CN109056888A - 一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明设计了一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,包括立柱、底部固定盘、顶罩,其中立柱内部中空,用于存储雨水,立柱顶部设置顶罩,底部设置底部固定盘,所述顶罩为漏斗状,下部开设漏水孔,并与立柱内部空间连通,且在顶罩的内表面铺设弧形的光伏板;所述立柱的顶端内部设置分流漏斗;在立柱内部设置有从下而上的上水管;该装置设置有控制器和蓄电池,蓄电池连接光伏板,并为电磁水阀和驱动装置供电;在顶罩的漏水孔上方设置顶遮盖。该装置融合了光伏发电和雨水收集的功能,节能环保,增加装置的有效使用时间以及使用状态,提高装置本身的使用价值,另外,该装置方便运输,易拆装,故障率低,维护周期长,可以使用于多种环境。

Description

一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置
技术领域
本发明涉及一种雨水收集装置,具体为一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置。
背景技术
随着人类活动的不断增加,自然资源在不断减少的同时也在不断遭受破坏,为了人类的长远发展,保证人类的生存环境不再恶化,全球都在提倡可持续发展,开发新能源,节省水资源,节能环保。目前,人们在新能源的开发上主要表现在风能、太阳能和水利发电上,而且在这几方面也取得一些成就;对于水资源的节省上,目前主要体现在减少排污、保护水资源上。然而,对于自然降水,人们的利用还不是很多。一方面由于雨水本身不能饮用,另一方面,雨水通过渗透作用,会成为地下水,或者通过蒸发作用重新形成将水。然而,对于人烟稀少的地区,基础建设不完善,对于这里的植被,人们如果采用人工浇灌,需要增加设备投入,同时也需要引入水源,与节能环保的理念相悖。对于现在的光伏产业设备,只有在晴天的时候可以使用,雨天的时候,由于没有太阳,光伏板便不能再用,如果光伏设备可以在雨天收集雨水,那么不仅可以对雨水进行收集利用,还可以增加光伏设备的附加使用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,除了可以利用光伏发电装置,在晴天时进行发电,还能在雨天进行雨水收集利用,达到对降雨进行有效利用的目的,即解决了偏远地区的植物灌溉的问题,且节能环保。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,包括立柱、底部固定盘、顶罩,其中立柱内部中空,用于存储雨水,立柱顶部设置顶罩,底部设置底部固定盘。所述顶罩为漏斗状,下部开设漏水孔,并与立柱内部空间连通,且在顶罩的内表面铺设弧形的光伏板;在顶罩的中部安装有可以做圆周转动的擦拭装置,用于定期清理光伏板;所述立柱的顶端内部设置分流漏斗,该分液漏斗的下端口设置电磁水阀,其侧面设置外接浇水管,该外接浇水管延伸至立柱外侧;在立柱内部设置有从下而上的上水管,该上水管的下部设置水泵,上部连通分流漏斗,且上水管上端口的位置高于外接浇水管的上端口;该装置设置有控制器和蓄电池,蓄电池连接光伏板,并为电磁水阀和驱动装置供电,所述控制器控制电磁水阀和驱动装置;在顶罩的漏水孔上方设置顶遮盖,该顶遮盖卡在擦拭装置上,并随擦拭装置一起转动。
在上述技术方案中,漏斗状顶罩一方面可以增加雨水的汇聚量,使更多的雨水可以用于浇灌和被存储,满足用水需求,而且既可以通过外接浇水管直接进行浇灌,又可以在缺水的时候利用蓄积的水进行补水浇灌。设置在顶罩内壁的光伏板则可以在晴天的时候利用太阳光发电,这样一来,该装置就可以在晴天和雨天都能够使用,完成光伏发电和雨水收集的装置的融合,节省设备投入资本。
优选地,所述擦拭装置包括清扫装置和驱动装置,其中清扫装置包括两部分,两部分之间通过中部连接架连接,并呈“V”型设置,清扫装置平行于顶罩内部的光伏板,其且清扫装置贴近光伏板的一面设置清扫刷;所述驱动装置位于顶罩的底部,在立柱顶端端面上设置支撑架,所述驱动装置安装在该支撑架上。该装置中的光伏板为弧面,其表面整体为倒置的锥状,“V”型清扫装置正好与光伏板的表面贴合,通过转动就能实现自动清理光伏板表面灰尘的目的,保持光伏板表面的清洁,保证光能的高效转化率。
