CN106258667A - 带集雨器的酸雨防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带集雨器的酸雨防护系统，包括雨水采集器、雨水监控仪、伸缩支架、电机及雨棚；所述雨水监控仪与电机连接；所述雨水采集器包括漏斗形的集雨器及雨水容器，所述雨水容器固定于集雨器的下端；所述雨水监控仪用于检测雨水采集器中雨水的特征值，并在根据该特征值生成控制信号之后将控制信号发送至电机；所述电机在接收所述控制信号之后执行相应的操作；所述伸缩支架与电机连接；所述雨棚固定在伸缩支架上；当伸缩支架打开时，雨棚随之打开；当伸缩支架收拢时，雨棚随之收拢。本发明的带集雨器的酸雨防护系统可以在检测到的是酸雨之后控制电机启动将伸缩支架及雨棚打开，通过雨棚对酸雨进行阻挡达到防护雨棚下方土壤及植物的效果。

Description

带集雨器的酸雨防护系统

技术领域

本发明涉及植物保护装置技术领域，具体涉及避免盆栽遭受酸雨的带集雨器的酸雨防护系统。

背景技术

酸雨正式的名称是为酸性沉降.是指pH值小于5.6的雨。植物通常对土壤的酸碱程度及营养成分依赖较高，尤其盆栽类植物。而在酸雨会导致土壤中的营养元素钾、钠、钙、镁会释放出来，并随着雨水被淋溶掉。所以酸雨会使土壤中大量的营养元素被淋失，造成土壤中营养元素的严重不足，从而使土壤变得贫瘠，因此会导致植物生长异常甚至死亡。

因此为了减少酸雨对植物及土壤的影响，有必要防止植物与酸雨接触。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能识别酸雨，并且能防止酸雨接触盆栽植物及其土壤的带集雨器的酸雨防护系统。

为实现上述目的，本发明通过采用如下技术方案：

一种带集雨器的酸雨防护系统包括雨水采集器、雨水监控仪、伸缩支架、电机及雨棚；

所述雨水监控仪与电机连接；

所述雨水采集器包括集雨器及雨水容器，所述雨水容器固定于集雨器的下端；该集雨器用于收集雨水，并将其收集的雨水导入雨水容器内；所述集雨器用于收集雨水的侧壁上开设有集水槽；所述雨水容器上设置有泄水阀；

所述雨水监控仪用于检测雨水采集器中雨水的特征值，并在根据该特征值生成控制信号之后将控制信号发送至电机；

所述电机在接收所述控制信号之后执行相应的操作；

所述伸缩支架与电机连接，该伸缩支架通过电机控制在打开状态与收拢状态之间切换；所述雨棚固定在伸缩支架上；当伸缩支架打开时，雨棚随之打开；当伸缩支架收拢时，雨棚随之收拢。

优选地，所述雨水容器开设有一容纳腔及进口，该容纳腔与进口连通；雨水容器的进口与漏斗形的集雨器出口连通，集雨器收集的雨水依次通过该集雨器的出口、雨水容器的进口进入所述容纳腔内。

优选地，所述雨水容器开设有一容纳腔及泄水口，该容纳腔与泄水口连通；所述泄水阀包括水管及阀门；所述水管穿设于泄水口内；所述阀门以可拆卸的方式安装于水管上。

优选地，所述伸缩支架包括滑轨、滑块、第一伸缩组件、第二伸缩组件及横向杆；所述滑轨上开设有滑槽；所述滑块安装在滑槽内，该滑块与电机通过链条连接；所述第一伸缩组件与滑块及横向杆均连接，该第一伸缩组件根据滑块的状态在伸长状态与收缩状态之间切换；所述第二伸缩组件与所述滑轨及横向杆固接；所述第二伸缩组件的伸缩状态与第一伸缩组件的伸缩状态同步。

优选地，所述第一伸缩组件包括至少一组伸缩杆组；各伸缩杆组包括两个交叉设置的伸缩杆，并在交叉的位置设置有转轴，该转轴同时穿过两个伸缩杆，使得两个伸缩杆能以该转轴进行旋转。

