CN107218554A - 雨水发电及土壤回灌照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雨水发电及土壤回灌照明装置，包括固定于地面上的照明底座，照明底座上安装有竖直的支撑杆，支撑杆顶部设置有上部开口的圆弧形集水装置，集水装置外侧面上安装有照明装置，支撑杆内部为中空结构，中空结构中由上至下依次设置有雨水过滤器、水位传感器、U型排水管路、水力发电装置和控制及储电装置；支撑杆与照明底座连接处设有与支撑杆内部输水管路联通的灌溉装置，支撑杆中空结构底部联通至地面，支撑杆中空结构中的输水管路的末端与延伸至地面以下的土壤中的回灌装置连通。该装置不仅节约水资源，还可以节约产电能，保护地下水资源，同时该发明本身是照明装置，不会影响占地面积，一举多得，该发明原理简单，实用性强。

Description

雨水发电及土壤回灌照明装置

技术领域

本发明涉及一种城市能源保护及利用领域，尤其是发明一种利用雨水发电及土壤回灌照明装置。

背景技术

目前，近年来，由于地面水源污染及人们大量开采地下水,因此使地下水资源急剧减少、地下水位逐年降低。区域性地下水位下降导致海水入侵、耕地盐碱化、植被干枯和荒漠化等自然灾害。另外城市区域硬地化，地表径流增加，参与自然循环地下水量大大减少。地下水不能及时得到补充，使得城市地质结构发生了显著变化，地下储水空间缺乏水体的支撑而萎缩，使土壤中的土石层在重力作用下往下沉，使地面建筑工程出现安全隐患；在雨季，由于降水储水漏斗的减少，致使地下水资源不断减少，直至枯竭。同时，由于城市路面硬化、不渗水，造成严重的洪涝灾害。雨水白白流走既增加了排洪排涝的压力，又使得大量水资源浪费。为了合理利用降水能源，我们应该居安思危，提出合理的集水、节水措施，保护城市地下水资源具有重要意义。

利用大气降水进行发电，将其电能供应路灯照明。其中国内的发电路灯多数是利用风能源及太阳光能源的，例如中国专利2016100086073“一种自发电路灯”是利用太阳能进行发电照明的。中国专利2014108194132“一种新型风力涡轮发电路灯”是利用风能进行发电。中国专利是利用2014106150801“一种基于风光一体发电路灯的供电电网并网发电的方法”是利用风能和太阳能两种能源进行发电。风能和太阳能是当前自动发电的主要能源，但是利用雨水进行发电的装置鲜有发现，因此，利用下雨的势能进行自发发电是本发明的重要特点。

关于土壤水分回灌装置的研究，国内专利多数是地下水的回灌装置，例如中国专利2014104654283“智能型地下水抽取及回灌装置”，该专利是利用地下水进行抽取和回灌的装置，研究对象是地下水，对于雨水的利用没有涉及。对于土壤的回灌装置研究较少，尤其是利用雨水向土壤中回灌装置鲜有发现。因此，利用发电后的雨水进行土壤回灌保护地下水资源是本发明的另外一重要特点。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种雨水发电及土壤回灌照明装置，该装置不仅节约水资源，还可以节约产电能，保护地下水资源，同时该发明本身是照明装置，不会影响占地面积，一举多得，该发明原理简单，实用性强。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种雨水发电及土壤回灌照明装置，包括固定于地面上的照明底座，照明底座上固定安装有竖直设置的支撑杆，支撑杆顶部设置有上部开口的圆弧形集水装置，集水装置外侧面上安装有照明装置，支撑杆内部为中空结构，中空结构中由上至下依次设置有雨水过滤器、水位传感器、U型排水管路、水力发电装置和控制及储电装置；支撑杆与照明底座连接处侧面设置有与支撑杆内部输水管路联通的灌溉装置，支撑杆中空结构底部联通至地面，支撑杆中空结构中的输水管路的末端与延伸至地面以下的土壤中的回灌装置连通。

所述集水装置为圆弧形槽沟，其底部有排水口，排水口处设置雨水过滤器。集水装置的形状是圆弧形，以增大其表面积，确保收集足够多的雨水，雨水在重力作用下流入雨水过滤装置。

所述雨水过滤器与U型排水管路上端口相连通，且连接处设置有输水开关。雨水过滤器主要过滤雨水中的泥沙颗粒等杂物。U型排水管路降低雨水的指向性，确保雨水能够准确流入水力发电装置，防止雨水流出水力发电装置，影响雨水正常发电。

所述U型排水管路的末端与水力发电装置相对应，且两者之间有间隔。水力发电装置水流经过发电机进行发电，将水流的动能转换成电能，确保所发的电能能够满足照明的需求。

所述水力发电装置和控制及储电装置通过导电线路连接。控制及储电装置根据传感器的变化发出信号，实现对其它装置的控制，同时对发电装置发的电能进行储存，供应照明装置所使用的电能。

