CN106996859A - 城市渍水点模拟与数据采集设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城市渍水点模拟与数据采集设备，它的纵向主管和多个横向支管位于同一水平面内，每个横向支管的一端分别连通纵向主管上对应的支管连接口，每个横向支管的另一端均设有堵头，纵向主管的一端通过竖向导管连接水泵的输出端，纵向主管的另一端均设有堵头，所述每个横向支管的一端均设有电控阀门，每个横向支管上设有多个喷水口，所述水泵的输入端设置在水槽内；马路渍水模拟平台包括模拟路面、模拟路肩，模拟路面上设有通向水槽的模拟下水道，模拟下水道内设置有水流速传感器；本发明能直观地看出渍水区域渍涝范围、渍涝形成过程及洪水走向，为研究与治理渍涝提供了方便的实验环境。
Description
技术领域
本发明涉及智能设备技术领域，具体涉及一种城市渍水点模拟与数据采集设备及方法。
背景技术
随着科技的不断发展，针对城市化带来的城市排水性能下降后果，对城市雨洪设计的方法研究不断向前推进。最初的推理公式法，被运用于我国传统城市雨洪设计中。该方法利用最大设计暴雨强度来设计雨水管道。最新的XP-SWMM软件设计方法，通过一维和二维模拟功能为城市排水系统的模拟机设计提供数据支持。但是，都不能直观清晰的反应渍涝区域渍涝范围、渍涝形成过程及洪水走向，同时也不能形成系统的实验数据存储。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市渍水点模拟与数据采集设备及方法，系统及方法能直观地看出渍水区域渍涝范围、渍涝形成过程及洪水走向，为研究与治理渍涝提供了方便的实验环境。
为解决上述技术问题，本发明所设计的城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于，它包括框架、设置在框架底部的水槽、设置在框架顶部的模拟下雨管路、设置在框架中部的马路渍水模拟平台、设置在框架上的水泵和控制器以及中心控制板，其中，所述模拟下雨管路包括竖向导管、纵向主管和多个横向支管，纵向主管和多个横向支管位于同一水平面内，每个横向支管的一端分别连通纵向主管上对应的支管连接口，每个横向支管的另一端均设有堵头，纵向主管的一端通过竖向导管连接水泵的输出端，纵向主管的另一端设有堵头，所述每个横向支管的一端均设有电控阀门，每个横向支管上设有多个喷水口，所述水泵的输入端设置在水槽内；
所述马路渍水模拟平台包括模拟路面、位于模拟路面两侧的模拟路肩，所述模拟路面上设有通向水槽的模拟下水道，模拟下水道内设置有水流速传感器；
所述中心控制板的控制指令通信端连接控制器的控制指令通信端，所述控制器的各个电控阀门控制信号输出端连接对应电控阀门的控制信号输入端，控制器的流速信号输入端连接水流速传感器的信号输出端，控制器的水泵控制信号输出端连接水泵的控制信号输入端。
一种利用上述设备的城市渍水点模拟与数据采集方法，它包括如下步骤：
步骤1：根据实验需要，中心控制板向控制器发出指定雨量等级和指定雨量范围控制指令，控制器根据接收到的指定雨量等级控制指令控制水泵按指定流速将水槽中的水抽到纵向主管中，控制器根据接收到的指定雨量范围控制指令控制对应的电控阀门开启，开启的电控阀门对应的横向支管的喷水口喷出对应雨量等级的水；
步骤2：喷水口喷出的水，下在模拟路面和\或模拟路肩上，并最终通过模拟下水道流回到水槽中；
步骤3：模拟下水道中的水流速传感器实时感应水流速数据，并将水流速数据实时传输给控制器。
本发明通过水流速传感器与降雨装置测量渍水点的相关数据，结合现有的传感传输技术，处理器收集采取到的数据，并将数据反馈给实验人员，系统模型的运作过程能够直观地看出渍水区域渍涝范围、渍涝形成过程及走向。本发明通过中心控制板实行人机交互与控制，方便实验人员对影响因素更改，进行对城市渍水现象的进一步实验。控制器收集实验数据，并在云端服务器进行实验数据的存储，便于以后实验数据间的对比分析，从而找出深层次渍水原因。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中马路渍水模拟平台部分的结构示意图；
图3为本发明中电控部分的原理框图；
图4为本发明中纵向主管和多个横向支管部分的仰视图。
