别在暴雨天气，雨水无法及时的通过堵塞的排水管道，导致路面聚集大量雨水，影响车辆以及行人的行使，针对现有的管道存在两个问题：第一是通过人工检查管道的堵塞状况，存在检测的效率低、工作量大以及检测难度大的问题，无法及时了解各排水管道的排水状况，第二是无法根据各排水管道的排水阻碍状况进行排水疏通处理，为了解决以上问题，现设计一种基于大数据的城市管道管理系统。
[0004] 发明内容城市
[0005] 本发明的目的在于提供的基于大数据的城市管道管理系统，解决了现有技术中存在的管道堵塞的检测效率低、难度大以及无法及时疏通排水管道的问题。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007] 一种基于大数据的城市管道管理系统，包括监排数据采集终端、排水效率评估模块、云服务器、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块；
[0008] 所述监排数据采集终端分别与云服务器、排水效率评估模块和资源数据库连接，云服务器分别与排水效率评估模块、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块连接，排水效率评估模块与资源数据库连接，资源调配模块和障碍管理模块连接；
[0009] 所述监排数据采集终端包括排水管道资源管理模块、若干管道检测模块，管道检测模块用于检测排水管道前后端的水流速度以及压强，并将检测的各排水管道前、后端的水流速度以及压强分别发送至排水管道资源管理模块和资源数据库；
[0010] 所述排水管道资源管理模块用于接收管道检测模块发送的各排水管道前、后端的水流速度和压强大小，并将各排水管道前端的水流速度和压强分别与后端的水流速度和压强大小进行对比，得到各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值，排水管道资源管理模块将检测的各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值上传至排水效率评估模块和云服务器，并将各排水管道前端的水流速度和压强大小发送至云服务器；
[0011] 所述排水效率评估模块用于接收排水管道资源管理模块发送的待检测区域内各级排水管道前后端的水流、压强的差值，统计与路面直接相连通的各第一级排水管道的排水效率评估预警状况，并将各第一级排水管道的排水效率评估预警状况发送至云服务器；
[0012] 所述资源数据库用于存储不同时间段内各级别下的排水管道前后端的水流速度和压强数值以及前后端面水流速度差值和压强差值，并存储不同排水管道级别下的排水阻碍系数上限阈值、排水阻碍系数下限阈值，同时存储不同综合排水阻碍评估影响系数范围对应的排放降雨量的阈值，同一排水管道级别下的排水阻碍系数上限阈值大于排水阻碍系数下限阈值；
[0013] 所述云服务器用于接收排水管道资源管理模块发送的各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值、各排水管道前端的水流速度和压强大小，并提取排水效率评估模块发送的各第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数和实时排水阻碍系数，云服务器根据接收的各第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数和实时排水阻碍系数，统计各第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量 表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道对应的第f个第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数，ρt实时ijf表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道对应的第f个第一级排水管道对应的实时排水阻碍系数， 表示为第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量，通过各第一级排水管道的排水阻碍系数动态变化量，能够展示排水管道的排水阻碍的变化量，排水阻碍系数动态变化量越大，表明管道排水的阻碍影响的突变量越大；
[0014] 云服务器根据各第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量以及各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值、各排水管道前端的水流速度和压强大小，统计该检测区域内各第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数，云服务器将该检测区域内第i个第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数发送至第i个第三级排水管道对应区域内的资源调配模块，同时，云服务器接收排水效率评估模块发送的排水效率评估预警状况，将提取的排水效率评估预警状况中各第一级排水管道的实时排水阻碍系数与设定的排水阻碍系数上限阈值、排水阻碍系数下限阈值进行对比，若各第一级排水管道的实时排水阻碍系数大于设定的排水阻碍系数上限阈值或实时排水阻碍系数在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值间，发送控制指令至实时排水阻碍系数大于设定的排水阻碍系数上限阈值或实时排水阻碍系数在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值间的第一级排水管道对应的障碍管理模块；
