CN108487369B - 一种初期雨水收集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种初期雨水收集系统，包括第一收集管、流量传感器、分流模块、第二收集管、收集池、污染检测模块及控制模块；本发明所提供的一种初期雨水收集系统能够根据地区情况自动控制其需要收集的初雨量，且在收集过程中系统能够不断的自我学习，动态修正收集量，使本发明所提供的系统可以用于污染程度不同的区域，且无序专业人员进行手动设置。
Description
技术领域
本发明涉及雨水处理领域，特别涉及一种初期雨水收集系统。
背景技术
由于降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染物质，直接排入雨水管道会造成一定的污染。
现有技术中已存在多种对于初雨的收集及净化的方案，然而，由于各地的路面污染度、大气污染度、人口密集度的不同，初雨中的污染物含量也不同；对于人口、污染较少的区局，由于其污染物含量较低，其需要收集的初雨量与城市地区、重工业地区相比，有较大差异，如果采用重污染地区的标准收集初雨量，则对于轻污染地区会造成净化资源的浪费；如按照轻污染的地区收集初雨量，则对于重污染地区会造成初雨净化不彻底的问题，使其水源遭到污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种初期雨水收集系统，能够根据地区情况自动控制其需要收集的初雨量。
本发明为实现上述目的采用以下的技术方案：
本发明提供了一种初期雨水收集系统，包括：第一收集管、流量传感器、分流模块、第二收集管、收集池、污染检测模块及控制模块；
其中，所述流量传感器设置在所述第一收集管中，所述第一收集管与所述分流模块的第一端相连，所述分流模块的第二端与所述第二收集管相连，所述分流模块的第三端与所述收集池相连，所述污染检测模块设置在所述收集池内，所述流量传感器及所述污染检测模块的输出端均与所述控制模块的输入端相连，所述分流模块的控制端与所述控制模块的输出端相连；
所述第一收集管用于收集地面降雨；
所述流量传感器用于实时获取降雨收集管中的雨水径流量；
所述流量传感器还用于将所获取到的雨水径流量发送给所述控制模块；
所述分流模块在初始状态下用于将第一收集管中的雨水引入收集池中；
所述污染检测模块用于实时检测所述收集池中的雨水污染物浓度；
所述污染检测模块还用于将所获取的污染物浓度发送给所述控制模块；
所述控制模块用于根据获取到的雨水径流量及污染物浓度向所述分流模块发送控制指令；
所述分流模块还用于根据所接收到的控制指令将第一收集管中的雨水引入第二收集管中。
在本发明一实施例中，所述控制模块包括雨水径流量获取模块，污染物浓度获取模块，曲线生成模块，运算模块及发送模块；
所述雨水径流量获取模块用于获取所述流量传感器发送的雨水径流量；
所述污染物浓度获取模块用于实时获取所述雨水污染物浓度；
所述曲线生成模块用于根据所述雨水污染物浓度生成雨水污染度曲线；
所述运算模块用于计算所述雨水污染物曲线的斜率；
当所述运算模块判断所述雨水径流量小于预设径流量，且所述雨水污染物曲线斜率小于零，且所述斜率的绝对值不小于预设斜率值时；
所述发送模块用于向所述分流模块发送控制指令。
在本发明一实施例中，当所述运算模块判断所述斜率小于零，且绝对值不小于预设斜率值时，所述雨水径流量获取模块获取此时的雨水径流量，并根据所获取的雨水径流量更新所述预设径流量；
所述发送模块向所述分流模块发送控制指令。
在本发明一实施例中，当所述运算模块判断所述雨水径流量不小于预设径流量、且所述雨水污染物曲线斜率小于零、且所述斜率的绝对值小于预设斜率值时；
所述运算模块还用于计算所述雨水径流量小于预设径流量时的雨水污染物曲线的平均斜率及平均污染物浓度；
当所述运算模块判断所述平均斜率不大于预设变化率，且所述平均污染物浓度小于预设浓度时；
所述发送模块向所述分流模块发送控制指令。
进一步的，在本发明一实施例中，所述控制模块还包括存储模块；
所述存储模块用于存储所述曲线生成模块生成的雨水污染度曲线；
当所述运算模块判断所述平均斜率大于预设变化率，或所述平均污染物浓度不小于预设浓度时；
所述运算模块还用于获取所述存储模块中存储的最近一次的雨水污染度曲线，记为预估曲线；
所述运算模块还用于获取所述预估曲线上斜率小于零，且斜率的绝对值不小于预设斜率值，且雨水径流量最小的点所对应的污染物浓度值，记为预估浓度值；