优选地，所述雨水监控仪包括第一采集模块、第二采集模块、计算模块、判断模块及控制模块；

所述第一采集模块与雨水接触后产生电动势，并将该电动势发送至计算模块；

所述第二采集模块用于检测被监控雨水的温度值和折射率，并将该温度值和折射率发送至计算模块；

所述计算模块根据接收的电动势、温度值以及折射率计算雨水的PH值，并发送至控制模块；

所述控制模块根据PH值的大小生成控制信号，并将控制信号发送至电机。

优选地，所述计算模块采用如下公式计算雨水的PH值：

$ln\mathrm{\α}\left(H^{+}\right)=\frac{E-E^0}{KT}+\lg R$

$K=\frac{E_2-E_1}{{\mathrm{PH}}_2-{\mathrm{PH}}_1}$

其中：E为电动势；E⁰为常数；E₂与E₁为第一采集模块的电位，PH₂与PH₁为第一采集模块的PH值；T为雨水的温度，R为雨水的折射率，lnα(H+)为雨水的PH值。

优选地，所述第一采集模块及第二采集模块安装于雨水采集器内。

优选地，所述控制模块包括接收模块、判断模块、信号生成模块及发送模块；

所述接收模块用于接收计算模块发出的PH值；

所述判断模块用于判断接收模块接收的PH值是否小于5.6；

所述信号生成模块用于根据所述判断模块判断的结果为是时，生成打开电机的控制信号；

所述发送模块用于将所述打开电机的控制信号发送至电机。

优选地，所述电机在接收到所述打开电机的控制信号之后启动，驱动所述伸缩支架打开，进而将雨棚打开。

本发明的有益效果：

本发明的带集雨器的酸雨防护系统可通过雨水采集器对雨水进行采集，然后通过雨水监控仪对采集的雨水进行检测，并根据检测的结果控制电机的工作进，若检测的到的是酸雨可控制电机启动将伸缩支架及雨棚打开，通过雨棚对酸雨进行阻挡达到防护雨棚下方土壤及植物的效果。所述雨水采集器通过集雨器对雨水进行采集，然后再由雨水容器对雨水进行收纳，如此可以使得雨水采集器采集雨水的速度。通过集雨器用于采集雨水的侧壁上开设集水槽，通过集水槽能更快的雨水导入雨水容器内，进一步提高雨水容器采集雨水的速度。

附图说明

图1为本发明的实施例中一种带集雨器的酸雨防护系统结构示意图；

图2为本发明的实施例中雨棚与伸缩支架的安装示意图；、

图3为本发明的实施例中一种雨水采集器的结构示意图；

图4为本发明的实施例中雨水监控仪的模块图；

图5为本发明的实施例中一种第一采集模块示意图。

图中：1、雨水采集器；10、容纳腔；11、集雨器；12、雨水容器；13、泄水阀；131、水管；132、阀门；2、雨水监控仪；21、第一采集模块；211、保护壳；212、第一检测体；2121、第一壳体；2122、第一检测溶液；2123、第一电极导线；213、第二检测体；2131、第二壳体；2132、第二检测溶液；2133、第二电极导线；22、第二采集模块；23、计算模块；24、控制模块；241、接收模块；242、判断模块；243、信号生成模块；244、发送模块；3、伸缩支架；31、滑轨；310、滑槽；32、滑块；33、第一伸缩组件；331、第一伸缩杆；332、转轴；34、第二伸缩组件；341、第二伸缩杆；3411、空心管；35、横向杆；4、电机；5、雨棚。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参照图1与图2，本发明涉及一种带集雨器的酸雨防护系统，包括雨水采集器1、雨水监控仪2、伸缩支架3、电机4及雨棚5。所述雨水监控仪2与电机4连接。所述雨水监控仪2用于检测雨水采集器1中雨水的特征值，并在根据该特征值生成控制信号之后将控制信号发送至电机4。该特征值包括雨水的温度值、折射率或PH值等。所述控制信号可为控制电机4启动和/或控制电机4关闭的信号。所述电机4在接收所述控制信号之后执行相应的操作。例如电机4在接收到启动控制信号时，该电机4执行启动操作，即开始工作将伸缩支架3打开。所述伸缩支架3与电机4连接，该伸缩支架3通过电机4控制在打开状态与收拢状态之间切换。所述雨棚5固定在伸缩支架3上。当伸缩支架3打开时，雨棚4随之打开。当伸缩支架3收拢时，雨棚5随之收拢。所述雨棚5用于遮挡雨。通常情况下，当所述雨水监控仪2检测到雨水为酸雨时，发送启动电机4的控制信号，促使电机4工作将伸缩支架3打开，从而使得将雨棚5打开，避免酸雨与雨棚5下的土壤及植物接触，从而实现保护植物及土壤的效果。所述雨,5由柔性的塑料制成。所以雨棚5可以随着伸缩支架3的打开与收缩而同步打开、收缩。