优选地,所述清扫装置的上端和下端分别设置上支撑轮和下支撑轮,上支撑轮直接压在顶罩上部边沿,顶罩底部设置下环形轨,所述下支撑轮压在下环形轨上。上支撑轮和下支撑轮用于给清扫装置提供着力点,这可以使清扫装置的转动更加平稳,避免清扫装置在使用过程中发生弯曲,影响其正常运转。
优选地,在顶罩的顶部边沿设置卡沿,相应地在清扫装置的前端部设置上卡头,该上卡头卡在卡沿的下方。卡沿用于对清扫装置进行限制,避免清扫装置因外力的作用而向上翘起,使清扫刷与光伏板始终保持良好接触,保证清洁效果。
优选地,该装置中的立柱上设置溢流管,溢流管的上端口连通立柱的内部,且溢流管的上端口的高度低于电磁水阀的高度;所述溢流管的下部向下延伸,且其出水口远离底部固定盘。该装置中立柱的蓄水空间有限,当雨水足够多时,多余的雨水会从溢流管流出来,这不仅可以不会超出立柱的蓄水范围,而且当溢流管的上端口的高度低于电磁水阀的高度时,雨水不会淹没电磁水阀,降低电磁水阀的故障率。
优选地,所述立柱下方连接设置地下蓄水仓,所述水泵位于该地下蓄水仓中,且地下蓄水仓位于地面以下。增加蓄水仓,可以增加该装置的蓄水量,同时,设置在地面以下的蓄水仓可以用于降低该装置整体的重心,有利于该装置保持的稳定性。
优选地,所述立柱的顶部开口处设置上安装盘,在顶罩的下部的漏水孔边缘设置安装螺栓,且顶罩通过安装螺栓安装在安装盘上。顶罩与立柱采用可拆卸式安装,这样不仅便于后期维修,而且方便该装置的运输与拆装。
优选地,所述外接浇水管的外端口位于立柱的上部,且在外端口连接下软管。外接浇水管用于直接将汇聚的雨水引流到需要灌溉的地方。设置下软管可以将水引流到不同高度,这可以用于立体种植的灌溉,同时也可以根据具体需要将水引流到相邻的地方进行灌溉。
优选地,所述底部固定盘下部设置固定水泥桩,该固定水泥柱包括内部钢筋架和凝土,在固定水泥桩上部固定设置固定螺栓,所述底部固定盘通过固定螺栓固定。固定水泥桩作为该装置固定的桩基,其牢固性至关重要,采用钢筋混凝土的结构,可以增加水泥桩的抗弯性能,可以避免水泥桩在地下折断或粉碎。
优选地,所述顶遮盖包括一个顶部向上凸起的顶帽,该顶帽内部设置带有卡槽的卡件内卡件,且卡槽卡在中部连接架上,在顶帽下部设置下滤罩,该下滤罩上开设卡在清扫装置上的避让槽,且下滤罩下部靠近顶罩内壁;在下滤罩与顶帽的连接处设置上滤盘,上滤盘的边缘向上,且在其底部设置漏水孔。顶部遮盖主要用于对驱动装置进行遮盖,避免驱动装置沾水损坏,而设置下滤罩可以过滤掉异物,避免异物落进立柱内,导致管路堵塞;设置上滤盘则可以对上方落下的异物进行过滤,这样可以对异物进行分散过滤,避免异物堵塞过滤口。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明设计新颖,结构合理,设置在顶罩的光伏板可以用于太阳能发电,节能环保,同时,顶罩又可以汇聚雨水,增加外接浇水管的水流量,可以在尽量短的时间内满足浇灌需求。另外,对于多余的雨水,可以蓄积在立柱和地下蓄水仓内,这部分雨水作为储备水源,在缺水的时候对植被进行灌溉,解决了雨水不能连续灌溉的问题,使植物依靠雨水就可以正常生长,节能环保;设置的擦拭装置可以自己转动,能够对光伏板自动清理,从而保证光伏板表面清洁,使光伏板处于高效的能量转化状态;另外,该装置方便运输,抑拆装,故障率低,维护周期长,可以使用于多种环境。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明去掉集雨罩后的透视图。
图4为本发明的蓄水柱的结构示意图。
图5为本发明的蓄水柱的半剖结构示意图。
图6为本发明的集雨罩的底部结构示意图。
图7为本发明的集雨罩的内部结构示意图。
图8为本发明的集雨罩中遮罩的俯视图。
图9为本发明的集雨罩中遮罩的仰视图。
图10为本发明的清扫装置的结构示意图。
图11为本发明的固定立柱的结构示意图。
