CN109738036A - 一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其包括雨水径流存储装置，所述雨水径流存储装置包括箱体，所述箱体上设有集水口，所述箱体内设有两个及以上相互连接的储水单元，所述储水单元的顶部设有雨水径流流入的进水口，所述储水单元内设有流量检测模块、浮球阀和活动盖板，浮球阀的上端与活动盖板连接，所述浮球阀的下端通过弹性构件与储水单元的底部或侧壁连接，所述活动盖板位于进水口的下方，活动盖板的外形大小不小于进水口；所述集水口位于第一储水单元的上方。采用本发明的技术方案，同步测定降雨量和径流量并分体积收集雨水径流，实现了雨水径流水质水量以及径流控制率的准确测定，减少人力消耗，提高了监测的准确性。

Description

一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置

技术领域

本发明属于雨水径流样本采集技术领域，尤其涉及一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置。

背景技术

随着海绵城市建设的推进，雨水径流水质水量降雨成为社会以及专家学者非常关注的问题，但是由于现代城市人类活动的影响，使地面污染物质累积，兼有大气中污染成分增加地表干沉降显著，使得初期雨水污染十分严重，有研究表明初期雨水中所含污染物质可达雨水径流中总污染物质的60~80%。因此，对初期雨水径流水质水量的研究十分关键。海绵城市建设中，海绵设施径流控制率是一个重要的指标，既降雨产流量与降雨量之间的关系，这需要同时进行降雨量和径流量的准确监测。目前，在雨水径流的研究中，现场采样往往需要人工操作费时费力，而且由于降雨天气的不确定性，导致采样效率很低。所以，设计合理的雨水径流采样装置不但可以实现雨水径流水质和水量的测定，而且自动化的设计又可以减少人力消耗，是海绵城市研究的有力工具。目前国内针对雨水径流采样装置的研究设计较少，而且完全人工采样，没有专业的采样设备，采样效率低，准确度差。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，实现雨水径流的自动采样，并可以针对雨水径流水质和水量进行准确测定，对探究雨水产流情况与径流控制率有很大的帮助。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其包括雨水径流存储装置，所述雨水径流存储装置包括箱体，所述箱体上设有集水口，所述箱体内设有两个及以上相互连接的储水单元，所述储水单元的顶部设有雨水径流流入的进水口，所述储水单元内设有流量检测模块、浮球阀和活动盖板，所述浮球阀的上端与活动盖板连接，所述浮球阀的下端通过弹性构件与储水单元的底部或侧壁连接，所述活动盖板位于进水口的下方，所述活动盖板的外形大小不小于进水口；所述浮球阀在浮力的作用下使活动盖板向上移动，从而关闭进水口；所述集水口位于第一储水单元的上方，并朝着第一储水单元的进水口。

采用此技术方案，将该自动分体积雨水径流水量检测和采样装置埋入地下，并使集水口接触地面，使地面的径流流入集水口，从而进入到第一储水单元中，第一储水单元内的浮球阀随着该储水单元内水面的上涨而上移，从而带动活动盖板上移，直到活动盖板将进水口完全关闭，这样来自集水口的水就会流入到下一个储水单元内，继续进行收集。在储水单元的水面上涨过程中，储水单元内的流量检测模块会监测水量的情况并记录时间。待雨水收集完成后，可以将每个储水单元内的水进行采样用于水质的检验，实现了雨水径流水质和水量的准确测定，可以分析不同时间段的雨水径流的水质，从而探究雨水产流情况与径流控制率，该装置采用自动化的设计，大大减少了人力消耗。

作为本发明的进一步改进，所述储水单元的顶部设有固定盖板，所述进水口位于固定盖板的中部，当活动盖板与固定盖板接触时，活动盖板和固定盖板组成的平面呈坡度。活动盖板和固定盖板组成的平面呈坡度，第一储水单元水满后，水流可以流向下一个储水单元继续收集，当储水单元逐个存满水而关闭，采样简单方便，不需要人工操作。

