CN109874647A - 基于plcnext的智能避雨灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于排水灌溉领域，公开了基于plcnext的智能避雨灌溉系统，包括可升降避雨装置，信息采集装置，PLC，植被灌溉装置和储水处理装置；植被灌溉装置与储水处理装置通过管道连接，可升降避雨装置、信息采集装置、植被灌溉装置和储水处理装置都与PLC连接。信息采集装置，包括电压型温湿度传感器和计算机；电压型温湿度传感器与计算机连接；计算机与PLC连接。可升降避雨装置，包括主杆挡块，滑环，伞骨，伞面，伸长杆，主杆和支撑杆；伞骨、伸长杆和支撑杆的数量相同。本发明提高公共设施利用率，收集自然降水，实现自动绿化灌溉，缓冲短时强降水对排水系统的冲击，降低城市内涝的可能性。

Description

基于plcnext的智能避雨灌溉系统

技术领域

本发明属于排水灌溉领域，尤其涉及基于plcnext的智能避雨灌溉系统。

背景技术

雨水利用是一种综合考虑雨水径流污染控制、城市防洪以及生态环境的改善等要求。建立包括屋面雨水集蓄系统、雨水截污与渗透系统、生态小区雨水利用系统等。将雨水用作喷洒路面、灌溉绿地、蓄水冲厕等城市杂用水的雨水收集利用技术是城市水资源可持续利用的重要措施之一。

人们对于洪水的恐惧引发了他们对于河流的改造和渠化。美国的洪水灾害比较频繁，在半个多世纪里的雨水利用方式主要是工程方式，包括渠化的河流、加高的防洪堤坝等等。我国也出现了大量为了单一的防洪目的而建设的防洪堤坝、泄洪渠等等。但是，随着这些资金的投入和对河流的改造，洪涝灾害不但没有减少，反而成倍增加，这引起了相关学者和专家对以往对待河流和雨水的方式进行了反思。有学者研究认为这样的工程导致了河道不稳定，下流驳岸受到侵蚀，美学价值也遭到破坏，同时植物群落和动物群落也受到了干扰。许多学者逐渐认识到工程措施的不足，提出应更多依靠非工程措施，并把雨水利用与国土规划、城市建设和生态环境保护结合起来，保证相应的滞洪面积作为自然保护区。我国城市面临洪涝灾害和水资源紧缺的双重挑战，需要整体的、综合的、多目标的利用方式，而非单一目标的或工程的利用方式。

采用非工程措施，减缓洪涝灾害：通过建立完整的雨水利用系统由河流水系、坑塘、湿地、绿色水道和下渗系统共同构成，可以有效调节雨水径流的高峰流量，待最大流量下降后，再将雨水慢慢排出，保障国土免受洪涝灾害。减少污染物排放：雨水冲刷屋顶、路面等硬质铺装后，其污染比较严重，通过坑塘、湿地和绿化通道等沉淀和净化，再排到雨水管网或河流，会起到拦截雨水径流和沉淀悬浮物的作用。实现雨水资源化：一方面通过保护河流水系的自然形态、增加坑塘湿地等下渗系统，保障地表水和地下水的健康循环和交换，可以间接地补充城市水资源；另一方面，通过净化之后的雨水，可以直接补充水资源用于非饮用水。

在一些地区，阴雨天气占比较高，在雨天，人们的户外活动受限，公共空间的利用率下降，虽然在公共场合存在凉亭，公交站牌等小型避雨设施，但是也存在避雨空间小，对雨水的利用不考虑的问题，尤其在大城市，雨水混入下水道，降低了水质，失去了价值；若能对雨水收集，则能一定程度上减缓一些地区的地下水用水压力，做到“缓释”，例如用于环卫，绿化地灌溉等等；同时，现有设施覆盖面积小。所以急需一种能够实现避雨功能的同时，提高雨水利用率的设备。

申请号为CNCN201510769128.9的专利公开了一种城市雨水收集再利用系统，包括用于将水收集起来的雨水收集模块以及用于将雨水收集模块收集到的雨水再利用的雨水综合利用模块，这种系统简单、成本较低，采用这种系统可以有效提高城市雨水的综合利用率。

申请号为CN201721216533.9的专利公开了一种城市雨水收集灌溉装置，包括集水箱体、送水管道、灌排水沟渠和控制箱；所述送水管道的一端与集水箱体的底部连接，所述送水管道上串接有电动阀门；所述灌排水沟渠的首尾两端分别设置有截水阀，节水阀的上端设置有水位传感器，所述水位传感器和电动阀门与控制箱电连接；所述灌排水沟渠对应绿植的渠壁上设置有渗水孔，所述绿植与渗水孔之间的土壤中设置有渗水石笼；所述送水管道的另一端连接在两个截水阀之间的灌排水沟渠内。本实用新型实现了雨水收集、灌溉、排水智能一体化，实现了灌溉操作自动化。