图中,立柱1、底部固定盘2、顶罩3、地下蓄水仓4、固定水泥桩5、外接浇水管6、下软管7、溢流管8、控制器9、固定螺栓10、上安装盘11、托架12、上水管13、分流漏斗14、水泵15、电磁水阀16、卡沿17、下引流沿18、漏水孔19、安装螺栓20、光伏板21、擦拭装置22、顶遮盖23、下滤罩24、上滤盘25、顶帽26、内卡件261、卡槽262、避让槽27、漏水孔28、驱动装置29、清扫装置30、清扫刷31、上支撑轮32、下支撑轮33、支撑架34、中部连接架35、下环形轨36、上卡头37、蓄电池38、混凝土51、内部钢筋架52。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式,借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
请参阅图1-11,本发明提供一种技术方案:一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,包括立柱1、底部固定盘2、顶罩3,其中立柱1内部中空,用于存储雨水,立柱1顶部设置顶罩3,底部设置底部固定盘2。所述顶罩3为漏斗状,下部开设漏水孔19,并与立柱1内部空间连通,且在顶罩3的内表面铺设弧形的光伏板21;在顶罩3的中部安装有可以做圆周转动的擦拭装置22,用于定期清理光伏板21;所述立柱1的顶端内部设置分流漏斗14,该分液漏斗14的下端口设置电磁水阀16,其侧面设置外接浇水管6,该外接浇水管6延伸至立柱1外侧;在立柱1内部设置有从下而上的上水管13,该上水管13的下部设置水泵15,上部连通分流漏斗14,且上水管13上端口的位置高于外接浇水管6的上端口;该装置设置有控制器9和蓄电池38,蓄电池38连接光伏板21,并为电磁水阀16和驱动装置29供电,所述控制器9控制电磁水阀16和驱动装置29;在顶罩3的漏水孔19上方设置顶遮盖23,该顶遮盖23卡在擦拭装置22上,并随擦拭装置22一起转动。
在上述技术方案中,漏斗状顶罩3一方面可以增加雨水的汇聚量,使更多的雨水可以用于浇灌和被存储,满足用水需求,而且既可以通过外接浇水管6直接进行浇灌,又可以在缺水的时候利用蓄积的水进行补水浇灌。设置在顶罩3内壁的光伏板21则可以在晴天的时候利用太阳光发电,这样一来,该装置就可以在晴天和雨天都能够使用,完成光伏发电和雨水收集的装置的融合,节省设备投入资本。
在本实施例中,所述擦拭装置22包括清扫装置30和驱动装置29,其中清扫装置30包括两部分,两部分之间通过中部连接架35连接,并呈“V”型设置,清扫装置30平行于顶罩3内部的光伏板21,其且清扫装置30贴近光伏板21的一面设置清扫刷31;所述驱动装置29位于顶罩3的底部,在立柱1顶端端面上设置支撑架34,所述驱动装置29安装在该支撑架34上。该装置中的光伏板21为弧面,其表面整体为倒置的锥状,“V”型清扫装置30正好与光伏板21的表面贴合,通过转动就能实现自动清理光伏板21表面灰尘的目的,保持光伏板21表面的清洁,保证光能的高效转化率。
所述清扫装置30的上端和下端分别设置上支撑轮32和下支撑轮33,上支撑轮32直接压在顶罩3上部边沿,顶罩3底部设置下环形轨36,所述下支撑轮33压在下环形轨36上。上支撑轮32和下支撑轮33用于给清扫装置30提供着力点,这可以使清扫装置30的转动更加平稳,避免清扫装置30在使用过程中发生弯曲,影响其正常运转。
优选地,在顶罩3的顶部边沿设置卡沿17,相应地在清扫装置30的前端部设置上卡头37,该上卡头37卡在卡沿17的下方。卡沿17用于对清扫装置30进行限制,避免清扫装置30因外力的作用而向上翘起,使清扫刷31与光伏板21始终保持良好接触,保证清洁效果。
该装置中的立柱1上设置溢流管8,溢流管8的上端口连通立柱1的内部,且溢流管8的上端口的高度低于电磁水阀16的高度;所述溢流管8的下部向下延伸,且其出水口远离底部固定盘2。该装置中立柱1的蓄水空间有限,当雨水足够多时,多余的雨水会从溢流管8流出来,这不仅可以不会超出立柱的蓄水范围,而且当溢流管8的上端口的高度低于电磁水阀16的高度时,雨水不会淹没电磁水阀16,降低电磁水阀的故障率。所述立柱1下方连接设置地下蓄水仓4,所述水泵15位于该地下蓄水仓4中,且地下蓄水仓4位于地面以下。增加蓄水仓4,可以增加该装置的蓄水量,同时,设置在地面以下的蓄水仓4可以用于降低该装置整体的重心,有利于该装置保持的稳定性。