其中，1—框架、2—水槽、3—模拟下雨管路、3.1—纵向主管、3.2—横向支管、3.3—竖向导管、3.4—喷水口、3.5—堵头、4—马路渍水模拟平台、4.1—模拟路面、4.2—模拟路肩、4.3—挡板、4.4—模拟下水道、4.5—水流速传感器、4.6—窨井盖、5—水泵、6—控制器、7—中心控制板、8—电控阀门、9—风扇、10—云端服务器、11—挡风板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一种城市渍水点模拟与数据采集设备，如图1～4所示，它包括框架1、设置在框架1底部的水槽2、设置在框架1顶部的模拟下雨管路3、设置在框架1中部的马路渍水模拟平台4、设置在框架1上的水泵5和控制器6以及中心控制板7，其中，所述模拟下雨管路3包括竖向导管3.3、纵向主管3.1和多个横向支管3.2(本实施例设有6个横向支管3.2)，纵向主管3.1和多个横向支管3.2位于同一水平面内，每个横向支管3.2的一端分别连通纵向主管3.1上对应的支管连接口，每个横向支管3.2的另一端均设有堵头3.5，纵向主管3.1的一端通过竖向导管3.3、连接水泵5的输出端，纵向主管3.1的另一端设有堵头3.5，所述每个横向支管3.2的一端均设有电控阀门8，每个横向支管3.2上设有多个喷水口3.4(本实施例中每个横向支管3.2上并排设有6个喷水口3.4)，所述水泵5的输入端设置在水槽2内；
所述马路渍水模拟平台4包括模拟路面4.1、位于模拟路面4.1两侧的模拟路肩4.2，位于模拟路面4.1两端的挡板4.3，所述模拟路面4.1上设有通向水槽2的模拟下水道4.4，模拟下水道4.4内设置有水流速传感器4.5；
所述中心控制板7的控制指令通信端连接控制器6的控制指令通信端，所述控制器6的各个电控阀门控制信号输出端连接对应电控阀门8的控制信号输入端，控制器6的流速信号输入端连接水流速传感器4.5的信号输出端，控制器6的水泵控制信号输出端连接水泵5的控制信号输入端。
上述技术方案中，所述框架1顶部的前后左右四个侧面均设有挡风板11。任意一个挡风板11上设有风扇9，所述控制器6的风扇控制信号输出端连接风扇9的控制信号输入端，所述风扇9的出风口面向所述喷水口3.4。挡风板11用于防止实验室的室内侧风对本发明雨水模拟的影响。
上述技术方案中，水泵5的抽水功率用于控制降雨等级，风扇9用于控制模拟降雨时的风力条件，电控阀门8的开闭用于控制模拟降雨时的降雨范围。
上述技术方案中，所述模拟下水道4.4顶部设有窨井盖4.6，窨井盖4.6用于模拟真实路况，减小流入模拟下水道4.4的水流速。
上述技术方案中，每个横向支管3.2的喷水口3.4均朝下。喷水口3.4朝下能模拟降雨的自然下落过程。
上述技术方案中，它还包括云端服务器10，所述控制器6的远程数据通信端与云端服务器10的通信端之间无线通信连接。云端服务器10用于保存上述模拟数据，方便远端工作人员查询。
一种利用上述设备的城市渍水点模拟与数据采集方法，它包括如下步骤：
步骤1：根据实验需要，中心控制板7向控制器6发出指定雨量等级和指定雨量范围控制指令，控制器6根据接收到的指定雨量等级控制指令控制水泵5按指定流速将水槽2中的水抽到纵向主管3.1中，控制器6根据接收到的指定雨量范围控制指令控制对应的电控阀门8开启，开启的电控阀门8对应的横向支管3.2的喷水口3.4喷出对应雨量等级的水；
步骤2：喷水口3.4喷出的水，下在模拟路面4.1和\或模拟路肩4.2上，并最终通过模拟下水道4.4流回到水槽2中；
步骤3：模拟下水道4.4中的水流速传感器4.5实时感应水流速数据，并将水流速数据实时传输给控制器6。
上述技术方案的步骤1中，根据实验需要，中心控制板7还向控制器6发出指定风速等级控制指令，控制器6根据指定风速等级控制指令控制风扇9的功率，实现指定风速等级的模拟。