[0015] 所述资源调配模块用于接收云服务器发送的第i个第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数，获取当前天气的降雨量或预报的降雨量，并将综合排水阻碍评估影响系数与资源数据库中不同综合排水阻碍评估影响系数范围进行对比，提取综合排水阻碍评估影响系数所在的综合排水阻碍评估影响系数范围对应的排放降雨量的阈值，资源调配模块将当前天气的降雨量或预报的降雨量与该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值进行对比，若小于该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值，则资源调配模块不发送控制指令至障碍清除管理模块，若大于该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值，则资源调配模块发送控制指令至障碍管理模块；
[0016] 所述障碍管理模块用于接收云服务器发送的控制指令，并接收资源调配模块发送的控制指令，主控终端对接收的发送控制指令的对象进行判断，若为资源调节模块发送的控制指令，则主控终端对与主控终端相连的所有若干控制单元进行控制，以控制与所有主控单元相连接的障碍清除机构，若为云服务器发送的控制指令，则主控终端对第一级排水管道所对应的主控单元进行控制，以控制与该主控单元相连接的用于清除管道内垃圾的障碍清除机构。
[0017] 进一步地，所述排水效率评估模块对各第一级排水管道的排水效率评估预警方法，包括以下步骤：
[0018] W1、提取资源数据库中存储的各不同时间段内同一排水管道前后端的水流速度、压强差值以及前端的水流和压强的数值；
[0019] W2、根据提取的同一排水管道前后端的水流速度、压强差值以及前端的水流和压强的数值，统计各排水管道对应的排水阻碍系数
[0020] 其中，β表示为比例因子，取0.32，SVt、SQt分别为第一级排水管道下的各排水管道对应的第t个时间段的水流速度差值和压强差值，SV′t前端、SQ′t前端分别为第一级排水管道下的各排水管道前端对应的第t个时间段内的水流速度和压强；
[0021] W3、统计各排水管道对应的平均排水阻碍系数，平均排水阻碍系数的计算方法T表示为提取的时间段的次数， 表示为该排水管道在各时间段下对应的平均排水阻碍系数；
[0022] W4、提取待检测区域内各第一级排水管道前后端的水流、压强的差值，并采用步骤W2中排水阻碍系数计算该第一级排水管道对应实时排水阻碍系数，并将实时排水阻碍系数与平均排水阻碍系数对比，若大于平均排水阻碍系数，则表明排水管道的排水阻碍情况逐渐严重化，执行步骤W5，若小于平均排水阻碍系数，不发出危险预警信号；
[0023] W5、将实时排水阻碍系数与设定的排水阻碍系数上限阈值对比，若大于排水阻碍系数上限阈值或在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值之间时，则发送至云服务器，云服务器发送控制指令至障碍管理模块，以对排水障碍的管道进行障碍清除。
[0024] 进一步地，所述第一级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值大于第二级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值，第二级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值大于第三级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值，第一级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值大于第二级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值，第二级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值大于第三级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值。