另外,所述立柱1的顶部开口处设置上安装盘11,在顶罩3的下部的漏水孔19边缘设置安装螺栓20,且顶罩3通过安装螺栓20安装在安装盘11上。顶罩3与立柱1采用可拆卸式安装,这样不仅便于后期维修,而且方便该装置的运输与拆装。所述外接浇水管6的外端口位于立柱1的上部,且在外端口连接下软管7。外接浇水管6用于直接将汇聚的雨水引流到需要灌溉的地方。设置下软管7可以将水引流到不同高度,这可以用于立体种植的灌溉,同时也可以根据具体需要将水引流到相邻的地方进行灌溉。所述底部固定盘2下部设置固定水泥桩5,该固定水泥柱包括内部钢筋架52和凝土51,在固定水泥桩5上部固定设置固定螺栓10,所述底部固定盘2通过固定螺栓10固定。固定水泥桩5作为该装置固定的桩基,其牢固性至关重要,采用钢筋混凝土的结构,可以增加水泥桩的抗弯性能,可以避免水泥桩在地下折断或粉碎。所述顶遮盖23包括一个顶部向上凸起的顶帽26,该顶帽26内部设置带有卡槽262的卡件内卡件261,且卡槽262卡在中部连接架35上,在顶帽26下部设置下滤罩24,该下滤罩24上开设卡在清扫装置30上的避让槽27,且下滤罩24下部靠近顶罩3内壁;在下滤罩24与顶帽26的连接处设置上滤盘25,上滤盘15的边缘向上,且在其底部设置漏水孔28。顶部遮盖23主要用于对驱动装置29进行遮盖,避免驱动装置29沾水损坏,而设置下滤罩24可以过滤掉异物,避免异物落进立柱1内,导致管路堵塞;设置上滤盘25则可以对上方落下的异物进行过滤,这样可以对异物进行分散过滤,避免异物堵塞过滤口。
工作原理:首先完成该装置的安装,在安装地点挖好坑,用于放置地下蓄水仓4,然后在坑周围钻孔,将内部钢筋架52放入孔中,然后向孔中注入混凝土,并在混凝土中插入固定螺栓10,等混凝土凝结后,竖起立柱1,将地下蓄水仓4放入坑中,并将底部固定盘2固定在固定螺栓10上,然后将顶罩3安装在立柱1顶端;晴天的时候,光伏板21在太阳光的照射下进行发电,并将产生的电能存储在蓄电池38内,该部分电能可以为电磁水阀16以及驱动装置29供电,保证该装置本身的正常工作;雨天的时候,雨水落进顶罩3内,刚开始时,电磁水阀16关闭,收集的雨水通过外接浇水管6流出,用于直接浇灌;等满足植物用水需求后,如果还持续下雨,此时电磁水阀16打开,顶罩3收集的雨水从分流漏斗14底部流出,直接流进立柱1和地下蓄水仓4内,这部分雨水作为储备水源,等植物缺水时,水泵15将向上抽,此时电磁水阀16处于关闭状态,由于上水管13的出液口高于外接浇水管6的进液口,所以进入分流漏斗14的水会顺着外接浇水管6流走,对植物进行灌溉,从而填补雨水不及时的时间,保证植物的正常生长。在刚开始下雨的时候,启动驱动装置29,此时清扫装置30转动,在雨水的冲刷下,清扫装置30对光伏板21进行清洗,从而使光伏板21表面处于清洁状态。
本发明设计新颖,结构合理,融合了光伏发电和雨水收集的功能,节能环保,增加装置的有效使用时间以及使用状态,提高装置本身的使用价值,另外,该装置既可以进行即时浇水,又可以储备水源,在缺水的时候对植被进行灌溉,解决了自然降雨不能连续灌溉的问题,使植物依靠雨水就可以正常生长;设置的擦拭装置可以自己转动,能够对光伏板自动清理,从而保证光伏板表面清洁,使光伏板处于高效的能量转化状态;另外,该装置方便运输,易拆装,故障率低,维护周期长,可以使用于多种环境。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。