CN105089101A - 一种绿地雨水循环利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿地雨水循环利用系统，包括：雨水收集单元，包括低于绿地植被层的集水池、与所述集水池连通的处理池、安装于所述处理池侧壁的液位传感器，以及与处理池连通的人工湖，所述集水池和处理池之间通过管道连通，且管道上设置有阀门，所述处理池与人工湖通过地下管道连通，该地下管道设置有泵机；湿度检测控制模块，包括主控单元，和设置于绿地植被层中并与所述主控单元电连接的集成湿度传感器；喷灌模块，包括设置于绿地植被层中的喷灌装置、连通所述人工湖与喷灌装置的输送管，设置于输送管上的泵机和阀门；所述主控单元与各泵机、阀门及液位传感器电连接。本发明能够自动化收集雨水并循环利用，减少人工工作量且节省了操作时间，大大提高了城市雨水资源的利用效率。

Description

一种绿地雨水循环利用系统
技术领域
本发明属于雨水收集领域，尤其是一种绿地雨水循环利用系统。
背景技术
目前城市迅速发展，城市中的公园绿化用地也不断发展，越来越多的公园绿化用地，使得其灌溉用水量也在迅猛增长，目前主要依靠城市供水系统来灌溉，这种方式大大的浪费了城市的自来水资源，造成巨大的资源浪费。
随着社会的发展，水资源不断的减少，节约用水已是目前全球的共同呼吁，雨水作为一种巨大的淡水资源越来越受到重视，城市雨水资源化对涵养地下水源，节约水资源，改善水资源环境，降低排水管网负荷，降低雨水管道投资，缓解城市用水压力，降低绿地养护成本等都具有重要意义。
发明内容
发明目的：提供一种绿地雨水循环利用系统，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种绿地雨水循环利用系统，包括：
雨水收集单元，包括低于绿地植被层的集水池、与所述集水池连通的处理池、安装于所述处理池侧壁的液位传感器，以及与处理池连通的人工湖，所述集水池和处理池之间通过管道连通，且管道上设置有阀门，所述处理池与人工湖通过地下管道连通，该地下管道设置有泵机；
湿度检测控制模块，包括主控单元，和设置于绿地植被层中并与所述主控单元电连接的集成湿度传感器；
喷灌模块，包括设置于绿地植被层中的喷灌装置、连通所述人工湖与喷灌装置的输送管，设置于输送管上的泵机和阀门；
所述主控单元与各泵机、阀门及液位传感器电连接。
在进一步的实施例中，所述过滤收集装置包括从上到下顺次设置的砂石层、细砂层、石块层和滤网层。所述处理池中设置有过滤网。
所述喷灌装置包括摇臂式喷头，喷嘴直径为2.8~4.0mm，接口为外螺纹接口，喷射仰角为21°~30°。所述摇臂式喷头包括喷头体、设置于喷头体端部的弯头、与弯头连通的喷管、设置于喷管一端的稳流器、固定连接于喷头体的换向机构和反转机构、以及与所述喷管和反转机构均转动连接的摇臂；所述摇臂的一端依次设置有偏流板和导水板，所述摇臂的中部设置有与喷管固定连接的摇臂轴，套接于摇臂轴上的摇臂弹簧及调节螺钉，所述喷头体上固定连接有限位环和防砂弹簧。
所述主控单元包括信号放大装置、A/D转换装置和数据处理装置。
集成湿度传感器采集绿地植被层中的湿度信息，并送至主控单元，如果湿度值低于预设值，则主控单元向位于喷灌装置和人工湖之间的泵机和阀门发送信号，开启阀门和泵机，对绿地进行喷灌；如果湿度值高于预设值，则主控单元开启集水池和处理池之间的阀门，将水收集到处理池中；处理池中的液位传感器采集处理池中的液位信息并发送给主控单元，如果液位高于预设液位值，则打开处理池与人工湖之间的泵机，将处理池中的水抽到人工湖中。
所述集水池和处理池之间的管道上设置有流量计，该流量计与主控单元电连接；每隔预定时间，开启人工湖和喷灌装置之间的泵机和阀门，向绿地灌足水，开启集水池和处理池之间的阀门和流量计，若流量计的数值小于预设数值，则同时开启人工湖和处理池之间的泵机，使水在系统中循环，清除集水池中的砂石。