[0025] 进一步地，各第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数的计算公式为表示为第i个第三级排水管道下的所有排水管道对应的排水区域的综合排水阻碍评估影响系数，β表示为比例因子，取0.32，Svi、Sqi分别表示为第i个第三级排水管道前后端水流流速间的差值以及压强间的差值，Svij、Sqij分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前后端水流速度间的差值和压强间的差值，Svijf、Sqijf分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前后端水流速度的差值和压强间的差值，Svi′前端、Sqi′前端分别表示为第i个第三级排水管道前端水流流速和压强的数值，Svij′前端、Sqij′前端分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前端水流速度和压强的数值，Svijf′前端、Sqijf′前端分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前端水流速度和压强的数值。
[0026] 进一步地，所述障碍管理模块包括主控终端、若干主控单元和障碍清除机构，主控终端分别与各第一级排水管道中各排水管道内的主控单元连接；主控单元与障碍清除机构相连接，用于控制障碍清除机构进行动作。
[0027] 进一步地，所述障碍清除机构包括排水管道、限位阻挡装置和清理装置，排水管道包括排水管道本体，排水管道本体上开有安装槽口，安装槽口两侧沿排水管道本体的径向固定有连接板，连接板上开有两第一安装孔；
[0028] 所述限位阻挡装置包括阻挡壳体、拦截阻挡机构、电动伸缩杆和限位配合机构，阻挡壳体侧面开有与排水管道外表面相接触的半圆形凹槽，阻挡壳体一侧安装有排料管道，阻挡壳体另一侧开有限位导向孔；
[0029] 所述拦截阻挡机构包括两阻挡单元，每个阻挡单元均包括一挡板、两第一传动铰接杆、两第二传动铰接杆和若干插接挡柱，挡板下端面阵列分布有若干插接挡柱，所述挡板上端铰接有第一传动铰接杆，第一传动铰接杆上端固定有第一铰接端；第二传动铰接杆一端固定有与第一铰接端相铰接配合的第二铰接端，第一铰接端和第二铰接端通过连接轴进行连接，第二传动铰接杆另一端固定有第三铰接端，第三铰接端内阻挡壳体上端内壁的第四铰接端进行铰接固定，两阻挡单元中的两第二传动铰接杆上设置有铰接挡板；
[0030] 所述电动伸缩杆包括电动伸缩杆本体，电动伸缩杆本体一端固定有铰接柱，铰接柱与铰接挡板相配合，电动伸缩杆本体可绕铰接柱的轴线进行转动，电动伸缩杆本体另一端固定铰接安装板，安装板固定于阻挡壳体上端内部上；
[0031] 所述限位配合机构包括弧形支撑板和两电动推杆，弧形支撑板下端固定有两电动推杆；
[0032] 所述清理装置包括进给推板、推杆、动力壳体、传动电机、第一缓冲弹簧，进给推板安装在阻挡壳体内，推杆一端固定进给推板固定连接，推杆与限位导向孔滑动配合，第一缓冲弹簧套于推杆上且位于阻挡壳体与进给推板之间，动力壳体一端固定有第三缓冲弹簧，另一端固定有第二缓冲弹簧，第二缓冲弹簧套于推杆上，推杆包括相互连接的前端进给杆和后端进给杆，前端进给杆上固定有挡圈，挡圈与动力壳体内壁滑动配合，后端进给杆通过第三缓冲弹簧与动力壳体端面相接触，传动电机通过输出轴与传动齿轮相配合，传动齿轮与后端进给杆上的凹槽相啮合，通过传动齿轮转动，带动后端进给杆前进或后退。
[0033] 进一步地，所述半圆形凹槽直径等于排水管道本体外径，半圆形凹槽两端固定有延伸板，延伸板开有两第二安装孔，两第二安装孔的孔径以及孔心间的距离等于两第一安装孔的孔径和孔心间的距离。
[0034] 进一步地，若干插接档杆下端面在半径与排水管道本体内径相等的圆周上，且两挡板下端插接挡柱错位分布。
[0035] 进一步地，所述弧形支撑板外径与排水管道内径相同，且弧形支撑板安装在排水管道内壁，弧形支撑板上开有若干与插接挡柱相配合的插接盲孔，弧形支撑板下端固定有两电动推杆。
[0036] 本发明的有益效果：
[0037] 本发明提供的基于大数据的城市管道管理系统，通过监排数据采集终端对排水管道前后端的水流速度、压强进行检测，对检测的前后端的水流速度以及压强进行变化量统计，并结合排水效率评估模块分析各第一级排水管道的排水效率评估预警状况，能够分析出各第一级排水管道在实际排水过程中的排水阻碍系数。
[0038] 本发明通过采集排水管道上的实时排水阻碍系数，并将采集的实时排水阻碍系数与平均排水阻碍系数、排水阻碍系数上限阈值进行大小对比，来动态调整障碍管理模块的清除管道内障碍的频率，以避免排水管道堵塞的问题，能够提高排水管道的自我排水恢复能力，提高排水管道的排水通畅性，进而提高排水管道的防洪能力，减少因排水管道堵塞而造成的洪水灾害；
[0039] 本发明通过云服务器对各级排水管道的各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值等进行处理，以获取各第一排水管道的排水阻碍系数动态变化量，并根据资源调配模块结合各级别的排水管道内的参数信息，综合分析各第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍排水影响系数，能够直观地表明与第三级排水管道相连通的第二级排水管道和第一级排水管道的综合排水阻碍状况，以实现各第一级排水管道的排水状况以及该区域内的整体排水状况，根据局部排水状况和整体排水状况对部分排水管道对应的障碍管理模块进行控制，以减轻管道的堵塞状况，提高管道整体的排水能力，进而保证排水管道网络排水正常，具有管道排水堵塞的检测效率高、准确性高的特点。