当所述污染物浓度获取模块所获取到的雨水污染物浓度不大于所述预估浓度值时；
所述发送模块用于向所述分流模块发送控制指令。
在本发明一实施例中，所述第二收集管的另一端与雨水排放系统相连。
在本发明一实施例中，所述污染检测模块包括浊度检测装置、酸碱度检测装置、电磁流量计、总磷浓度传感器及总氮浓度传感器中的一种或多种。
在本发明一实施例中，所述控制模块包括单片机或中央处理器。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种初期雨水收集系统，能够根据地区情况自动控制其需要收集的初雨量，且在收集过程中系统能够不断的自我学习，动态修正收集量，使本发明所提供的系统可以用于污染程度不同的区域，且无序专业人员进行手动设置。
附图说明
图1为本发明一实施例中一种初期雨水收集系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例中所述初期雨水收集系统所生成的雨水污染物浓度曲线图；
图3为本发明另一实施例中所述初期雨水收集系统所生成的雨水污染物浓度曲线图；
图4为本发明又一实施例中所述初期雨水收集系统所生成的雨水污染物浓度曲线图；
图5为本发明再一实施例中所述初期雨水收集系统所生成的雨水污染物浓度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明做进一步说明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明提供了一种初期雨水收集系统，包括第一收集管100、流量传感器200、分流模块300、第二收集管400、收集池500、污染检测模块600及控制模块700；
其中，流量传感器200设置在第一收集管100中，第一收集管100与分流模块300的第一端相连，分流模块300的第二端与第二收集管400相连，分流模块300的第三端与收集池500相连，污染检测模块600设置在收集池500内，流量传感器200及污染检测模块600的输出端均与控制模块700的输入端相连，分流模块300的控制端与控制模块700的输出端相连；
第一收集管100用于收集地面降雨；
流量传感器200用于实时获取降雨收集管中的雨水径流量；
流量传感器200还用于将所获取到的雨水径流量发送给控制模块700；
分流模块300在初始状态下用于将第一收集管100中的雨水引入收集池500中；
污染检测模块600用于实时检测收集池500中的雨水污染物浓度；
污染检测模块600还用于将所获取的污染物浓度发送给控制模块700；
控制模块700用于根据获取到的雨水径流量及污染物浓度向分流模块300发送控制指令；
分流模块300还用于根据所接收到的控制指令将第一收集管100中的雨水引入第二收集管400中。
在本发明一实施例中，所述控制模块700包括雨水径流量获取模块，污染物浓度获取模块，曲线生成模块，运算模块及发送模块；
所述雨水径流量获取模块用于获取所述流量传感器发送的雨水径流量；
所述污染物浓度获取模块用于实时获取所述雨水污染物浓度；
所述曲线生成模块用于根据所述雨水污染物浓度生成雨水污染度曲线；
所述运算模块用于计算所述雨水污染物曲线的斜率；
当所述运算模块判断所述雨水径流量小于预设径流量，且所述雨水污染物曲线斜率小于零，且所述斜率的绝对值不小于预设斜率值时；
所述发送模块用于向所述分流模块发送控制指令。
具体的，在本发明一具体应用场景中，所述控制模块700为单片机，所述单片机中存储有可执行代码，所述雨水径流量获取模块、污染物浓度获取模块、曲线生成模块、运算模块及发送模块的功能通过所述可执行代码实现；
控制模块700根据流量传感器200发送的雨水径流量及污染检测模块600发送的雨水污染物浓度实时生成雨水污染物浓度曲线，最终形成如如图2所示的雨水污染物浓度曲线；
同时控制模块700每接收到一次雨水径流量及雨水污染物浓度数据，即计算一次所述雨水污染物浓度曲线的瞬时斜率；
当控制模块700接收到A点的数据时，控制模块700判断此时A点的雨水径流量小于预设径流量，且雨水污染物浓度曲线在A点的切线斜率小于0，且该切线斜率的绝对值不小于预设斜率值；则控制模块700判断此时已度过降雨初期，之后的雨水不会对自然水体环境造成恶劣影响，因此控制模块700控制分流模块300将第一收集管100中的雨水通过第二收集管400引入雨水排放系统。