所述集水池呈中部凹陷的弧形，一冲砂管的两端分别连接与弧形处及处理池，冲砂管上设置有阀门，该阀门与主控单元电连接；一清洗管的一端连接于集水池、另一端连接于人工湖与喷灌装置之间的泵机出水端；该清洗管上设置有阀门；当流量计的数值小于预设数值时，开启泵机、打开冲砂管和清洗管上的阀门，使水在集水池、处理池和人工湖间循环，冲掉集水池中的砂石。
在更优选的实施例中，所述系统还包括由太阳能电池，该太阳能电池与主控单元电连接。
有益效果：本发明能够自动化收集雨水并循环利用，减少人工工作量且节省了操作时间，大大提高了城市雨水资源的利用效率，而且充分利用绿地周围的附属设施实现上述功能，维护方便，智能化程度高。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是图1中A处的放大图。
图3是本发明的实施流程图。
图4是本发明摇臂式喷头的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的绿地雨水循环利用系统主要包括雨水收集单元、湿度检测控制模块和喷灌模块三部分。其中，
雨水收集单元包括低于绿地植被层的集水池4、与所述集水池连通的处理池6、安装于所述处理池侧壁的液位传感器12，以及与处理池连通的人工湖10，所述集水池和处理池之间通过管道连通，且管道上设置有阀门5，所述处理池与人工湖通过地下管道9连通，该地下管道设置有泵机8；
湿度检测控制模块包括主控单元2，和设置于绿地植被层中并与所述主控单元电连接的集成湿度传感器1；
喷灌模块包括设置于绿地植被层中的喷灌装置11、连通所述人工湖与喷灌装置的输送管，设置于输送管13上的泵机和阀门；所述主控单元与各泵机、阀门及液位传感器通过数据线3电连接。
在本实施例中，绿地植被层、集水池、处理池和人工湖形成一个循环系统，可将绿地植被层中雨水过滤、收集到下方的集水池和处理池中备用，如果处理池中的水较多，则可抽至人工湖中，在绿地植被缺水时，可从处理池和人工湖中抽水，喷灌绿地植被。上述过程通过集成湿度传感器和主控单元自动化控制，方便智能，可充分利用雨水资源，同时无需增加过多的设备或装置。方便对现有的绿地进行改造，利用现有的人工湖、泵机和喷洒装置。
该实施例在使用时，所述各子模块与主机通过控制电路相连接，集水池、集水控制阀、处理池、人工、水泵通过地下管道依序互相连接构成一个雨水收集子模块，收集并处理雨水资源。同时，本发明通过集成湿度感应器感知绿地景观中土壤的湿度，将模拟信号传给主机处理，并根据湿度调节阀门和泵机，将雨水储存至人工湖，或者用泵机将水通过输送管路与绿地景观中各喷灌装置连接用水，大大地降低了绿地景观设施的日常维护成本，节约了大量水资源，维持了绿地景观的正常运作，提高了城市雨水资源利用率。
在进一步的实施例中，所述过滤收集装置包括从上到下顺次设置的砂石层、细砂层、石块层和滤网层。通过过滤收集装置的处理，可将雨水中的杂质去除，同时绿地植被层中的土壤和沙子等杂质也会被阻止，可有效防止集水池被淤积，延长系统的工作周期，减少维护工作。所述处理池中设置有过滤网7，经过过滤收集装置的处理，大部分的杂质会被阻止，但可能仍会有少量细微的杂质进入集水池和处理池，因此在处理池中设置过滤网，对收集的雨水进行二次过滤，进一步提高纯净度，在维护时，只需维护部分处理池即可，因此可以减少工作量。
在更进一步的实施例中，为了提高喷灌效果，发明人又设计了一种专用的喷管装置：所述喷灌装置包括摇臂式喷头，喷嘴直径为2.8~4.0mm，接口为外螺纹接口，喷射仰角为21°~30°。
