CN105649174A - 一种雨水弃流控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水弃流控制系统及方法。其控制过程为：降雨发生时，控制雨水弃流，同时检测降雨量；当降雨量未达到初期雨水降雨量雨停时，等待下一场降雨；当降雨量达到初期雨水降雨量时，记录雨水汇集时间，雨水汇集时间达到设定值后，停止雨水弃流，直至雨停。本发明雨水弃流方法能够有效控制大量污染物进入自然水体，有效的解决初期雨水对河流的径流污染；同时可根据雨频确定后期雨水排放时间，实现了雨水弃流的准确控制。

Description

一种雨水弃流控制系统及方法

技术领域

本发明属于雨水处理技术领域，具体涉及一种雨水弃流控制系统及方法。

背景技术

由于初期雨水对汇水面积上的污染物有淋洗、冲刷和输送作用，使得初期数毫米雨水中含有整场降雨大部分的污染物。一般情况下，在降雨形成径流的初期污染物浓度最高，随着降雨历时增长，雨水径流中的污染物浓度逐渐降低，最终维持在一个较低的浓度范围。初期雨水弃流可去除径流中大部分污染物，包括细小的或溶解性污染物。

目前初期雨水弃流的方法一般是通过设定降雨时间或降雨量来控制弃流闸门开启或关闭，实现初期雨水弃流，但当降雨频度高时，即使后续降雨初期的水质较好仍会启动弃流器，造成一定的浪费，即无法实现雨水弃流量的精确控制。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种雨水弃流控制系统及方法。

本发明采用的技术方案是：一种雨水弃流控制方法，包括以下步骤：

步骤1，降雨发生时，控制雨水弃流，同时检测初期雨水降雨量；

步骤2，当降雨量未达到初期雨水设定值，雨停时，等待下一场降雨，返回步骤1；当降雨量达到初期雨水设定值时，控制雨水弃流，继续步骤3；

步骤3，记录雨水汇集时间，当雨水汇集时间达到设定值t1后，停止雨水弃流，直至雨停；

步骤4，雨停后开始记录雨停时间t

步骤5，当雨停时间t小于设定的雨水汇集时间t3，开始降下一场雨时，停止雨水弃流，返回步骤3；

步骤6，当雨停时间t大于设定的雨水汇集时间t3且小于设定的干燥期t2，开始降下一场雨时，控制雨水弃流，返回步骤3；

步骤7，当雨停时间t大于设定的干燥期t2，开始降下一场雨时，返回步骤1。

一种雨水弃流控制系统，其特征在于：包括

第一雨水监测单元，用于在接收到触发信号后监测初降雨开始，并发送初降雨信号至雨量检测单元和雨水弃流控制单元，

雨量检测单元，用于在接收到初降雨信号后记录降雨量，当降雨量达到设定值时发送触发信号至第二雨水监测单元；当降雨量未达到设定值时发送触发信号至第一雨水监测单元；

第二雨水监测单元，用于在接收到触发信号后监测降雨开始或降雨结束，并发送降雨信号至时间监控单元；

时间监控单元，用于在接收到第二雨水监测单元发送的降雨信号后记录降雨时间或雨停时间，并在记录的时间达到设定值后发送计时结束信号至雨水弃流控制单元或第一雨水监测单元；

雨水弃流控制单元，用于在接收到第一雨水监测单元的信号后控制弃流闸门关闭；用于在接收到时间监控模块发送的信号后控制弃流闸门打开或关闭。

进一步地，所述时间监控单元包括第一时间监控模块、第二时间监控模块和第三时间监控模块，其中：

第一时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨开始时，记录降雨时间，记录的时间达到设定值后发送信号至雨水弃流控制单元，雨水弃流控制单元控制弃流闸门关闭；

第二时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨结束时，记录雨停时间，当雨停时间达到设定的干燥期时，发送触发信号至第一雨水监测单元；

第三时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨结束时，记录雨停时间并发送记录时间至雨水弃流控制单元，当记录的时间达到设定值时，雨水弃流控制单元控制弃流闸门打开；当记录的时间未达到设定值时，雨水弃流控制单元控制弃流闸门关闭。

本发明在降雨发生时，因初期雨水中含有大部分污染物，故初期雨水全部弃流，在雨水弃流同时检测降雨量，当降雨量达到设定值后，记录雨水汇集时间，当达到根据汇集距离设定的雨水时间后，则初期雨水弃流结束，后期雨水可全部排放到自然水体，通过预留雨水汇集时间，可保证初期雨水全部排出。