可以看出以上两个专利都能够收集雨水和对雨水进行处理，但是都没有把公共空间避雨和雨水利用结合起来，同时也没有考虑到非阴雨天气下设备的空间占用的问题，降低了空间利用率。

发明内容

本发明的目的在于公开自动化程度高、寿命长、能够提高公共空间利用率的基于plcnext的智能避雨灌溉系统。

本发明的目的是这样实现的：

基于plcnext的智能避雨灌溉系统，包括可升降避雨装置，信息采集装置，PLC，植被灌溉装置和储水处理装置；植被灌溉装置与储水处理装置通过管道连接，可升降避雨装置、信息采集装置、植被灌溉装置和储水处理装置都与PLC连接。

进一步地，信息采集装置，包括电压型温湿度传感器和计算机；电压型温湿度传感器与计算机连接；计算机与PLC连接。

进一步地，可升降避雨装置，包括主杆挡块1，滑环2，伞骨3，伞面，伸长杆4，主杆5和支撑杆6；主杆挡块1固定在主杆5的顶端；滑环2套在主杆5上；支撑杆6的一端与滑环2活动连接，伞骨3的一端与主杆挡块1活动连接，伞骨3的另一端与支撑杆6活动连接，支撑杆6的另一端与伸长杆4的一端活动连接，伞面覆盖在伸长杆4和支撑杆6上。

进一步地，伞骨3、伸长杆4和支撑杆6的数量相同，伞骨3、伸长杆4和支撑杆6的数量为3或4或6。

本发明的有益效果为：

本发明将机械设计及仿真技术、物联网技术、传感器检测技术和自动化技术与避雨一体化平台相结合；提高公共设施利用率，方便市民室外活动；采用一定形状的伞面和一定数量的伞骨，最大可能减小伞与伞之间的间隙，尽量避免雨水淋落到公共空间；伞骨多折展开，占用空间足够小；在天气过于极端，各参数超过额定值时，自动收伞。收集自然降水，实现自动绿化灌溉，缓冲短时强降水对排水系统的冲击，降低城市内涝的可能性。

附图说明

图1是基于plcnext的智能避雨灌溉系统总体结构图；

图2是采用四边形结构时的滑环示意图；

图3是伞骨示意图；

图4是伸长杆示意图；

图5是采用四边形结构时的主杆示意图；

图6是支撑杆示意图；

图7是无伞面的可升降避雨装置示意图；

图8是无伞面的可升降避雨装置零件装配示意图；

图9是采用四边形结构时的主杆挡块示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步描述本发明：

基于plcnext的智能避雨灌溉系统，包括可升降避雨装置，信息采集装置，PLC，植被灌溉装置和储水处理装置；植被灌溉装置与储水处理装置通过管道连接，可升降避雨装置、信息采集装置、植被灌溉装置和储水处理装置都与PLC连接。

进一步地，信息采集装置，包括电压型温湿度传感器和计算机；电压型温湿度传感器与计算机连接；计算机与PLC连接。

进一步地，可升降避雨装置，包括主杆挡块1，滑环2，伞骨3，伞面，伸长杆4，主杆5和支撑杆6；主杆挡块1固定在主杆5的顶端；滑环2套在主杆5上；支撑杆6的一端与滑环2活动连接，伞骨3的一端与主杆挡块1活动连接，伞骨3的另一端与支撑杆6活动连接，支撑杆6的另一端与伸长杆4的一端活动连接，伞面覆盖在伸长杆4和支撑杆6上。

进一步地，伞骨3、伸长杆4和支撑杆6的数量相同，伞骨3、伸长杆4和支撑杆6的数量为3或4或6。

实施例1：

如图1，基于plcnext的智能避雨灌溉系统，包括可升降避雨装置，信息采集装置，PLC，植被灌溉装置和储水处理装置；植被灌溉装置与储水处理装置通过管道连接，可升降避雨装置、信息采集装置、植被灌溉装置和储水处理装置都与PLC连接。

储水处理装置的功能是由伞面收集到的雨水输送到地下的储水箱中，在管道中使用筛滤截留法对雨水进行物理过滤，而后对储水箱的雨水根据需要进行人工或自动化学处理。

植被灌溉装置的功能是当需要灌溉时，将储水箱中处理好的雨水由PLC控制经由地下管道导入指定区域的喷灌装置中，进行喷灌。植被灌溉装置中上方水管露出地面与可升降避雨装置相连，与地下电磁阀相连，电磁阀由两个零件与通水大管相连，同时地面上的积水可以通过小水管进入通水大管，通水大管与下水道连接，进入之后的储水箱中；储水箱中可人为加入需要添加的化学试剂，将收集好的雨水储存下来，当需要进行灌溉时，通过PLC控制将水输送到喷灌头进行喷灌。