作为本发明的进一步改进，所述坡度的角度为1%~5%。

进一步的，所述活动盖板为楔形。

作为本发明的进一步改进，所述集水口的出水口径小于第一储水单元的进水口的口径。

作为本发明的进一步改进，所述集水口的下部与径流导流管连接，朝着第一储水单元的进水口。

作为本发明的进一步改进，所述集水口设有喇叭形集水管。

作为本发明的进一步改进，所述集水口内设有粗格栅和细格栅。

作为本发明的进一步改进，所述自动分体积雨水径流水量检测和采样装置包括中央控制模块，所述流量检测模块与中央控制模块电连接。

作为本发明的进一步改进，所述自动分体积雨水径流水量检测和采样装置包括设置在雨水径流存储装置外的雨量计，所述雨量计与中央控制模块电连接。

进一步的，雨量计储水瓶底部安装有浸水式电磁继电器开关。当降雨发生时储水瓶底部产生积水，电磁继电器灵敏电极浸水接通导电使整个装置的电路接通，中央控制模块的PLC根据设定程序启动雨水径流存储装置中的水压探测器并开始记录数据。

作为本发明的进一步改进，所述自动分体积雨水径流水量检测和采样装置包括湿度传感器，所述湿度传感器与中央控制模块连接。

作为本发明的进一步改进，所述雨量计通过湿度变送器与中央控制模块连接。

作为本发明的进一步改进，所述水压探测器设于储水单元的侧壁旁。

作为本发明的进一步改进，所述箱体为梯形箱体，所述储水单元的底部设有排水口。进一步的，由于在不同地区不同季节条件下降雨量的差距，可以根据具体采样时的汇水面积和预报降雨量选择合适的箱体的大小以及形状。

进一步的，所述中央控制模块包括PLC组件、湿度变送器和接口，所述接口可以为USB接口。所述流量检测模块、雨量计分别通过USB接口与中央控制模块连接。

进一步的，还包括可充电电源。可充电电源与流量检测模块、雨量计、中央控制模块连接，可充电电源通过所述稳压器向所述流量检测模块、雨量计、中央控制模块供电。

进一步优选的，所述可充电电源为充电式24V锂电池。

进一步的，所述湿度变送器安装于所述雨量计上，并与所述PLC组件相连。

采用此技术方案，通过中央控制模块的接口，可以将存储其中的降雨量-时间信息和径流量-时间信息导出，便于进行雨水产流情况与径流控制率的相关分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用本发明的技术方案，实现了雨水径流水质和水量的准确测定，探究雨水产流情况与径流控制率，而且自动化的设计可以减少人力消耗，提高准确性。而且可以根据降雨量和汇水面积等实际采样需要选择不同的大小型号的装置，进行雨水收集以及水质和水量的准确检测。

附图说明

图1是本发明一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置的俯视结构示意图。

图2是图1的A-A向的截面图。

图3是图1的B-B向的截面图。

附图标记包括：1-箱体，2-集水口，3-径流导流管，4-储水单元，5-进水口，6-水位探测器，7-浮球阀，8-活动盖板，9-固定盖板，10-喇叭形集水管，11-粗格栅，12-细格栅，13-排水口，14-弹簧，15-溢出口，16-雨量计，17-中央控制模块，41-第一储水单元，42-第二储水单元，43-第三储水单元，44-第四储水单元。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1~图3所示，一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其包括雨水径流存储装置，所述雨水径流存储装置包括箱体1，所述箱体1上设有集水口2，所述集水口2连接径流导流管3；所述箱体1内设有两个及以上相互连接的储水单元4，本实施例包括第一储水单元41、第二储水单元42、第三储水单元43、第四储水单元44。每个储水单元4的顶部设有雨水径流流入的进水口5，所述储水单元4内设有浸入型的水位探测器6、浮球阀7和活动盖板8，所述浮球阀7的上端与活动盖板8连接，所述浮球阀7的下端通过弹簧14与储水单元4的底部或侧壁连接，所述活动盖板8位于进水口5的下方，所述活动盖板8的外形大小不小于进水口5；所述浮球阀7在浮力的作用下使活动盖板8向上移动，从而关闭进水口5；所述集水口2位于第一储水单元41的上方，并朝着第一储水单元41的进水口5。所述储水单元4的顶部设有固定盖板9，所述进水口5位于固定盖板9的中部，当活动盖板8与固定盖板9接触时，活动盖板8和固定盖板9组成的平面呈坡度。所述坡度的角度为1%~5%。本实施例优选为3%。进一步的，所述集水口2的出水口径小于第一储水单元41的进水口5的口径。所述集水口2设有喇叭形集水管10，便于汇集雨水和径流。所述集水口2内设有粗格栅11和细格栅12，便于进行大块杂质的隔离。所述水位探测器6设于储水单元4的侧壁旁。

