具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明的智慧市政排水系统，包括地下排水通道1和多个与地下排水通道1相连的检查井2，所述检查井2的上端口设置有井盖3，地下排水通道1一般为圆形的排水管。

还包括控制系统，所述井盖3上设置有位置信号模块4，所述位置信号模块4与控制系统通信连接。控制系统设置在市政排水管理中心，控制系统可包含北斗导航系统，在北斗导航系统中确定各个井盖3的坐标，同时，也可以将各个报警按钮5、声音传感器6、水波测定器7、激光接收器13等元件的位置导入北斗导航系统，以便于工作人员巡检地下排水通道1、救援坠井人员时根据导航快速到达目的地。位置信号模块4可以是导航定位芯片，通过4G网络通信模块与控制系统相连接，用于将报警信号输送至控制系统。

位置信号模块4的工作过程为：每个井盖3上的位置信号模块4向控制系统发送井盖3的位置信息，在正常情况下，井盖3的位置保持固定，不会移动，当井盖3的位置变化时，则表明井盖3被盗，或者井盖3脱离检查井2，此时控制系统检测到井盖3的位置变化，向管理人员发出报警信息，管理人员可立即组织人员进行实地查看，对井盖3进行修复或者重装，降低车辆或者行人因井盖3缺失带来的安全风险。

所述检查井2的底部设置有报警按钮5，所述报警按钮5与控制系统通信连接。具体地，报警按钮5连接有单片机等控制芯片，报警信号可通过4G网络通信模块与控制系统相连接，用于将报警信号输送至控制系统。

报警按钮5的工作过程为：正常情况下，报警按钮5不发出报警信号，当有人坠入检查井2底部时，则可以按报警按钮5，报警按钮5即产生报警信号，报警信号传输至控制系统，管理人员接受到报警信号后，根据发出警报的报警按钮5的位置组织救援，保证救援的及时性以及快速准确到达救援位置。

所述地下排水通道1内设置有多个声音传感器6，每个声音传感器6均与控制系统通信连接。声音传感器6能够检测到地下排水通道1中产生的声音，为了保证测量的准确性，同时避免成本过高，相邻两声音传感器6之间的距离不宜过小，优选的，相邻两声音传感器6的距离大于或等于1000m。声音传感器6可以将检测到的声音信号通过4G网络传输至控制系统。

设置声音传感器6的目的在于确定地下排水通道1中产生较大声音的位置，当有人坠井并随着水流移动至地下排水通道1内时，声音传感器6可以检测坠井人员的呼救声，控制系统则可以计算呼救声所处的位置，从而进行救援。具体地：

当坠井人被水流冲至地下排水通道1内时，发出呼救声，此时坠井人位于两声音传感器6之间，距离坠井人最近的两个声音传感器6接收到声音信号并将声音信号传输至控制系统，假设坠井人所在位置到最近的两个声音传感器6的距离分别为L1和L2，可以根据最近的两个声音传感器6之间的距离为L、声音在地下排水通道1中的空气中的传播速度C、两个声音传感器6接收到声音信号的时间差ΔT以及公式

L1+L2＝L

L1/C-L2/C＝ΔT

计算出L1和L2，从而确定坠井人的位置。

声音传感器6是固定安装，安装后位置保持不变，那么相邻两声音传感器6之间的距离L即被确定，是已知的，而声音在地下排水通道1中的空气中的传播速度C也是已知的，两个声音传感器6接收到声音信号的时间差ΔT可以根据两个声音传感器6接收到声音信号的时间点计算出来，即也是已知的，因此可以根据上述公式计算出L1和L2，从而确定呼救声所处的位置，救援人员即可快速到达呼救声所处的位置并对坠井人进行救援。如果坠井人是移动的，可以通过呼救声实时检测坠井人的位置，使得救援人员快速找到坠井人。

除了用于救援坠井人外，还可以在人员维护地下排水通道1的过程中对某个位置进行定位，具体地，维护人员可以大声呼喊发出声音，最近的两个声音传感器6接收到声音信号，控制系统检测到呼喊声所处的位置，从而确定维护人员的位置。

为了便于救援，需要了解地下排水通道1中的污水速度、流量等参数，为了便于快速计算出该参数，所述地下排水通道1内设置有多个水波测定器7，每个水波测定器7均与控制系统通信连接，水波测定器7可以检测到水波信号并将水波信号传输至控制系统，水波测定器7设置在污水中，而声音传感器6设置在空气中。

具体的测量过程为：

需要测量地下排水通道1内的污水参数时，向污水中丢入重物，重物入水发出声音并产生水波，声音在空气中传播并到达最近的两个声音传感器6，水波沿着污水向上游和下游传播并到达最近的两个水波测定器7。

利用最近的两个声音传感器6检测声音并计算出发声位置和发声时间点，发声位置的计算过程参照上述坠井人呼救声的位置确定过程。发声位置确定后，即得到L1和L2，L1/C、L2/C即为声音从发声位置传播至声音传感器6的时间，声音传感器6检测到声音的时间减去声音的传播时间即为声音的发声时间点。

假设发声位置到最近的位于上游的水波测定器7的距离为H1，发声位置到最近的位于下游的水波测定器7的距离为H2，根据发声位置和上游水波测定器7到下游水波测定器7的距离H可计算出H1和H2。水波测定器7是固定安装，安装好后，任意相邻两水波测定器7之间的距离即是已知的。因此可根据水波测定器7的位置以及发声位置计算出H1和H2。