参照图3，所述雨水采集器1开设有一容纳腔10，该容纳腔10用于收集雨水。所述雨水监控仪2的部分穿插在该容纳腔10内。具体地，至少可将雨水监控仪2检测的雨水部件穿插在容纳腔10内。当需要检测是否有酸雨的情况下，该雨水采集器1放置于户外。由于雨水采集器1是用于采集自然落下的雨水，因此容纳腔10朝向天空的方向是开口的，以便雨水落入容纳腔10内。具体的，所述雨水监控仪3用于采集容纳腔10中雨水的特征值。所述第一采集模块2的部分穿插在该容纳腔10内。通过容纳腔10对雨水进行收集，以便雨水监控仪2更好地与雨水接触，提高检测效率。

所述雨水采集器1包括漏斗形的集雨器11及雨水容器12，所述雨水容器12固定于集雨器11的下端。所述集雨器11用于收集雨水的侧壁上开设有集水槽110。例如，所述集水槽110开设集雨器11内壁上。在该集雨器11用于收集雨水，并将其收集的雨水导入雨水容器12内。具体的所述雨水监控仪3用于检测雨水容器12中雨水的特征值。所述雨水容器12开设有一容纳腔10及进口(图中未示出)，该容纳腔10与进口连通；雨水容器12的进口与漏斗形的集雨器11出口连通，集雨器11收集的雨水依次通过该集雨器11的出口、雨水容器12的进口进入所述容纳腔10内，所述第一采集模块2的部分穿插在该容纳腔10内。

所述雨水容器12上安装有一泄水阀13；该泄水阀13可用于当一次PH值检测完毕之后，将雨水采集器1内的雨水排出，以便进行下一次PH值检测。所述雨水采集器1还开设泄水口(图未示)，该容纳腔10与泄水口连通。所述泄水阀13包括水管131及阀门132。所述水管131穿设于泄水口内，如此该水管131的一端可伸出于雨水采集器1外侧。所述阀门132以可拆卸的方式安装于水管上伸出于雨水采集器1外侧的端部上。当需要将雨水采集器1内的雨水排出时，将阀门132从水管131上取下即可。或者也可将所述阀门132设置为电子阀门，当雨水监控仪2发送启动电机4的控制信号时，同时发送打开阀门132的信号将阀门132打开。当雨水采集器1内的雨水排完时，将阀门132关闭即可。

参照图4，所述雨水监控仪2包括第一采集模块21、第二采集模块22、计算模块23及控制模块24。所述第一采集模块21与雨水接触后产生电动势，并将该电动势发送至计算模块23。第一采集模块21包括测量电极与参比电极，所述测量电极是对氢离子具有选择性的电极。因此当将该第一采集模块21插入待测雨水中时，可根据雨水酸碱度而产生相应的电动势。所述计算模块23及控制模块24可组合为单片机的一部分模块。所述第二采集模块22可为温度传感器及折光仪。

参照图5，所述第一采集模块21包括保护壳211、以及安装于保护壳211内的第一检测体212与第二检测体213。所述保护壳211内开设有用于安装所述第一检测体212与第二检测体213的空腔。所述第一检测体212包括第一壳体2121、第一检测溶液2122及第一电极导线2123。所述第一壳体2121内部中空。所述第一检测液2122容置于第一壳体2121内。第一电极导线2123的一端浸没在第一检测溶液2122内，另一端依次穿过第一壳体2121及保护壳211并与计算模块23连接。在测量过程中所述第一检测体212不与待检测的雨水接触；而第二检测体213与待检测的雨水接触。

所述第二检测体213包括第二壳体2131、第二检测溶液2132及第二电极导线2133。所述第二壳体2131内部中空。所述第二检测液2132容置于第二壳体2131内。第二电极导线2133的一端浸没在第二检测溶液2132内，另一端依次穿过第二壳体2131及保护壳211并与计算模块23连接。

第一壳体2121及第二壳体2131均由玻璃制成。所述第一检测溶液2122与第二检测溶液2132均为浓度为3mol/L左右的氯化钾溶液，其中第一检测溶液2122占第一壳体2121内部空间的1\9-1\51左右；第二检测溶液2132占第二壳体2131内部空间的1\9-1\51左右。所述第一电极导线2123及第二电极导线2133可为氯化银。