上述技术方案的步骤3中，控制器6将实时的指定雨量等级、指定雨量范围信息和指定风速等级信息传输给云端服务器10。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于，它包括框架(1)、设置在框架(1)底部的水槽(2)、设置在框架(1)顶部的模拟下雨管路(3)、设置在框架(1)中部的马路渍水模拟平台(4)、设置在框架(1)上的水泵(5)和控制器(6)以及中心控制板(7)，其中，所述模拟下雨管路(3)包括竖向导管(3.3)、纵向主管(3.1)和多个横向支管(3.2)，纵向主管(3.1)和多个横向支管(3.2)位于同一水平面内，每个横向支管(3.2)的一端分别连通纵向主管(3.1)上对应的支管连接口，每个横向支管(3.2)的另一端均设有堵头(3.5)，纵向主管(3.1)的一端通过竖向导管(3.3)连接水泵(5)的输出端，纵向主管(3.1)的另一端设有堵头(3.5)，所述每个横向支管(3.2)的一端均设有电控阀门(8)，每个横向支管(3.2)上设有多个喷水口(3.4)，所述水泵(5)的输入端设置在水槽(2)内；
所述马路渍水模拟平台(4)包括模拟路面(4.1)、位于模拟路面(4.1)两侧的模拟路肩(4.2)，所述模拟路面(4.1)上设有通向水槽(2)的模拟下水道(4.4)，模拟下水道(4.4)内设置有水流速传感器(4.5)；
所述中心控制板(7)的控制指令通信端连接控制器(6)的控制指令通信端，所述控制器(6)的各个电控阀门控制信号输出端连接对应电控阀门(8)的控制信号输入端，控制器(6)的流速信号输入端连接水流速传感器(4.5)的信号输出端，控制器(6)的水泵控制信号输出端连接水泵(5)的控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于：所述框架(1)顶部的前后左右四个侧面均设有挡风板(11)。
3.根据权利要求2所述的城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于：任意一个挡风板(11)上设有风扇(9)，所述控制器(6)的风扇控制信号输出端连接风扇(9)的控制信号输入端，所述风扇(9)的出风口面向所述喷水口(3.4)。
4.根据权利要求1所述的城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于：所述模拟下水道(4.4)顶部设有窨井盖(4.6)。
5.根据权利要求1所述的城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于：每个横向支管(3.2)的喷水口(3.4)均朝下。
6.根据权利要求1所述的城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于：它还包括云端服务器(10)，所述控制器(6)的远程数据通信端与云端服务器(10)的通信端之间无线通信连接。
7.根据权利要求1所述的城市渍水点模拟与数据采集设备，其特征在于：所述马路渍水模拟平台(4)还包括位于模拟路面(4.1)两端的挡板(4.3)。
8.一种利用权利要求1所述设备的城市渍水点模拟与数据采集方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：根据实验需要，中心控制板(7)向控制器(6)发出指定雨量等级和指定雨量范围控制指令，控制器(6)根据接收到的指定雨量等级控制指令控制水泵(5)按指定流速将水槽(2)中的水抽到纵向主管(3.1)中，控制器(6)根据接收到的指定雨量范围控制指令控制对应的电控阀门(8)开启，开启的电控阀门(8)对应的横向支管(3.2)的喷水口(3.4)喷出对应雨量等级的水；
步骤2：喷水口(3.4)喷出的水，下在模拟路面(4.1)和\或模拟路肩(4.2)上，并最终通过模拟下水道(4.4)流回到水槽(2)中；
步骤3：模拟下水道(4.4)中的水流速传感器(4.5)实时感应水流速数据，并将水流速数据实时传输给控制器(6)。
9.根据权利要求8所述的城市渍水点模拟与数据采集方法，其特征在于：所述步骤1中，根据实验需要，中心控制板(7)还向控制器(6)发出指定风速等级控制指令，控制器(6)根据指定风速等级控制指令控制风扇(9)的功率，实现指定风速等级的模拟。
10.根据权利要求9所述的城市渍水点模拟与数据采集方法，其特征在于：所述步骤3中，控制器(6)将实时的指定雨量等级、指定雨量范围信息和指定风速等级信息传输给云端服务器(10)。
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