信息采集装置，包括电压型温湿度传感器和计算机；电压型温湿度传感器与计算机连接；计算机与PLC连接。电压型温湿度传感器利用频域反射原理测定土壤容积含水率及土壤温度，输出0～2V的电压信号传入装置内的计算机中；计算机中写有能够从互联网中调用天气信息的程序，将该区域何时需要将避雨装置打开的信息发送回PLC。

如图7和图8，可升降避雨装置，包括主杆挡块1，滑环2，伞骨3，伞面，伸长杆4，主杆5和支撑杆6；如图9，主杆挡块1上开有四对销孔，主杆挡块1固定在主杆5的顶端；如图2，滑环2上有四对销孔，如图5，主杆5为四棱柱，滑环2套在主杆5上；如图6，支撑杆6上开有销孔，支撑杆6的两端也都开有销孔，支撑杆6的一端与滑环2销连接，如图3，伞骨3的两端都开有销孔，伞骨3的一端与主杆挡块1销连接，伞骨3的另一端与支撑杆6销连接，如图4，伸长杆4的一端开有销孔，支撑杆6的另一端与伸长杆4的一端销连接，伞面覆盖在伸长杆4和支撑杆6上。伞骨采用不锈钢，不锈钢材料易加工，寿命长，结实耐用。伞骨晴天时呈折叠状态，雨天时由PLC控制展开。

伞骨3、伸长杆4和支撑杆6的数量相同，伞骨3、伸长杆4和支撑杆6的数量为4。

工作时，信息采集装置中的电压型温湿度传感器和计算机对于温湿度和天气信息进行周期性接收，计算机将数据整合后传给PLC。当晴天时，传给PLC关闭状态的信号；下雨时，传给PLC工作状态的信号，伞骨展开后呈倒锥结构，伞面收集雨水导入伞杆内部通道进入地下储水箱。储水处理装置中，对储水箱中的水根据需要进行人工或自动化学处理，当需要进行灌溉时，通过PLC控制植被灌溉装置进行喷灌。

与现有技术相比，本发明将机械设计及仿真技术、物联网技术、传感器检测技术和自动化技术与避雨一体化平台相结合；在降雨开始之前，智能避雨装置根据天气预报的信息提前启动，使大部分公共场合具备雨天运作的能力，提高公共设施利用率，方便市民室外活动；采用倒伞式结构开伞，避免了对周围行人的影响；采用倒锥式伞面，防止伞面的雨水淋落到地面；采用三边形或四边形或六边形伞面结构，可以最大程度减小伞与伞之间的间隙，尽量减少雨水淋落到路面；伞骨多折展开，伞面遮盖面积足够大，伞架收缩后隐藏在灯箱或广告箱等中，占用空间足够小；在天气过于极端，各参数超过额定值时，自动收伞。收集自然降水，提供绿化灌溉、环卫用水、景观用水等公共耗水设施的用水；实现自动绿化灌溉，环卫用水和景观用水也可通过统一控制供给；平台的集水、蓄水能力能缓冲短时强降水对排水系统的冲击，降低城市内涝的可能性。

以上所述并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于plcnext的智能避雨灌溉系统，其特征在于：包括可升降避雨装置，信息采集装置，PLC，植被灌溉装置和储水处理装置；植被灌溉装置与储水处理装置通过管道连接，可升降避雨装置、信息采集装置、植被灌溉装置和储水处理装置都与PLC连接。

2.根据权利要求1所述的基于plcnext的智能避雨灌溉系统，其特征在于：所述的信息采集装置，包括电压型温湿度传感器和计算机；电压型温湿度传感器与计算机连接；计算机与PLC连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于plcnext的智能避雨灌溉系统，其特征在于：所述的可升降避雨装置，包括主杆挡块(1)，滑环(2)，伞骨(3)，伞面，伸长杆(4)，主杆(5)和支撑杆(6)；主杆挡块(1)固定在主杆(5)的顶端；滑环(2)套在主杆(5)上；支撑杆(6)的一端与滑环(2)活动连接，伞骨(3)的一端与主杆挡块(1)活动连接，伞骨(3)的另一端与支撑杆(6)活动连接，支撑杆(6)的另一端与伸长杆(4)的一端活动连接，伞面覆盖在伸长杆(4)和支撑杆(6)上。

4.根据权利要求3所述的基于plcnext的智能避雨灌溉系统，其特征在于：所述的伞骨(3)、伸长杆(4)和支撑杆(6)的数量相同，伞骨(3)、伸长杆(4)和支撑杆(6)的数量为3或4或6。