在本发明一实施例中，当所述运算模块判断所述斜率小于零，且绝对值不小于预设斜率值时，所述雨水径流量获取模块获取此时的雨水径流量，并根据所获取的雨水径流量更新所述预设径流量；
所述发送模块向所述分流模块发送控制指令。
在本发明另一具体应用场景中，对于污染较严重的区域、或污染物随季节变化大的区域，采用统一的预设径流量，往往不能达到较好的初期雨水收集效果，因此，控制模块700需要及时的调整合适的预设径流量；
具体的，如图3所示的雨水污染物浓度曲线，当控制模块700获取到B点的数据时，控制模块700判断此时B点的雨水径流量不小于预设径流量，且雨水污染物浓度曲线在B点的切线斜率不小于0，则控制模块700判断该地区污染程度上升，原预设径流量已无法实现良好的初期雨水收集效果，控制模块700继续控制分流模块300将第一收集管100中的雨水引入收集池500中；当控制模块700获取的C点的数据时，控制模块700判断雨水污染物浓度曲线在C点的切线斜率小于0，且该切线斜率的绝对值不小于预设斜率值，则控制模块700根据C点的雨水径流量更新预设径流量，同时控制分流模块300将第一收集管100中的雨水通过第二收集管400引入雨水排放系统。
在本发明一实施例中，当所述运算模块判断所述雨水径流量不小于预设径流量、且所述雨水污染物曲线斜率小于零、且所述斜率的绝对值小于预设斜率值时；
所述运算模块还用于计算所述雨水径流量小于预设径流量时的雨水污染物曲线的平均斜率及平均污染物浓度；
当所述运算模块判断所述平均斜率不大于预设变化率，且所述平均污染物浓度小于预设浓度时；
所述发送模块向所述分流模块发送控制指令。
在本发明另一具体应用场景中，对于降雨情况随季节变化明显的地区，在雨量较小时，其雨水的初期冲刷效果不明显，从而造成雨水污染物浓度曲线的变化较为平缓，如图4的雨水污染物浓度曲线，当控制模块700获取到D点的数据时，控制模块700判断D点的雨水径流量小于预设径流量，且雨水污染物浓度曲线在D点的切线斜率小于0，且该切线斜率的绝对值小于预设斜率值，则控制模块700判断此次降雨的冲刷效果不明显，控制模块700计算所述雨水污染物浓度曲线在原点到D点之间曲线的平均斜率及平均污染物浓度；控制模块700判断所述平均斜率不大于预设变化率，且所述平均污染物浓度小于预设浓度，即此次降雨所冲刷的污染物较少，可以直接排放到自然水体中，则控制模块700控制分流模块300将第一收集管100中的雨水通过第二收集管400引入雨水排放系统。
进一步的，在本发明一实施例中，所述控制模块还包括存储模块；
所述存储模块用于存储所述曲线生成模块生成的雨水污染度曲线；
当所述运算模块判断所述平均斜率大于预设变化率，或所述平均污染物浓度不小于预设浓度时；
所述运算模块还用于获取所述存储模块中存储的最近一次的雨水污染度曲线，记为预估曲线；
所述运算模块还用于获取所述预估曲线上斜率小于零，且斜率的绝对值不小于预设斜率值，且雨水径流量最小的点所对应的污染物浓度值，记为预估浓度值；
当所述污染物浓度获取模块所获取到的雨水污染物浓度不大于所述预估浓度值时；
所述发送模块用于向所述分流模块发送控制指令。
在本发明另一具体应用场景中，对于一些雨水初期冲刷效果不明显的重污染地区，如图5所示，当控制模块700获取到E点的数据时，控制模块700判断E点的雨水径流量小于预设径流量，且雨水污染物浓度曲线在E点的切线斜率小于0，且该切线斜率的绝对值小于预设斜率值，则控制模块700判断此次降雨的冲刷效果不明显，控制模块700计算所述雨水污染物浓度曲线在原点到E点之间曲线的平均斜率及平均污染物浓度；控制模块700判断所述平均斜率不大于预设变化率，但所述平均污染物浓度不小于预设浓度；此时，控制模块700读取存储器中存储的最近一次的雨水污染度曲线，如图2所示的曲线，控制模块700获取其雨水污染物浓度曲线的切线斜率小于0，且该切线斜率的绝对值不小于预设斜率值，雨水径流量值最小的点为A点，则控制模块700获取A点的污染物浓度值记为预估浓度值；当到F点的数据时，控制模块700判断F点的污染物浓度不大于所述预估浓度值，则控制模块700判断此时已度过降雨初期，之后的雨水不会对自然水体环境造成恶劣影响，因此控制模块700控制分流模块300将第一收集管100中的雨水通过第二收集管400引入雨水排放系统。