所述控制及储电装置通过导电线路分别与照明装置、光感应传感器、水位传感器、输水开关、灌溉装置、回灌装置和湿度传感器相连。水位传感器主要根据雨水水位高低调节U形管道的开关，当水位高时，将两个U形管道都打开，调节U型管道的雨水量；当水位低时，关闭开关，减少管道内的水量。

所述地面下部土壤中的回灌装置的旁边设置有湿度传感器。土壤湿度传感器监测土壤中水分的变化，基于观测数据发出信号，调节回灌装置或者灌溉装置中水量大小，向土壤中进行灌溉或者回灌，保持土壤中水分的稳定性。

回灌装置到达地下0.4m以下土壤输水管路，根据深部土壤中水分的多少，调节水量，向深部土壤中进行灌溉，确保深部土壤含水量处于正常状态。

所述水力发电装置的出水口与中空结构中的输水管路连通，输水管路分别与灌溉装置和回灌装置连接。灌溉装置根据地表0.4m以上的土壤含水的多少，调节灌溉水量，确保地表上种植的植物正常生长。

所述照明装置上设有光感应传感器开关。照明装置在夜晚通电后能够照明马路边事物；光感应传感器开关根据外界的光线强度发出信号，将照明装置电路接通或者关闭，在白天时将照明电路关闭，在夜晚时将照明电路开通。

照明装置支撑杆主要支撑雨水收集装置和照明装置的重量，要求支撑杆有足够的高度，确保照明装置照明周围一定距离的事物。

所述照明底座通过固定螺母固定于土壤中，确保照明装置的稳定性，保障路人的生命安全。

本发明的有益效果是，利用积水装置收集雨水能源，结合控制系统调节流出雨水量，通过雨水过滤装置将雨水过滤，结合U型排水管道装置，增加雨水流动的指向性，确保雨水准确流入发电装置，实现雨水的发电功能。发电完成后的雨水通过控制系统的调节，选择灌溉装置或回灌装置，将发电后的水进行灌溉或者回灌，保持土壤中水分的稳定性，防治地下水下降，保障地下水资源。该装置不仅节约水资源，还可以节约产电能，保护地下水资源，同时该发明本身是照明装置，不会影响占地面积，一举多得，该发明原理简单，实用性强。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是控制及储电装置示意图；

其中1.照明装置， 2.光感应传感器，3.雨水过滤器， 4.水位传感器， 5.U型排水管路，6.水力发电装置，7.控制及储电装置，701.照明控制线路， 702.发电控制线路， 703.水位控制线路， 704.灌溉控制线路， 705.回灌控制线路，8.湿度传感器，9.照明底座，10.固定螺母，11.土壤，12.回灌装置，13.输水管路，14.灌溉装置，15.支撑杆，16输水开关，17.集水装置。

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，雨水发电及土壤回灌照明装置，包括固定于地面上的照明底座9，照明底座9通过固定螺母10固定于土壤11中，确保照明装置1的稳定性，保障路人的生命安全。

照明底座9上固定安装有竖直设置的支撑杆15，照明装置支撑杆15主要支撑集水装置17和照明装置1的重量，要求支撑杆15有足够的高度，确保照明装置1照明周围一定距离的事物。

支撑杆15顶部设置有上部开口的圆弧形集水装置17，集水装置17为圆弧形槽沟，其底部有排水口，排水口处设置雨水过滤器3，雨水过滤器3为网格状结构。集水装置17的形状是圆弧形，以增大其表面积，确保收集足够多的雨水，雨水在重力作用下流入雨水过滤器3。

集水装置17外侧面上安装有照明装置1，照明装置1上设有光感应传感器2。照明装置1在夜晚通电后能够照明马路边事物；光感应传感器2根据外界的光线强度发出信号，将照明装置1电路接通或者关闭，在白天时将照明电路关闭，在夜晚时将照明电路开通。

支撑杆15内部为中空结构，中空结构中由上至下依次设置有雨水过滤器3、水位传感器4、U型排水管路5、水力发电装置6和控制及储电装置7。

雨水过滤器3与U型排水管路5上端口相连通，且连接处设置有输水开关16，输水开关为电动开关，由控制及储电装置7控制。雨水过滤器3主要过滤雨水中的泥沙颗粒等杂物。U型排水管路5降低雨水的指向性，确保雨水能够准确流入水力发电装置6，防治雨水流出发电装置6，影响雨水正常发电。

U型排水管路5的末端与水力发电装置6相对应，且两者之间有间隔。水力发电装置6水流经过发电机进行发电，将水流的动能转换成电能，确保所发的电能能够满足照明的需求。

水力发电装置6和控制及储电装置7通过导电线路连接。控制及储电装置7根据传感器的变化发出信号，实现对其它装置的控制，同时对水力发电装置6发的电能进行储存，供应照明装置1所使用的电能。