本发明在降雨结束至第二场降雨开始，记录间隔时间，当小于设定值，可根据雨水汇集时间弃流少量雨水；当大于设定值时，则需要长时间弃流。因此该雨水弃流方法能够减少大量污染物进入自然水体，有效的解决初期雨水对河流的径流污染；同时可根据雨频，确定后期雨水排放时间，实现了雨水弃流的准确控制。

附图说明

图1为本发明的控制流程图。

图2为采用具体结构实施本发明的控制逻辑图。

图3为实施本发明控制方法的雨量计的示意图。

图中：1-外罩；2-第一雨水感应器；3-第二雨水感应器；4-集水斗；5-集水管；6-浮球开关；7-电磁阀；8-信号线接控制箱；9-PLC控制箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，为本发明的雨水弃流控制方法的示意图，其主要控制流程如下：

步骤1，初始状态时弃流闸门处于打开状态，降雨发生时，仍保持弃流闸门打开、雨水弃流，同时检测初期雨水降雨量；

步骤2，当降雨量未达到初期雨水设定值，雨停时，等待下一场降雨，返回步骤1；当降雨量达到初期雨水设定值时，保持弃流闸门打开、雨水弃流，继续步骤3；

步骤3，记录雨水汇集时间，雨水汇集时间达到设定值t1后，控制弃流闸门关闭、停止雨水弃流，直至雨停；

步骤4，雨停后开始记录雨停时间t；

步骤5，当雨停时间t小于设定的雨水汇集时间t3，开始降下一场雨时，保持弃流闸门关闭、停止雨水弃流，返回步骤3；

步骤6，当雨停时间t大于设定的雨水汇集时间t3且小于设定的干燥期t2，开始降下一场雨时，在雨停时间t达到设定的雨水汇集时间t3的时刻，控制弃流闸门打开，在下雨开始时，雨水弃流，返回步骤3；

步骤7，当雨停时间t大于设定的雨水汇集时间t3且大于设定的干燥期t2，开始降下一场雨时，在雨停时间t达到设定的雨水汇集时间t3的时刻，控制弃流闸门打开，在下雨开始时返回步骤1。

上述雨水弃流的控制流程可通过雨水弃流控制系统实现，雨水弃流控制系统具体包括：

第一雨水监测单元，用于在接收到触发信号后监测初降雨开始，并发送初降雨信号至雨量检测单元和雨水弃流控制单元，

雨量检测单元，用于在接收到初降雨信号后记录降雨量，当降雨量达到设定值时发送触发信号至第二雨水监测单元；当降雨量未达到设定值时发送触发信号至第一雨水监测单元；

第二雨水监测单元，用于在接收到触发信号后监测降雨开始或降雨结束，并发送降雨信号至时间监控单元；

时间监控单元，用于在接收到第二雨水监测单元发送的降雨信号后记录降雨时间或雨停时间，并在记录的时间达到设定值后发送计时结束信号至雨水弃流控制单元或第一雨水监测单元；

雨水弃流控制单元，用于在接收到第一雨水监测单元的信号后控制弃流闸门关闭；用于在时间监控模块发送的信号后控制弃流闸门打开或关闭。

具体地，时间监控单元包括第一时间监控模块、第二时间监控模块和第三时间监控模块，其中：

第一时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨开始时，记录降雨时间，记录的时间达到设定值后发送信号至雨水弃流控制单元，雨水弃流控制单元控制弃流闸门关闭；

第二时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨结束时，记录雨停时间，当雨停时间达到设定的干燥期时，发送触发信号至第一雨水监测单元；

第三时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨结束时，记录雨停时间并发送至雨水弃流控制单元，当记录的时间达到设定值时，雨水弃流控制单元控制弃流闸门打开；当记录的时间未达到设定值时，雨水弃流控制单元控制弃流闸门关闭。