所述第二采集模块22用于检测被监控雨水的温度值和折射率，并将该温度值和折射率发送至计算模块23。所述计算模块23根据接收的电动势、温度值以及折射率计算雨水的PH值，并发送至控制模块24。所述控制模块24根据PH值的大小生成控制信号，并将控制信号发送至电机4。所述第二采集模块22可为折射仪又称折光仪。

所述计算模块23可为计算器，该计算模块23采用如下公式(1)(2)计算雨水的PH值：

$ln\mathrm{\α}\left(H^{+}\right)=\frac{E-E^0}{KT}+\lg R---\left(1\right)$

$K=\frac{E_2-E_1}{{\mathrm{PH}}_2-{\mathrm{PH}}_1}---\left(2\right)$

其中：E为电动势；E⁰可为小于或等于E常数；E₂与E₁分别为第一采集模块21内第一检测溶液2122及第二检测溶液2132的电位，PH₂与PH₁为第一采集模块21内第一检测溶液2122及第二检测溶液2132的PH值；T为雨水的温度，R为雨水的折射率；lnα(H⁺)为雨水的PH值。通过在雨水监控仪2中设置第二采集模块22来采集雨水的温度值与折射率可有效的提高雨水监控仪2检测的精确度。lgR表示以10为底的对数，lnα(H⁺)表示以e为底的对数。

所述第一采集模块21及第二采集模块22安装于雨水采集器1内。具体地，该第一采集模块21及第二采集模块22安装于所述容纳腔10内，以便与待测雨水接触。

所述控制模块24包括接收模块241、判断模块242、信号生成模块243及发送模块244。所述接收模块241用于接收计算模块23发出的PH值。所述判断模块242用于判断接收模块241接收的PH值是否小于5.6，若是则说明该雨水为酸雨，需要将雨棚打开，否则可以不用打开雨棚。所述信号生成模块243用于根据所述判断模块判断242的结果为是时，生成打开电机4的控制信号。所述发送模块244用于将所述打开电机4的控制信号发送至电机4。

所述电机4在接收到所述打开电机4的控制信号之后启动，驱动所述伸缩支架3打开，进而将雨棚5打开。当雨棚5下具有植物时，可通过打开状态的雨棚5对雨水进行阻隔，防止雨水与植物接触。

所述伸缩支架3包括滑轨31、滑块32、第一伸缩组件33、第二伸缩组件34及横向杆35。所述滑轨31上开设有滑槽310。所述滑块32安装在滑槽310内，该滑块32与电机4通过链条连接。由于雨棚5为具有防水效果的柔性塑料制成，可通过两个伸缩组件来支撑雨棚5，避免雨水过多的堆积在雨棚5上，从而可有效提高雨棚5的耐用性。可通过电机5驱动滑块32在滑槽310滑动。所述横向杆35与滑轨31平行设置。所述第一伸缩组件33与滑块32及横向杆35均连接，该第一伸缩组件33根据滑块32的状态在伸长状态与收缩状态之间切换。以所述滑块32为两个时对第一伸缩组件33的伸缩状态进行描述，当两个滑块32相互靠近至相互接触的状态下，该第一伸缩组件33呈完全打开状态，此时横向杆35与滑轨31之间的直线距离最大；当两个所述滑块32之间的直线距离逐渐增大时，该第一伸缩组件33实现逐渐收拢，此时横向杆35与滑轨31之间的距离逐渐缩短。所述第二伸缩组件34与所述滑轨31及横向杆35固接。

所述第一伸缩组件33包括至少一组伸缩杆组；各伸缩杆组包括两个交叉设置的第一伸缩杆331，并在交叉的位置设置有转轴332，该转轴332同时穿过两个第一伸缩杆331，使得两个第一伸缩杆331能以该转轴332进行旋转。当两个第一伸缩杆331在以转轴332为中心转动时，使得两个第一伸缩杆331之间的夹角发生变化，实现第一伸缩组件33伸长与缩短。结合图1，所述伸缩杆组为两组，各伸缩杆组包括四个的第一伸缩杆331，交叉设置的两个第一伸缩杆331为一对，该两对第一伸缩杆331相互交接。

所述第二伸缩组件34的伸缩状态与第一伸缩组件33的伸缩状态同步。所述第二伸缩组件34包括两个第二伸缩杆341，每个第二伸缩杆341包括至少两个空心管3411，且两个空心管3411直径不相同，直径小的空心管3411可穿插在大直径空心管3411内，当存在外力推拉的情况下，可实现小直径的空心管3411在大直径的空心管3411内做伸出或者缩进的操作，从而实现第二伸缩杆341伸长与缩短。图1中，每个第二伸缩杆341包括三个空心管3411。