水力发电装置6的出水口与中空结构中的输水管路13连通，输水管路13分别与灌溉装置14和回灌装置12连接。

控制及储电装置7通过导电线路分别与照明装置1、光感应传感器2、水位传感器4、输水开关16、灌溉装置14、回灌装置12、湿度传感器8相连。

水位传感器4主要根据雨水水位高低调节U形管道的输水开关16，当水位高时，将两个U形管道都打开，调节U型管道的雨水量；当水位低时，关闭开关，减少管道内的水量。

支撑杆15与照明底座9连接处侧面设置有与支撑杆15内部输水管路13联通的灌溉装置14，灌溉装置14位于地面以上，灌溉装置包括输水管和设置于其上的电动阀门，电动阀门由控制及储电装置7控制。灌溉装置14根据地表深度0.4m以上的土壤含水的多少，调节灌溉水量，确保地表上种植的植物正常生长。

支撑杆中空结构底部联通至地面，支撑杆中空结构中的输水管路13的末端与延伸至地面以下的土壤中的回灌装置12连通，回灌装置12主要包括延伸至土壤中的输水管，输水管上设置有电动开关，电动开关由控制及储电装置7控制，输水管上设置多个出水孔。回灌装置12到达地下0.4m以下土壤输水管路，根据深部土壤中水分的多少，调节水量，向深部土壤中进行灌溉，确保深部土壤含水量的处于正常状态。

地面下部土壤中的回灌装置12的旁边设置有湿度传感器8。土壤湿度传感器8监测土壤中水分的变化，基于观测数据发出信号，调节回灌装置或者灌溉装置中水量大小，向土壤中进行灌溉或者回灌，保持土壤中水分的稳定性。

在使用该装置时，首先将该装置通过照明底座9，使用固定螺母10将其固定于土壤11中，通过支撑管15的支撑，照明装置1能够正常照明，集水装置17能够收集足够多的雨水。

当下雨时候，雨水经过集水装置17后，在重力的作用下，流入雨水过滤器3，经过雨水过滤器3的过滤后，滤掉雨水中的杂质，进入U型排水管路5，在U型排水管路5的作用下，使雨水的流速稳定，确保雨水能够准确流入水力发电装置6。当下雨量过大时，通过水位传感器4可以监测过滤后的雨水水位，当超过雨水量最大阈值时，经过控制及储电装置7中的水位控制线路703发生信号，打开输水开关16，加快U型排水管路5中雨水的流量。雨水流入水力发电装置6后，经过控制及储电装置7中发电控制线路702发出信号，控制水力发电装置6进行雨水发电，水力发电装置6发电后电能在控制及储电装置7中进行储能。当夜晚时，通过光感应传感器2感应外界的光线强度，当光强度低于最小阈值时，控制及储电装置7通过照明控制线路701发出信号将照明装置1打开，控制及储电装置7的电能供应照明装置1照明，满足路边正常的照明需求。

雨水在水力发电装置6发电后，经过输水管路13输送，雨水流入灌溉装置14和土壤11中。根据湿度传感器8在地表0.4m以上土壤11中水分的监测数据结果，控制及储电装置7通过灌溉控制线路704发出信号，调节雨水流入灌溉装置14的流量，对地表生长的植物进行灌溉，满足植物正常生长需求。根据湿度传感器8在地表深度0.4 m以下土壤11中水分的监测数据结果，控制及储电装置7通过回灌控制线路705发出信号，调节回灌装置12中雨水量，对地表深度0.4m以下的土壤11进行回灌，确保土壤11中水分的正常，以达到保护地下水的目的。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，包括固定于地面上的照明底座，照明底座上固定安装有竖直设置的支撑杆，支撑杆顶部设置有上部开口的圆弧形集水装置，集水装置外侧面上安装有照明装置，支撑杆内部为中空结构，中空结构中由上至下依次设置有雨水过滤器、水位传感器、U型排水管路、水力发电装置和控制及储电装置；支撑杆与照明底座连接处侧面设置有与支撑杆内部输水管路联通的灌溉装置，支撑杆中空结构底部联通至地面，支撑杆中空结构中的输水管路的末端与延伸至地面以下的土壤中的回灌装置连通。

2.如权利要求1所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述集水装置为圆弧形槽沟，其底部有排水口，排水口处设置雨水过滤器。

3.如权利要求1所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述雨水过滤器与U型排水管路上端口相连通，且连接处设置有输水开关。

4.如权利要求1所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述U型排水管路的末端与水力发电装置相对应，且两者之间有间隔。

5.如权利要求1所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述水力发电装置和控制及储电装置通过导电线路连接。

6.如权利要求1所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述水力发电装置的出水口与中空结构中的输水管路连通，输水管路分别与灌溉装置和回灌装置连接。

7.如权利要求3所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述地面下部土壤中的回灌装置的旁边设置有湿度传感器。

8.如权利要求7所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述照明装置上设有光感应传感器。

9.如权利要求8所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述控制及储电装置通过导电线路分别与照明装置、光感应传感器、水位传感器、输水开关、灌溉装置、回灌装置和湿度传感器相连。

10.如权利要求1所述的雨水发电及土壤回灌照明装置，其特征是，所述照明底座通过固定螺母固定于土壤中。