[0040] 通过障碍管理模块接收云服务器和资源调配模块发送的控制指令，并对发送控制指令的对象进行判断，以控制第一级排水管道对应的障碍清除机构或与与所有主控单元相连接的障碍清除机构，实现有选择的控制障碍清除机构，提高了障碍清除机构的工作效率，减少频繁控制障碍清除机构而造成的能源浪费和障碍清除机构的损耗。
[0041] 通过限位阻挡装置并结合清理装置，可对管道内的枯树枝、叶进行拦截、清除，提高管道排水能力，进而避免流入管道内堵塞管道，提高管道网络的排水能力，降低城市积水问题。
附图说明
[0042] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043] 图1为本发明中排水管道分布示意图；
[0044] 图2为本发明中一种基于大数据的城市管道管理系统的示意图；
[0045] 图3为本发明中障碍清除机构的示意图；
[0046] 图4为本发明中障碍清除机构的爆炸示意图；
[0047] 图5为本发明中阻挡壳体的示意图；
[0048] 图6为本发明中拦截阻挡机构的示意图；
[0049] 图7为本发明中限位配合机构的示意图；
[0050] 图8为本发明中清理装置的示意图。
具体实施方式
[0051] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052] 如图2所示，一种基于大数据的城市管道管理系统，包括监排数据采集终端、排水效率评估模块、云服务器、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块；
[0053] 监排数据采集终端分别与云服务器、排水效率评估模块和资源数据库连接，云服务器分别与排水效率评估模块、资源数据库、资源调配模块和障碍管理模块连接，排水效率评估模块与资源数据库连接，资源调配模块和障碍管理模块连接。
[0054] 如图1所示，为了检测某一城市的城市管道排水能力，对该城市所需检测的待检测区域进行划分，提取待检测区域内的所有管道，并将与路面直接相连通的管道作为第一级排水管道，将与若干第一级排水管道相连通的管道作为第二级排水管道，将与若干第二级排水管道相连通的管道作为第三级排水管道。
[0055] 建立各第一级排水管道与各第二级排水管的对应关系，并建立各第二级排水管道与各第三级排水管道的对应关系，且每个第一级排水管道有且只有一个第二级排水管道与之相对应，每个第二级排水管道有且只有一个第三级排水管道与之相对应，生活污水、雨水等流淌的顺序分别为第一级排水管道、第二级排水管道，第三级排水管道。
[0056] 监排数据采集终端包括排水管道资源管理模块、若干管道检测模块，每个管道检测模块用于对各排水管道前后端的水流速度以及压强进行检测，并将检测的各排水管道前、后端的水流速度以及压强分别发送至排水管道资源管理模块和资源数据库，管道检测模块包括至少两个流速检测单元和压强检测单元，排水管道前后两端分别均设置有一流速检测单元和压强检测单元，所述流速检测单元为流速传感器，用于检测该流速传感器安装的位置处的水流速度，压强检测单元为压强检测仪，用于分别检测排水管道内部前端、后端的压强。
[0057] 排水管道资源管理模块用于接收管道检测模块发送的各排水管道前、后端的水流速度和压强大小，并将各排水管道前端的水流速度和压强分别与后端的水流速度和压强大小进行对比，且对各排水管道按照级别进行划分，划分成三级流速对比集合SV(Sv1,Sv2,...,Svi,...,Svn)，三级压强对比集合SQ(Sq1,Sq2,...,Sqi,...,Sqn)，二级流速对比集合ASvi(Svi1,Svi2,...,Svij,...,Svim)、二级级压强对比集合ASqi(Sqi1,Sqi2,...,Sqij,...,Sqim)、一级流速对比集合BSvij(Svij1,Svij2,...,Svijf,...,Svijh)和一级压强对比集合BSqij(Sqij1,Sqij2,...,Sqijf,...,Sqijh)，Svi表示为第i个第三级排水管道前端水流流速与后端水流流速间的差值，Sqi表示为第i个第三级排水管道前端排水管的压强与后端排水管的压强间的差值，n表示为第三级排水管道的数量，m表示为其中一第三级排水管道下第二级排水管道的数量，h表示为某一第三级排水管道下第二级排水管道下第一级排水管道的数量，ASvi和ASqi分别表示为与第i个第三级排水管相连接的各第二级排水管道的水流速度和压强集合，BSvij和BSqij分别表示为与第i个第三级排水管道连通的第j个第二级排水管道相连接的各第一级排水管道的水流速度和压强集合，Svij表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前端水流速度与后端水流速度间的差值，Sqij表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前端压强与后端压强间的差值，Svijf表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前端和后端水流速度的差值，Sqijf表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前端和后端压强的差值，排水管道资源管理模块将检测的各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值上传至排水效率评估模块和云服务器，并将各排水管道前端的水流速度和压强大小发送至云服务器；