上述雨水弃流控制系统的一种实施方式可包括如图3所示的雨量计及对应的PLC控制箱，其中雨量计包括雨量计外罩1；雨量计外罩1内部由上至下依次固接有雨水感应器、集水斗4、集水管5和电磁阀7；集水斗4的底端排水口与集水管5连通；集水管5的底端排水口设置电磁阀7；电磁阀7可在所述雨水感应器7的作用下开启或关闭；集水管5内部设置有用于监控初期雨水降雨量的浮球开关6；浮球开关6通过连接板和高度调节杆连接于集水管5内部；浮球开关6固接在连接板上；高度调节杆连接于集水管5上端；高度调节杆的下端与连接板固接；浮球开关6在集水管的位置可以通过调节高度调节杆来实现调整，而初期降雨的雨量控制是由浮球开关6的位置所决定。雨量计外罩1上还固接有与PLC控制箱9连接的信号线接控制箱8；雨量计外罩1顶端的雨水感应器为两个，分别是第一雨水感应器2和第二雨水感应器3，其中第一雨水感应器2主要通过是否降雨以及初期降雨雨量的多少来触发电磁阀7的开启和关闭，第二雨水感应器3则主要是当初期雨量达到初期雨水降雨量触发浮球开关后，用于监测后续整个降雨过程从而通过PLC控制箱控制弃流闸门的开启或者关闭。弃流闸门可采用升降式截流橡胶瓣止回阀或升降式柔性拍门(电动或液动)。

上述各设备的初始状态如下表所示：

如图2所示，采用上述雨量计及PLC控制箱实现雨水弃流的详细过程为：

当降雨发生时，首先第一雨水感应器2感应降雨发生，反馈信号给PLC控制箱9关闭电磁阀7，雨水弃流，同时雨水通过集水斗4流到集水管5中，若一场降雨没有达到初期雨水降雨量，降雨就结束，则电磁阀7打开，排空集水管5中的水，等待下一场降雨。

若降雨至集水管5内的浮球开关6被触发，则说明一场降雨的降雨量达到了初期雨水降雨量，此时第一雨水感应器2断电、第二雨水感应器3通电监测整个降雨过程(感应降雨开始或降雨结束)，同时PLC控制箱9内的继电器K1开始记录雨水汇集时间。当继电器K1记录的时间达到根据汇集距离设定的雨水时间(该雨水汇集时间为预留的污染物排放时间，根据汇集距离不同可以设定，)后，则初期雨水弃流结束，PLC控制箱控制关闭弃流闸门，使后期雨水排放到自然水体，直至降雨结束。当继电器K1记录的时间未达到根据汇集距离设定的雨水时间，雨停就停了，则控制弃流闸门保持打开状态，等待下一场降雨时，继电器K1再次计时。

上述继电器K1记录的时间达到设定的雨水时间后，降雨结束后的控制过程为：

1)从第二雨水感应器3感应到降雨结束开始，会触发PLC控制箱内的继电器K2记录雨停时间、继电器K3记录雨水汇集时间，两者同步进行，直至第二雨水感应器3感应到下一场降雨开始。继电器K2记录的时间即为两场雨的间隔时间，继电器K2内的设定值t2为预设的管道干燥期，即在这个时间段内降第二场雨说明雨水中只有少量污染物，只需短时间弃流即可，超过这个时间段说明雨水污染物浓度高，需要长时间弃流，继电器K2计时结束，会触发第二雨水感应器3断电、第一雨水感应器2通电；继电器K3内的设定值t3为预留的后期干净雨水排放时间，继电器K3计时结束，说明雨水排放完，PLC控制箱会控制弃流闸门关闭，若在继电器K3计时之前，弃流闸门本身是关闭状态，则继电器K3计时结束后，弃流闸门扔保持关闭，t2＞t3。

2)当两场雨的间隔时间小于继电器K3内的设定值时，即继电器K3计时未结束，开始降下一场雨，此时第二雨水感应器3感应到降雨，继电器K1开始计时，直至计时结束弃流闸门扔保持关闭状态，无需弃流，等待雨停后，继电器K2和继电器K3重新计时，重复上述过程。

3)当两场雨的间隔时间大于继电器K3内的设定值且小于继电器K2内的设定值时，即继电器K3计时结束，继电器K2计时未结束，开始降下一场雨，此过程中，在继电器K3计时结束时，PLC控制箱控制弃流闸门打开，到降雨开始时，继电器K1开始重新记录雨水汇集时间，此时雨水弃流，继电器K1计时结束后，关闭弃流闸门，雨水停止弃流，等待雨停后，继电器K2和继电器K3重新计时，重复上述过程。

4)当两场雨的间隔时间大于继电器K2内的设定值时，即继电器K2计时结束，还未降第二场雨，此时第二雨水感应器3断电、第一雨水感应器2通电，打开电磁阀排空集水管中的水，等开始降下一场雨时，再关闭电磁阀重新检测降雨量，如此循环，实现雨水弃流控制。