所述箱体1为梯形箱体1，所述储水单元4的底部设有排水口13，方便进行取样，排水口13用胶塞塞住。所述箱体1的尾端设有溢出口15，待所有储水单元4收集满后，雨水可以通过溢出口15排出。

所述自动分体积雨水径流水量检测和采样装置包括设置在雨水径流存储装置外的中央控制模块17、雨量计16、湿度变送器，所述水位探测器6、雨量计16分别与中央控制模块17电连接。所述中央控制模块17包括PLC组件和USB接口。所述湿度变送器的湿度感应元件安装于雨量计16上。其中，湿度变送器为应用湿度传感器进行湿度检测，通过转换电路将湿度传感器的信号转换为标准电流信号、标准电压信号的湿度测量装置。

所述自动分体积雨水径流水量检测和采样装置还包括可充电电源。可充电电源与水位探测器6、雨量计16、中央控制模块17连接，可充电电源通过所述稳压器向所述水位探测器6、雨量计16、中央控制模块17供电。进一步优选的，所述可充电电源为充电式24V锂电池。

采用本实施例的技术方案，与湿度变送器处于长期开启状态，开始降雨时，湿度变送器的感应元件检测到的湿度超过设定阈值时，将信号传输给PLC组件，PLC组件驱动雨量计16和水位探测器6启动，雨量计16开始记录雨量，并将雨量信息传输给PLC保存于中央控制模块17的存储器中。水位探测器6测定实时水位，随着降雨历时的增加，地面产生的雨水径流通过集水喇叭口的粗格栅11和细格栅12出不过滤去除大块杂质，再经过径流导流管3进入第一个储水单元4，将水位信号与时间的关系传输给PLC，通过PLC内置公式将水位信号转化为流量信号存储于存储器中。随着一个存储单元水量的累积，浮球阀7受到的水压逐渐达到设定阈值而启动推动活动盖板8与固定盖板9相接触，关闭该存储单元的入水口，由于活动盖板8和固定盖板9组成的平面呈3%的坡度，水流流向下一个储水单元4，当储水单元4逐个存满水而关闭，径流将通过装置末端的溢出口15排出，收集过程自动完成。所采取的水样可以从储水单元4底部的出水口取出，可以通过中心控制单元的USB接口，将存储其中的降雨量-时间信息和径流量-时间信息导出，并进行相关的研究分析。

由于在不同地区不同季节条件下降雨量的差距，可以根据具体采样时的汇水面积和预报降雨量选择合适的采样装置型号。可以有基本款、加宽型、加高型，加宽型适用于较为开阔或者不便深挖的地形条件，加高型适用于方便深挖或者较为狭窄的地形条件。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：其包括雨水径流存储装置，所述雨水径流存储装置包括箱体，所述箱体上设有集水口，所述箱体内设有两个及以上相互连接的储水单元，所述储水单元的顶部设有雨水径流流入的进水口，所述储水单元内设有流量检测模块、浮球阀和活动盖板，所述浮球阀的上端与活动盖板连接，所述浮球阀的下端通过弹性构件与储水单元的底部或侧壁连接，所述活动盖板位于进水口的下方，所述活动盖板的外形大小不小于进水口；

所述浮球阀在浮力的作用下使活动盖板向上移动，从而关闭进水口；所述集水口位于第一储水单元的上方，并朝着第一储水单元的进水口。

2.根据权利要求1所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：所述储水单元的顶部设有固定盖板，所述进水口位于固定盖板的中部，当活动盖板与固定盖板接触时，活动盖板和固定盖板组成的平面呈坡度。

3.根据权利要求1所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：所述集水口的出水口径小于第一储水单元的进水口的口径。

4.根据权利要求3所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：所述集水口的下部与径流导流管连接，朝着第一储水单元的进水口；所述集水口的上部为喇叭形进水口。

5.根据权利要求4所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：所述集水口内设有粗格栅和细格栅。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：其包括中央控制模块，所述流量检测模块与中央控制模块电连接。

7.根据权利要求6所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：其包括设置在雨水径流存储装置外的雨量计，所述雨量计与中央控制模块电连接。

8.根据权利要求7所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：其包括湿度传感器，所述雨量计通过湿度变送器与中央控制模块连接，所述湿度传感器与中央控制模块电连接。

9.根据权利要求6所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：所述流量检测模块为浸入型的水位探测器，所述水位探测器设于储水单元的侧壁旁。

10.根据权利要求6所述的自动分体积雨水径流水量检测和采样装置，其特征在于：所述箱体为梯形箱体，所述储水单元的底部设有排水口。