具体如图4所示，本发明所述摇臂式喷头包括喷头体401、设置于喷头体端部的弯头410、与弯头连通的喷管411、设置于喷管一端的稳流器412、固定连接于喷头体的换向机构404和反转机构405、以及与所述喷管和反转机构均转动连接的摇臂406；所述摇臂的一端依次设置有偏流板414和导水板415，所述摇臂的中部设置有与喷管固定连接的摇臂轴409，套接于摇臂轴上的摇臂弹簧408及调节螺钉407，所述喷头体上固定连接有限位环402和防砂弹簧403。
通过该喷头，可将有效控制喷洒效果。首先，通过换向机构和反转机构，喷头的喷洒角度可以适时调整，从而对不同区域进行喷洒，其次通过偏流板和导水板的作用，可有效控制水流的方向，从而提高喷洒效果，最后设置了防砂弹簧，可自动出去水中存在的部分沙子，有效提高工作效率和使用寿命。
在进一步的实施例中，所述主控单元包括信号放大装置、A/D转换装置和数据处理装置。集成湿度传感器采集的信号为模拟信号，该信号通过放大和转换后进入数据处理装置，可提高处理速度和系统的性能。
结合图3描述本发明的工作过程。其基本工作过程是：
集成湿度传感器采集绿地植被层中的湿度信息，并送至主控单元，如果湿度值低于预设值，则主控单元向位于喷灌装置和人工湖之间的泵机和阀门发送信号，开启阀门和泵机，对绿地进行喷灌；如果湿度值高于预设值，则主控单元开启集水池和处理池之间的阀门，将水收集到处理池中；处理池中的液位传感器采集处理池中的液位信息并发送给主控单元，如果液位高于预设液位值，则打开处理池与人工湖之间的泵机，将处理池中的水抽到人工湖中，否则，继续收集绿地植被层中水。
进一步的，虽然上述实施例中的结构可大量减少进入集水池和处理池中的泥沙等杂质，但是经过较长时间的工作后，还会有部分杂质淤积，从而造成系统工作的失灵。因此，对上述实施例改进如下：
所述集水池和处理池之间的管道上设置有流量计，该流量计与主控单元电连接；每隔预定时间，开启人工湖和喷灌装置之间的泵机和阀门，向绿地灌足水，开启集水池和处理池之间的阀门和流量计，若流量计的数值小于预设数值，则同时开启人工湖和处理池之间的泵机，使水在系统中循环，清除集水池中的砂石。
在该实施例中，通过流量计判断管道是否堵塞及堵塞程度，如果堵塞了，通过控制系统上阀门的开闭，使系统进行反冲，减少集水池中的泥沙。
更为优选的，所述集水池呈中部凹陷的弧形，一冲砂管的两端分别连接与弧形处及处理池，冲砂管上设置有阀门，该阀门与主控单元电连接；一清洗管的一端连接于集水池、另一端连接于人工湖与喷灌装置之间的泵机出水端；该清洗管上设置有阀门；当流量计的数值小于预设数值时，开启泵机、打开冲砂管和清洗管上的阀门，使水在集水池、处理池和人工湖间循环，冲掉集水池中的砂石。
通过该实施例，系统可通过自身的结构主动冲洗集水池，减少其中的泥沙，从而无需专门维护集水池，而只需清理处理池即可。因为集水池是直接设置在绿地植被层下方的，所以维护更加困难，而处理池可以设置在下水道附近或者便于开挖的地方，维护较为方便。同时在该实施例中，冲洗时通过自身结构实现的，无需外加其他装置。
更优优选的实施例中，该系统还包括由太阳能电池，该太阳能电池与主控单元电连接。将附近的太阳能电池与之连接，可节省系统的用电量，更加环保，在有些地区，可将其与天阳能路灯连接，形成一个大系统。
总之，本发明通过智能化自动系统解决了传统灌溉系统中水资源浪费的情况，节省了操作时间，也减少人工工作量，简便、高效；采用雨水收集的方法大大提高城市雨水资源的利用率，将储水设施和人工湖泊巧妙结合，喷灌水可输送到足够远；喷灌效率高，喷灌装置利于维护，喷灌量主机智能化控制，利于植物生长，节约水资源。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种绿地雨水循环利用系统，其特征在于，包括：
雨水收集单元，包括低于绿地植被层的集水池（4）、与所述集水池连通的处理池（6）、安装于所述处理池侧壁的液位传感器（12），以及与处理池连通的人工湖（10），所述集水池和处理池之间通过管道连通，且管道上设置有阀门（5），所述处理池与人工湖通过地下管道连通，该地下管道设置有泵机（8）；