根据发声时间点和水波测定器7接收到的水波信号的时间点计算出水波传递时间。发声时间点与水波测定器7接收到的水波信号的时间点的差值即为水波的传播时间。

根据H1、H2和水波传递时间计算出水波向上游传递的速度V1和水波向下游传递的速度V2，利用传播路程(H1和H2)除以传播时间即可计算出水波传播速度。

根据公式

V1＝v-(gh)^(0.5)

V2＝v+(gh)^(0.5)

计算出污水速度v和污水水深h，其中，g为重力加速度。

根据污水速度v和污水水深h计算出污水流量Q，地下排水通道1的形状、尺寸等是已知的，因此可以根据污水速度以及水深计算出污水流量Q。计算出污水速度v、污水水深h和污水流量Q之后，根据计算结果制定更好的救援策略，降低污水的流动对救援造成的不利影响。此外，根据长期监测的管道内流量，水位数据，可得到某节点正常的日变化系数，将实时监测数据与历史正常变化规律曲线进行对比，当液位明显偏高时下游通道可能发生阻塞或者坍塌，当液位明显偏低时，则可能是上游管道阻塞或者坍塌，进而辅助发现排水管网的事故隐患，提前进行预警。

当检查井2深度较大时，行人坠入检查井2后可能会昏迷，无法利用报警按钮5进行报警，也不能呼救，管理人员难以及时发现有人坠井，为了解决这一问题，所述地下排水通道1的水面上方设置有激光发射器，地下排水通道1的拐弯处设置有激光接收器13，具体地，可以在在相邻两个检查井2内分别设置激光发射器和激光接收器13，所述激光发射器发射的激光光线12平行于地下排水通道1的水面且被激光接收器13接收，所述激光接收器13与控制系统通信连接。激光光线12高于污水的最高水位线，避免污水流量的正常波动而影响激光光线12的传播。

在正常情况下，激光发射器朝着激光接收器13发出激光光线12，激光接收器13接收到激光光线12并将激光信号传输至控制系统，当有人、物坠井或者地下排水通道1被堵塞时，人、物或者地下排水通道1中的污水会遮挡激光光线12，激光信号中断，控制系统发出警报，管理人员组织人员对地下排水通道1进行巡检，从而可以及时地发现坠井人并进行救援，或者及时对地下排水通道1进行疏通，防止污水蔓延到地面之上。

为了便于维护工人实时计算出地下排水通道1内的污水参数，所述检查井2的侧壁设置有吊钩9，所述吊钩9连接有弹簧测力计10，所述弹簧测力计10的下端设置有球体11，所述球体11的密度大于地下排水通道1中的污水密度，可采用铅球、铁球等，所述球体11位于污水中。

需要测污水参数时，将弹簧测力计10挂在吊钩9上，球体11没入水中，球体11受到污水的冲击后偏转，偏转角度为θ，根据受力分析，球体11受到竖直向下的重力，大小为mg(m为球体11质量)；竖直向上的浮力，大小为ρ*g*V_球(ρ为污水密度，V_球为球体11的体积)；弹簧测力计10的拉力F1，方向沿弹簧测力计10的长度方向向上，大小可通过弹簧测力计10的读数得到；污水对球体11的冲击力，方向沿水流方向向下，大小为ρ*π*(d/2)²*v²(d为球体11直径)，根据受力平衡可得公式

ρ*π*(d/2)²*v²*cosα＝F1*sinθ

mg+ρ*π*(d/2)²*v²*sinα＝ρ*g*V_球+F1*cosθ

根据上述公式即可计算出污水速度v和偏转角度θ，其中，ρ为污水密度，d为球体11直径，α为地下排水通道1与水平方向夹角，F1为弹簧测力计10的读数，m为球体11质量，V_球为球体11的体积。

根据公式

v＝1/n*R^(2/3)*I^(0.5)

R＝D/4*(1-sinB/B)

计算污水的水力半径R和污水充满角B，其中，n为地下排水通道1的粗糙度，I为地下排水通道1的坡度，D为地下排水通道1的直径，n、I和D均是已知的，水力半径R是指污水断面面积A与污水断面所湿润的地下排水通道1的周向长度的比值。

根据公式

Q＝A*v

A＝0.5*B*D/2*D/2+0.5*D/2*D/2*sin(2π-B)

计算污水断面面积A和污水流量Q。

每个井盖3上设置有入侵探测器8，所述入侵探测器8与控制系统通信连接。入侵探测器8可以是声音探测器、电动势震动入侵探测器或者压电式震动入侵探测器。采用声音探测器时，声音探测器可以检测汽车碾压井盖3时产生的声音大小，在一般情况下，当井盖3正常时，汽车碾压井盖3只会产生很小的声音，当井盖3松动后，汽车碾压时会产生较大的声音，因此，入侵探测器8检测汽车碾压井盖3产生的声音信号并传输至控制系统，当检测到声音大于或等于40分贝时，则表明井盖3松动，及时组织人员对井盖3进行检修。

采用电动势震动入侵探测器或者压电式震动入侵探测器时，检测汽车碾压井盖3产生的震动幅度，震动幅度较大时，则对井盖3进行检修。

可以在污水厂尾水、大坡度污水、雨水管、跌水井等位置设置水力发电机，用于向各个元件供电。

为了便于救援坠井人员或者检修地下排水通道1，在地下排水通道1中每隔一段距离设置一防爆型阀门，防爆型阀门可由控制系统进行远程控制，也可以人工现场手动控制，用于调节污水的流量。当下游出现险情时，可及时关闭上游的防爆型阀门，临时隔断污水，防止污水继续往下流动，对人员造成影响。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。