[0058] 排水效率评估模块用于接收排水管道资源管理模块发送的待检测区域内各级排水管道前后端的水流、压强的差值，统计与路面直接相连通的各第一级排水管道的排水效率评估预警状况，并将各第一级排水管道的排水效率评估预警状况发送至云服务器；
[0059] 其中，排水效率评估模块对各第一级排水管道的排水效率评估预警方法，包括以下步骤：
[0060] W1、提取资源数据库中存储的各不同时间段内同一排水管道前后端的水流速度、压强差值以及前端的水流和压强的数值；
[0061] W2、根据提取的同一排水管道前后端的水流速度、压强差值以及前端的水流和压强的数值，统计各排水管道对应的排水阻碍系数
[0062] 其中，β表示为比例因子，取0.32，SVt、SQt分别为第一级排水管道下的各排水管道对应的第t个时间段的水流速度差值和压强差值，SVt′前端、SQt′前端分别为第一级排水管道下的各排水管道前端对应的第t个时间段内的水流速度和压强；
[0063] W3、统计各排水管道对应的平均排水阻碍系数，平均排水阻碍系数的计算方法T表示为提取的时间段的次数， 表示为该排水管道在各时间段下对应的平均排水阻碍系数；
[0064] W4、提取待检测区域内各第一级排水管道前后端的水流、压强的差值，并采用步骤W2中排水阻碍系数计算该第一级排水管道对应实时排水阻碍系数，并将实时排水阻碍系数与平均排水阻碍系数对比，若大于平均排水阻碍系数，则表明排水管道的排水阻碍情况逐渐严重化，执行步骤W5，若小于平均排水阻碍系数，不发出危险预警信号；
[0065] W5、将实时排水阻碍系数与设定的排水阻碍系数上限阈值对比，若大于排水阻碍系数上限阈值或在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值之间时，则发送至云服务器，云服务器发送控制指令至障碍管理模块，以对排水障碍的管道进行障碍清除。
[0066] 通过采集排水管道上的实时排水阻碍系数，并将采集的实时排水阻碍系数与平均排水阻碍系数、排水阻碍系数上限阈值进行大小对比，来动态调整障碍管理模块的清除管道内障碍的频率，以避免排水管道堵塞的问题，能够提高排水管道的自我排水恢复能力，提高排水管道的排水通畅性。
[0067] 资源数据库用于存储不同时间段内各级别下的排水管道前后端的水流速度和压强数值以及前后端面水流速度差值和压强差值，并存储不同排水管道级别下的排水阻碍系数上限阈值、排水阻碍系数下限阈值，同时存储不同综合排水阻碍评估影响系数范围对应的排放降雨量的阈值，同一排水管道级别下的排水阻碍系数上限阈值大于排水阻碍系数下限阈值。
[0068] 其中，第一级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值大于第二级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值，第二级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值大于第三级排水管道对应的排水阻碍系数上限阈值，反之，第一级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值大于第二级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值，第二级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值大于第三级排水管道对应的排水阻碍系数下限阈值，第三级排水管道排水阻碍会直接影响第二级排水管道流至第三级排水管道的水流速度，阻碍第二级排水管道的排水情况，第二级排水管道的排水阻碍将直接影响第一级排水管道的排水情况，同理，若第一级排水管道阻碍，通过第一级排水管道流至第二级排水管道的水流受第一排水管道阻碍的限制，若第二级排水管道阻碍，通过第二级排水管道流至第三级排水管道的水流受第二排水管道阻碍的限制。