综上，本发明的带集雨器的酸雨防护系统可通过雨水采集器1对雨水进行采集，然后通过雨水监控仪2对采集的雨水进行检测，并根据检测的结果来控制电机4的工作进，若检测的到的是酸雨可控制电机4启动将伸缩支架3及雨棚5打开，通过雨棚5对酸雨进行阻挡达到防护雨棚5下方土壤及植物的效果。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：包括雨水采集器、雨水监控仪、伸缩支架、电机及雨棚；

所述雨水监控仪与电机连接；

所述雨水采集器包括集雨器及雨水容器，所述雨水容器固定于集雨器的下端；该集雨器用于收集雨水，并将其收集的雨水导入雨水容器内；所述集雨器用于收集雨水的侧壁上开设有集水槽；所述雨水容器上设置有泄水阀；

所述雨水监控仪用于检测雨水采集器中雨水的特征值，并在根据该特征值生成控制信号之后将控制信号发送至电机；

所述电机在接收所述控制信号之后执行相应的操作；

所述伸缩支架与电机连接，该伸缩支架通过电机控制在打开状态与收拢状态之间切换；所述雨棚固定在伸缩支架上；当伸缩支架打开时，雨棚随之打开；当伸缩支架收拢时，雨棚随之收拢。

2.根据权利要求1所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述雨水容器开设有一容纳腔及进口，该容纳腔与进口连通；雨水容器的进口与集雨器出口连通，集雨器收集的雨水依次通过该集雨器的出口、雨水容器的进口进入所述容纳腔内。

3.根据权利要求1或2所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述雨水容器开设有一容纳腔及泄水口，该容纳腔与泄水口连通；所述泄水阀包括水管及阀门；所述水管穿设于泄水口内；所述阀门以可拆卸的方式安装于水管上。

4.根据权利要求1所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述伸缩支架包括滑轨、滑块、第一伸缩组件、第二伸缩组件及横向杆；所述滑轨上开设有滑槽；所述滑块安装在滑槽内，该滑块与电机通过链条连接；所述第一伸缩组件与滑块及横向杆均连接，该第一伸缩组件根据滑块的状态在伸长状态与收缩状态之间切换；所述第二伸缩组件与所述滑轨及横向杆固接；所述第二伸缩组件的伸缩状态与第一伸缩组件的伸缩状态同步。

5.根据权利要求4所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述第一伸缩组件包括至少一组伸缩杆组；各伸缩杆组包括两个交叉设置的伸缩杆，并在交叉的位置设置有转轴，该转轴同时穿过两个伸缩杆，使得两个伸缩杆能以该转轴进行旋转。

6.根据权利要求1-5任一项所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述雨水监控仪包括第一采集模块、第二采集模块、计算模块、判断模块及控制模块；

所述第一采集模块与雨水接触后产生电动势，并将该电动势发送至计算模块；

所述第二采集模块用于检测被监控雨水的温度值和折射率，并将该温度值和折射率发送至计算模块；

所述计算模块根据接收的电动势、温度值以及折射率计算雨水的PH值，并发送至控制模块；

所述控制模块根据PH值的大小生成控制信号，并将控制信号发送至电机。

7.根据权利要求6所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述计算模块采用如下公式计算雨水的PH值：

$ln\mathrm{\α}\left(H^{+}\right)=\frac{E-E^0}{KT}+\lg R$

$K=\frac{E_2-E_1}{{\mathrm{PH}}_2-{\mathrm{PH}}_1}$

其中：E为电动势；E⁰为常数；E₂与E₁为第一采集模块的电位，PH₂与PH₁为第一采集模块的PH值；T为雨水的温度，R为雨水的折射率，lnα(H+)为雨水的PH值。

8.根据权利要求7所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述第一采集模块及第二采集模块安装于雨水采集器内。

9.根据权利要求7所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述控制模块包括接收模块、判断模块、信号生成模块及发送模块；

所述接收模块用于接收计算模块发出的PH值；

所述判断模块用于判断接收模块接收的PH值是否小于5.6；

所述信号生成模块用于根据所述判断模块判断的结果为是时，生成打开电机的控制信号；

所述发送模块用于将所述打开电机的控制信号发送至电机。

10.根据权利要求9所述的带集雨器的酸雨防护系统，其特征在于：所述电机在接收到所述打开电机的控制信号之后启动，驱动所述伸缩支架打开，进而将雨棚打开。