上述继电器K1记录的时间未达到设定的雨水时间，降雨结束后的控制过程与继电器K1记录的时间达到设定的雨水时间，降雨结束后的控制过程基本相同，区别在于：在继电器K2和继电器K3开始计时时，弃流闸门处于打开状态，当两场雨的间隔时间小于继电器K3内的设定值时，弃流闸门扔保持打开状态，开始降下一场雨时，继电器K1重新开始计时，又回到上述继电器K1的计时过程，如此循环。

采用本发明的雨水弃流控制，当没有降雨时，弃流闸门处于开启状态，道路产生的人为污水(如洒水车洒水，偷排等)可直接通过弃流管径流至污水管道。当降雨发生时，雨量计会计算初期雨水量(根据GB50400-2006》建筑与小区雨水利用工程技术规范》当无资料时，屋面弃流可采用2-3mm，地面弃流可采用3-5mm径流厚度或自定义)。当初期雨水量达到设定值时，雨量计会反馈信号给控制箱，开始记录雨水汇集时间，当达到根据汇集距离设定的雨水时间后，则初期雨水弃流结束，关闭弃流闸门，使后期雨水通过排水管排放到自然水体。当降雨结束至第二场降雨开始，记录间隔时间小于设定值时，可根据雨水汇集时间弃流少量雨水；当大于设定值时，则需要长时间弃流。因此该雨水弃流方法能够减少大量污染物进入自然水体，有效的解决初期雨水对河流的污染；同时在降雨频度高时，也可避免较好的水质弃流，造成浪费，实现了雨水弃流的进准控制。

应当理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种雨水弃流控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，降雨发生时，控制雨水弃流，同时检测初期雨水降雨量；

步骤2，当降雨量未达到初期雨水设定值，雨停时，等待下一场降雨，返回步骤1；当降雨量达到初期雨水设定值时，控制雨水弃流，继续步骤3；

步骤3，记录雨水汇集时间，当雨水汇集时间达到设定值t1后，停止雨水弃流，直至雨停；

步骤4，雨停后开始记录雨停时间t；

步骤5，当雨停时间t小于设定的雨水汇集时间t3，开始降下一场雨时，停止雨水弃流，返回步骤3；

步骤6，当雨停时间t大于设定的雨水汇集时间t3且小于设定的干燥期t2，开始降下一场雨时，控制雨水弃流，返回步骤3；

步骤7，当雨停时间t大于设定的干燥期t2，开始降下一场雨时，返回步骤1。

2.一种雨水弃流控制系统，其特征在于：包括

第一雨水监测单元，用于在接收到触发信号后监测初降雨开始，并发送初降雨信号至雨量检测单元和雨水弃流控制单元，

雨量检测单元，用于在接收到初降雨信号后记录降雨量，当降雨量达到设定值时发送触发信号至第二雨水监测单元；当降雨量未达到设定值时发送触发信号至第一雨水监测单元；

第二雨水监测单元，用于在接收到触发信号后监测降雨开始或降雨结束，并发送降雨信号至时间监控单元；

时间监控单元，用于在接收到第二雨水监测单元发送的降雨信号后记录降雨时间或雨停时间，并在记录的时间达到设定值后发送计时结束信号至雨水弃流控制单元或第一雨水监测单元；

雨水弃流控制单元，用于在接收到第一雨水监测单元的信号后控制弃流闸门关闭；用于在接收到时间监控单元发送的信号后控制弃流闸门打开或关闭。

3.根据权利2所述的雨水弃流控制系统，其特征在于：所述时间监控单元包括第一时间监控模块、第二时间监控模块和第三时间监控模块，其中：

第一时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨开始时，记录降雨时间，记录的时间达到设定值后发送信号至雨水弃流控制单元，雨水弃流控制单元控制弃流闸门关闭；

第二时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨结束时，记录雨停时间，当雨停时间达到设定的干燥期时，发送触发信号至第一雨水监测单元；

第三时间监控模块，用于在第二雨水监测单元监测到降雨结束时，记录雨停时间并发送记录时间至雨水弃流控制单元，当记录的时间达到设定值时，雨水弃流控制单元控制弃流闸门打开；当记录的时间未达到设定值时，雨水弃流控制单元控制弃流闸门关闭。