[0069] 云服务器用于接收排水管道资源管理模块发送的各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值、各排水管道前端的水流速度和压强大小，并提取排水效率评估模块发送的各第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数和实时排水阻碍系数，云服务器根据接收的各第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数和实时排水阻碍系数，统计各第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量 表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道对应的第f个第一级排水管道对应的平均排水阻碍系数，ρt实时ijf表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道对应的第f个第一级排水管道对应的实时排水阻碍系数， 表示为第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量，通过各第一级排水管道的排水阻碍系数动态变化量，能够展示排水管道的排水阻碍的变化量，排水阻碍系数动态变化量越大，表明管道排水的阻碍影响的突变量越大；
[0070] 云服务器根据各第一级排水管道对应的排水阻碍系数动态变化量以及各级排水管道前后端的水流速度以及压强的差值、各排水管道前端的水流速度和压强大小，统计该检测区域内各第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数表示为第i个第三级排水管道下的所有排水管道对应的排水区域的综合排水阻碍评估影响系数，β表示为比例因子，取0.32，Svi、Sqi分别表示为第i个第三级排水管道前后端水流流速间的差值以及压强间的差值，Svij、Sqij分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前后端水流速度间的差值和压强间的差值，Svijf、Sqijf分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前后端水流速度的差值和压强间的差值，Svi′前端、Sqi′前端分别表示为第i个第三级排水管道前端水流流速和压强的数值，Svij′前端、Sqij′前端分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道前端水流速度和压强的数值，Svijf′前端、Sqijf′前端分别表示为第i个第三级排水管道下的第j个第二级排水管道下的第f个第一级排水管道前端水流速度和压强的数值；
[0071] 云服务器将该检测区域内第i个第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数发送至第i个第三级排水管道对应区域内的资源调配模块，同时，云服务器接收排水效率评估模块发送的排水效率评估预警状况，将提取的排水效率评估预警状况中各第一级排水管道的实时排水阻碍系数与设定的排水阻碍系数上限阈值、排水阻碍系数下限阈值进行对比，若各第一级排水管道的实时排水阻碍系数大于设定的排水阻碍系数上限阈值或实时排水阻碍系数在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值间，发送控制指令至实时排水阻碍系数大于设定的排水阻碍系数上限阈值或实时排水阻碍系数在排水阻碍系数上限阈值与排水阻碍系数下限阈值间的第一级排水管道对应的障碍管理模块；
[0072] 资源调配模块用于接收云服务器发送的第i个第三级排水管道下的所有排水管道的综合排水阻碍评估影响系数，获取当前天气的降雨量或预报的降雨量，并将综合排水阻碍评估影响系数与资源数据库中不同综合排水阻碍评估影响系数范围进行对比，提取综合排水阻碍评估影响系数所在的综合排水阻碍评估影响系数范围对应的排放降雨量的阈值，资源调配模块将当前天气的降雨量或预报的降雨量与该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值进行对比，若小于该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值，则资源调配模块不发送控制指令至障碍清除管理模块，若大于该综合排水阻碍评估影响系数对应的排放降雨量的阈值，则资源调配模块发送控制指令至障碍管理模块。
[0073] 如图3-8所示，障碍管理模块位于同一排水管道的前端和后端之间的位置处，用于对流入排水管道内的树枝、树叶等进行拦截和清除。
[0074] 障碍管理模块用于接收云服务器发送的控制指令，并接收资源调配模块发送的控制指令，主控终端对接收的发送控制指令的对象进行判断，若为资源调节模块发送的控制指令，则主控终端对与主控终端相连的所有若干控制单元进行控制，以控制与所有主控单元相连接的障碍清除机构，若为云服务器发送的控制指令，则主控终端对第一级排水管道所对应的主控单元进行控制，以控制与该主控单元相连接的用于清除管道内垃圾的障碍清除机构。
[0075] 障碍管理模块包括主控终端、若干主控单元和障碍清除机构，主控终端分别与各第一级排水管道中各排水管道内的主控单元连接；主控单元与障碍清除机构相连接，用于控制障碍清除机构进行动作。
[0076] 障碍清除机构包括排水管道1、限位阻挡装置2和清理装置3，排水管道1包括排水管道本体11，排水管道本体11上开有安装槽口12，安装槽口12两侧沿排水管道本体11的径向固定有连接板13，连接板13上开有两第一安装孔。