湿度检测控制模块，包括主控单元（2），和设置于绿地植被层中并与所述主控单元电连接的集成湿度传感器（1）；
喷灌模块，包括设置于绿地植被层中的喷灌装置（11）、连通所述人工湖与喷灌装置的输送管，设置于输送管上的泵机和阀门；
所述主控单元与各泵机、阀门及液位传感器电连接。
2.如权利要求1所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，所述过滤收集装置包括从上到下顺次设置的砂石层、细砂层、石块层和滤网层。
3.如权利要求1所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，所述处理池中设置有过滤网（7）。
4.如权利要求1所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，所述喷灌装置包括摇臂式喷头，喷嘴直径为2.8~4.0mm，接口为外螺纹接口，喷射仰角为21°~30°。
5.如权利要求4所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，所述摇臂式喷头包括喷头体（401）、设置于喷头体端部的弯头（410）、与弯头连通的喷管（411）、设置于喷管一端的稳流器（412）、固定连接于喷头体的换向机构（404）和反转机构（405）、以及与所述喷管和反转机构均转动连接的摇臂（406）；所述摇臂的一端依次设置有偏流板（414）和导水板（415），所述摇臂的中部设置有与喷管固定连接的摇臂轴（409），套接于摇臂轴上的摇臂弹簧（408）及调节螺钉（407），所述喷头体上固定连接有限位环（402）和防砂弹簧（403）。
6.如权利要求1至5任一项所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，所述主控单元包括信号放大装置、A/D转换装置和数据处理装置。
7.如权利要求6所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，集成湿度传感器采集绿地植被层中的湿度信息，并送至主控单元，如果湿度值低于预设值，则主控单元向位于喷灌装置和人工湖之间的泵机和阀门发送信号，开启阀门和泵机，对绿地进行喷灌；如果湿度值高于预设值，则主控单元开启集水池和处理池之间的阀门，将水收集到处理池中；处理池中的液位传感器采集处理池中的液位信息并发送给主控单元，如果液位高于预设液位值，则打开处理池与人工湖之间的泵机，将处理池中的水抽到人工湖中。
8.如权利要求7所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，所述集水池和处理池之间的管道上设置有流量计，该流量计与主控单元电连接；每隔预定时间，开启人工湖和喷灌装置之间的泵机和阀门，向绿地灌足水，开启集水池和处理池之间的阀门和流量计，若流量计的数值小于预设数值，则同时开启人工湖和处理池之间的泵机，使水在系统中循环，清除集水池中的砂石。
9.如权利要求8所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，所述集水池呈中部凹陷的弧形，一冲砂管的两端分别连接与弧形处及处理池，冲砂管上设置有阀门，该阀门与主控单元电连接；一清洗管的一端连接于集水池、另一端连接于人工湖与喷灌装置之间的泵机出水端；该清洗管上设置有阀门；当流量计的数值小于预设数值时，开启泵机、打开冲砂管和清洗管上的阀门，使水在集水池、处理池和人工湖间循环，冲掉集水池中的砂石。
10.如权利要求1至9所述的绿地雨水循环利用系统，其特征在于，还包括由太阳能电池，该太阳能电池与主控单元电连接。
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