此外,“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此,若文中描述一第一装置耦接于一第二装置,则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置,或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,包括立柱、底部固定盘、顶罩,其中立柱内部中空,用于存储雨水,立柱顶部设置顶罩,底部设置底部固定盘,其特征在于:所述顶罩为漏斗状,下部开设漏水孔,并与立柱内部空间连通,且在顶罩的内表面铺设弧形的光伏板;在顶罩的中部安装有可以做圆周转动的擦拭装置,用于定期清理光伏板;所述立柱的顶端内部设置分流漏斗,该分液漏斗的下端口设置电磁水阀,其侧面设置外接浇水管,该外接浇水管延伸至立柱外侧;在立柱内部设置有从下而上的上水管,该上水管的下部设置水泵,上部连通分流漏斗,且上水管上端口的位置高于外接浇水管的上端口;该装置设置有控制器和蓄电池,蓄电池连接光伏板,并为电磁水阀和驱动装置供电,所述控制器控制电磁水阀和驱动装置;在顶罩的漏水孔上方设置顶遮盖,该顶遮盖卡在擦拭装置上,并随擦拭装置一起转动。
2.如权利要求1所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:所述擦拭装置包括清扫装置和驱动装置,其中清扫装置包括两部分,两部分之间通过中部连接架连接,并呈“V”型设置,清扫装置平行于顶罩内部的光伏板,其且清扫装置贴近光伏板的一面设置清扫刷;所述驱动装置位于顶罩的底部,在立柱顶端端面上设置支撑架,所述驱动装置安装在该支撑架上。
3.如权利要求2所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:所述清扫装置的上端和下端分别设置上支撑轮和下支撑轮,上支撑轮直接压在顶罩上部边沿,顶罩底部设置下环形轨,所述下支撑轮压在下环形轨上。
4.如权利要求3所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:在顶罩的顶部边沿设置卡沿,相应地在清扫装置的前端部设置上卡头,该上卡头卡在卡沿的下方。
5.如权利要求1至4中任一项所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:该装置中的立柱上设置溢流管,溢流管的上端口连通立柱的内部,且溢流管的上端口的高度低于电磁水阀的高度;所述溢流管的下部向下延伸,且其出水口远离底部固定盘。
6.如权利要求5所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:所述立柱下方连接设置地下蓄水仓,所述水泵位于该地下蓄水仓中,且地下蓄水仓位于地面以下。
7.如权利要求5所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:所述立柱的顶部开口处设置上安装盘,在顶罩的下部的漏水孔边缘设置安装螺栓,且顶罩通过安装螺栓安装在安装盘上。
8.如权利要求5所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:所述外接浇水管的外端口位于立柱的上部,且在外端口连接下软管。
9.如权利要求5所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:所述底部固定盘下部设置固定水泥桩,该固定水泥柱包括内部钢筋架和凝土,在固定水泥桩上部固定设置固定螺栓,所述底部固定盘通过固定螺栓固定。
10.如权利要求6至9中任一项所述的一种集雨与光伏发电一体式雨水收集利用装置,其特征在于:所述顶遮盖包括一个顶部向上凸起的顶帽,该顶帽内部设置带有卡槽的卡件内卡件,且卡槽卡在中部连接架上,在顶帽下部设置下滤罩,该下滤罩上开设卡在清扫装置上的避让槽,且下滤罩下部靠近顶罩内壁;在下滤罩与顶帽的连接处设置上滤盘,上滤盘的边缘向上,且在其底部设置漏水孔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111879902A (zh) * 2020-08-25 2020-11-03 中国科学院西北生态环境资源研究院 一种改进的可移动布设的模拟增减雨装置

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