[0077] 限位阻挡装置2包括阻挡壳体21、拦截阻挡机构22、电动伸缩杆23和限位配合机构24，阻挡壳体21为矩形腔体，阻挡壳体21侧面开有与排水管道1外表面相接触的半圆形凹槽
211，半圆形凹槽211直径等于排水管道本体11外径，便于将阻挡壳体21安装在排水管道1上，半圆形凹槽211两端固定有延伸板212，延伸板212开有两第二安装孔，两第二安装孔的孔径以及孔心间的距离等于两第一安装孔的孔径和孔心间的距离，阻挡壳体21一侧安装有排料管道213，排料管道213结构为半圆形，便于管道废渣的排出且减少阻挡壳体21的尺寸要求，阻挡壳体21另一侧开有限位导向孔214。
[0078] 拦截阻挡机构22包括两阻挡单元，每个阻挡单元均包括一挡板221、两第一传动铰接杆223、两第二传动铰接杆225和若干插接挡柱222，挡板221下端面阵列分布有若干插接挡柱222，若干插接档杆222下端面在半径与排水管道本体11内径相等的圆周上，两挡板221下端插接挡柱222错位分布，提高了拦截阻挡机构22对树枝、叶的遮挡效果，避免树枝、叶从两挡板221下方的插接挡柱222间通过，挡板221上端铰接有第一传动铰接杆223，第一传动铰接杆223上端固定有第一铰接端224；第二传动铰接杆225一端固定有与第一铰接端224相铰接配合的第二铰接端2251，第一铰接端224和第二铰接端2251通过连接轴224进行连接，第二传动铰接杆225另一端固定有第三铰接端2252，第三铰接端2252内阻挡壳体21上端内壁的第四铰接端进行铰接固定，两阻挡单元中的两第二传动铰接杆225上设置有铰接挡板226；
[0079] 电动伸缩杆23包括电动伸缩杆本体231，电动伸缩杆本体231一端固定有铰接柱232，铰接柱232与铰接挡板226相配合，电动伸缩杆本体231可绕铰接柱232的轴线进行转动，电动伸缩杆本体231另一端固定铰接安装板233，安装板233固定于阻挡壳体21上端内部上。
[0080] 限位配合机构24包括弧形支撑板241和两电动推杆243，弧形支撑板241外径与排水管道1内径相同，且弧形支撑板241安装在排水管道1内壁，弧形支撑板241上开有若干与插接挡柱222相配合的插接盲孔242，弧形支撑板241下端固定有两电动推杆243，电动推杆243贯穿排水管道1下表面。
[0081] 清理装置3包括进给推板31、推杆32、动力壳体33、传动电机37、第一缓冲弹簧34，进给推板31安装在阻挡壳体21内，进给推板31与排料管道213形状相同，进给推板31的尺寸小于排料管道213的尺寸，推杆32一端固定进给推板31固定连接，推杆32与限位导向孔214滑动配合，第一缓冲弹簧34套于推杆32上且位于阻挡壳体21与进给推板31之间，减少进给推板31对阻挡壳体21的碰撞，动力壳体33一端固定有第三缓冲弹簧36，另一端固定有第二缓冲弹簧35，第二缓冲弹簧35套于推杆32上，推杆32包括相互连接的前端进给杆321和后端进给杆323，前端进给杆321上固定有挡圈322，挡圈322与动力壳体33内壁滑动配合，后端进给杆323通过第三缓冲弹簧36与动力壳体33端面相接触，传动电机37通过输出轴38与传动齿轮39相配合，传动齿轮39与后端进给杆323上的凹槽相啮合，通过传动齿轮39转动，带动后端进给杆323前进或后退。
[0082] 工作时，电动伸缩杆本体231拉伸处于最长长度，第二传动铰接杆225和以及与第二传动铰接杆225相连接的第一传动铰接杆223在同一直线上，插接挡柱222下端位于限位配合机构24中的插接盲孔242内，电动推杆243处于收缩状态，此时，拦截阻挡机构22可对流过排水管道内的树枝、叶进行阻挡，直至与阻碍清除机构相连接的主控单元发送控制指令，则电动伸缩杆本体231收缩，电动伸缩杆本体231收缩带动铰接挡板226向靠近安装板233的方向移动，进而带动与第二传动铰接杆225相连接的第一传动铰接杆223一端向靠近第一传动铰接杆233的方向移动，插接挡柱222上升，插接挡柱222下端脱离限位配合机构24，插接挡柱222上升的速度大于电动推杆243伸长的速度，电动推杆243伸长推动插接挡柱222阻挡的树枝、叶向上移动，当电动伸缩杆本体231收缩至最短距离时，电动推杆243上升至排水管道上端且电动推杆243内壁与插接挡柱222下端的距离大于进给推板31的高度，此时主控单元控制传动电机37动作，传动电机37通过输出轴38带动传动齿轮39动作，传动齿轮39动作带动32向远离动力壳体33的方向移动，进而进给推板31推动插接盲孔242上的树枝、叶向排料管道213靠近，并通过排料管道213排出管道外，实现对管道内树枝、叶的拦截与清除；
[0083] 当管道内树枝、叶的拦截与清除后，主动单元控制传动电机37反向动作，带动进给推板31向靠近动力壳体33的方向移动，并控制电动推杆243缩短，控制电动伸缩杆本体231由缩短变成拉伸状况，进而实现拦截阻挡机构22继续对管道内的树枝、叶等进行拦截。
[0084] 以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