在本发明一实施例中，所述第二收集管400的另一端与雨水排放系统相连。
在本发明一实施例中，所述污染检测模块600包括浊度检测装置、酸碱度检测装置、电磁流量计、总磷浓度传感器及总氮浓度传感器中的一种或多种。
显然，上述实施例仅仅是为了更清楚的表达本发明技术方案所作的举例，而非对本发明实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，在不脱离本发明构思的前提下，这些都属于本发明的保护范围。因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种初期雨水收集系统，其特征在于，包括：第一收集管、流量传感器、分流模块、第二收集管、收集池、污染检测模块及控制模块；
其中，所述流量传感器设置在所述第一收集管中，所述第一收集管与所述分流模块的第一端相连，所述分流模块的第二端与所述第二收集管相连，所述分流模块的第三端与所述收集池相连，所述污染检测模块设置在所述收集池内，所述流量传感器及所述污染检测模块的输出端均与所述控制模块的输入端相连，所述分流模块的控制端与所述控制模块的输出端相连；
所述第一收集管用于收集地面降雨；
所述流量传感器用于实时获取降雨收集管中的雨水径流量；
所述流量传感器还用于将所获取到的雨水径流量发送给所述控制模块；
所述分流模块在初始状态下用于将第一收集管中的雨水引入收集池中；
所述污染检测模块用于实时检测所述收集池中的雨水污染物浓度；
所述污染检测模块还用于将所获取的污染物浓度发送给所述控制模块；
所述控制模块用于根据获取到的雨水径流量及污染物浓度向所述分流模块发送控制指令；
所述分流模块还用于根据所接收到的控制指令将第一收集管中的雨水引入第二收集管中；
所述控制模块包括雨水径流量获取模块，污染物浓度获取模块，曲线生成模块，运算模块及发送模块；
所述雨水径流量获取模块用于获取所述流量传感器发送的雨水径流量；
所述污染物浓度获取模块用于实时获取所述雨水污染物浓度；
所述曲线生成模块用于根据所述雨水污染物浓度生成雨水污染度曲线；
所述运算模块用于计算所述雨水污染物曲线的斜率；
当所述运算模块判断所述雨水径流量小于预设径流量，且所述雨水污染物曲线斜率小于零，且所述斜率的绝对值不小于预设斜率值时；
所述发送模块用于向所述分流模块发送控制指令。
2.如权利要求1所述的一种初期雨水收集系统，其特征在于，当所述运算模块判断所述斜率小于零，且绝对值不小于预设斜率值时；
所述雨水径流量获取模块获取此时的雨水径流量，并根据所获取的雨水径流量更新所述预设径流量；
所述发送模块向所述分流模块发送控制指令。
3.如权利要求1所述的一种初期雨水收集系统，其特征在于，当所述运算模块判断所述雨水径流量不小于预设径流量、且所述雨水污染物曲线斜率小于零、且所述斜率的绝对值小于预设斜率值时；
所述运算模块还用于计算所述雨水径流量小于预设径流量时的雨水污染物曲线的平均斜率及平均污染物浓度；
当所述运算模块判断所述平均斜率不大于预设变化率，且所述平均污染物浓度小于预设浓度时；
所述发送模块向所述分流模块发送控制指令。
4.如权利要求3所述的一种初期雨水收集系统，其特征在于，所述控制模块还包括存储模块；
所述存储模块用于存储所述曲线生成模块生成的雨水污染度曲线；
当所述运算模块判断所述平均斜率大于预设变化率，或所述平均污染物浓度不小于预设浓度时；
所述运算模块还用于获取所述存储模块中存储的最近一次的雨水污染度曲线，记为预估曲线；
所述运算模块还用于获取所述预估曲线上斜率小于零，且斜率的绝对值不小于预设斜率值，且雨水径流量最小的点所对应的污染物浓度值，记为预估浓度值；
当所述污染物浓度获取模块所获取到的雨水污染物浓度不大于所述预估浓度值时；
所述发送模块用于向所述分流模块发送控制指令。
5.如权利要求1所述的一种初期雨水收集系统，其特征在于，所述第二收集管的另一端与雨水排放系统相连。
6.如权利要求1所述的一种初期雨水收集系统，其特征在于，所述污染检测模块包括浊度检测装置、酸碱度检测装置、电磁流量计、总磷浓度传感器及总氮浓度传感器中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种初期雨水收集系统，其特征在于，所述控制模块包括单片机或中央处理器。
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