CN109976210B - 一种城市智能排水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市智能排水装置，属于排水技术领域。该装置中，网盖搭在井道口，其直径大于井盖板。井盖板上表面开设与网盖匹配的凹槽，用于与网盖相扣合，井盖板外缘与网盖间形成一圈排水通道。井盖板由若干沿其径向等分的井盖板构件拼合而成，每一井盖板构件下方对应位置的井道内壁面上固定设置一驱动调节装置和一应力台。应力台正对排水通道，用于测量对应井盖板构件处的排水流量。处理器分别连接各应力台和各液压驱动装置，当某一应力台传至处理器的水流量大于设定值时，处理器向各液压驱动装置发送指令，驱使各井盖板构件向下移动并垂直偏转，使路面积水迅速排走。本发明可减少人工操作负担，提高排水效率，进而提升经济效益。
Description
技术领域
本发明属于排水技术领域，涉及一种城市智能排水装置。
背景技术
城市内涝问题一直是我国城市化进程中的疑难杂症。虽然一些城市的新城建设中采用海绵城市技术，获得了很好的排水蓄水效果。但是，海绵城市是一项系统工程，大量的老城目前还依然需要面对城市内涝的严峻考验。每当梅雨季来临，就会出现城中看海，房屋车辆被淹，划船出行等奇观。这给人们的生产生活带来不便的同时，还造成了巨大的社会经济损失。
产生城市内涝的原因是多方面的，除了城市硬化面积过大，排水系统规划不合理等主要原因外，排水装置落后也不可忽视。
传统的排水装置预留排水口较小，少量积水时，可以满足排水需求。但是，当积水过多时，其往往需要人工打开盖子才能有效排除积水。而城市排水管网中设有很多个排水装置，排水工作将耗费大量的人力物力，而如果排水不及时，将更容易造成积水、内涝。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种可根据排水量大小，自动调节井盖开闭的城市智能排水装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种城市智能排水装置，该装置设置在井道口处，包括：网盖和井盖板，其中，所述网盖的直径大于所述井盖板的直径；
所述网盖搭在所述井道口上，所述井盖板设置在所述网盖下方；所述井盖板的中心和所述网盖的中心同垂线；所述井盖板的外缘与所述网盖间形成一圈排水通道；
位于所述井盖板下方的井道内壁面上固定设置流量测量装置、处理器和可驱使所述井盖板上下移动并垂直偏转的驱动调节装置；所述流量测量装置正对所述排水通道，所述处理器分别与所述流量测量装置和所述驱动调节装置相连接；
所述处理器接收所述流量测量装置测得的水流量信号，当水流量达到设定值时，所述处理器向所述驱动调节装置发送指令，所述驱动调节装置驱使所述井盖板上下移动并垂直偏转。
进一步地，所述驱动调节装置包括：杆件、液压升降机构、液压连接件和液压处理器；
所述杆件顶部与所述井盖板固定连接，所述杆件底部与上铰支座铰接，所述上铰支座固定在井道内壁面上；
所述液压升降机构为杆状，位于所述杆件下方；所述液压升降机构底部与下铰支座铰接，所述下铰支座固定在井道内壁面上；所述杆件上设有一铰链，所述液压升降机构顶部与所述铰链铰接；
所述液压处理器固定在井道内壁面上；所述液压处理器与所述液压升降机构通过所述液压连接件相连接，所述液压处理器还与所述处理器相连接；
所述处理器向所述液压处理器发送指令，所述液压处理器控制所述液压升降机构升降，使所述井盖板上下移动并垂直偏转。
进一步地，所述铰链设置在所述杆件上的位置距离所述杆件底部的长度占所述杆件总长的1/3。
进一步地，所述流量测量装置为应力台，所述应力台位于所述杆件上方，包括：固定在井道内壁面上的底板，与所述底板垂直连接的水平板和紧贴所述水平板上方侧边缘设置的应力片；所述水平板正对所述排水通道。
进一步地，所述网盖为网状一体结构，包括若干同心圆环和若干辐条；每相邻两圆环间距相等，所述辐条沿最外侧圆环的径向设置，每相邻两辐条角度相等；所述辐条连接最内侧圆环外缘和最外侧圆环内缘，并与其它圆环交叉连接。
进一步地，所述井盖板的上表面开有与所述网盖的形状匹配的凹槽；所述网盖嵌在所述井盖板上表面的所述凹槽内；所述凹槽的底部与所述网盖的下表面间留有间隙。。
进一步地，所述凹槽的横截面为倒梯形，所述倒梯形较短的底边长度、所述圆环的宽度和所述辐条的宽度相等。
进一步地，所述井盖板中心还开有与所述网盖最内侧圆环等大的通孔。
进一步地，所述井盖板沿径向等分成若干井盖板构件；
每一所述井盖板构件正下方对应位置的井道内壁上固定设置一所述驱动调节装置和一所述应力台；
所述应力台测量对应井盖板构件处的水流量并传输至所述处理器，当水流量达到设定值时，所述处理器向各驱动调节装置发送指令，驱使各井盖板构件上下移动并垂直偏转。
进一步地，每一所述井盖板构件的下表面固定设有一块钢板，所述杆件顶部与所述钢板焊接相连。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的城市智能排水装置，可通过流量测量装置测量排水流量大小，并根据排水量大小开闭井盖板，提高排水效率，减少人力劳动，实现快速排水，进而提升经济效益。
附图说明
图1为本发明的排水装置的结构示意图；
图2为网盖的结构示意图；
图3为井盖板的正面结构示意图；
图4为井盖板的背面结构示意图；
图5为井盖板构件的正面结构示意图；
图6为驱动调节装置的结构示意图；
图7为应力台的结构示意图；
图8为实施例中，应力台水平板的结构尺寸图；
附图标记：1-网盖，2-井盖板，3-应力台，4-驱动调节装置，5-处理器，6-钢板，7-凹槽，8-杆件，9-铰链，10-液压升降机构，11-下铰支座，12-液压连接件，13-液压处理器，14-通孔，15-应力片，16-上铰支座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的城市智能排水装置，包括：网盖1、井盖板2、4个应力台3、4个驱动调节装置4和一个处理器5。
网盖1搭在井道口上，网盖1和井盖板2的材质均为铸铁。
图2所示，网盖1为网状一体结构，包括：4个同心圆环和12根辐条。4个同心圆环的直径自内侧向外侧依次增大，每两相邻圆环间距相等。12根辐条沿最外侧圆环的径向均匀设置，每两相邻辐条间角度为30°。12根辐条连接最内侧圆环外缘和最外侧圆环内缘，并与其余两圆环交叉连接。从上往下看，圆环和辐条宽度相等。从水平方向看，网盖1的上、下表面均保持平齐(圆环和辐条厚度相等)。
如图1和图3所示，井盖板2的直径小于网盖1的直径，井盖板2设置在网盖1下方，并且，井盖板2的中心和网盖1的中心同垂线。井盖板2的上表面开有与网盖1的形状匹配的凹槽7。井盖板2中心开有与网盖1最内侧圆环等大的通孔，方便观察水位以及是否有物体堵住井道。凹槽7的横截面呈倒梯形，倒梯形较短的底边长度、圆环的宽度和辐条的宽度相等。网盖1嵌在井盖板2上表面的凹槽7内，井盖板2中心通孔容纳网盖1最内侧圆环。井盖板2的外缘与网盖1间形成一圈排水通道。
如图4和图5所示，井盖板2由4块同样大小的井盖板构件沿径向拼合而成(即井盖板2沿径向等分为4块井盖板构件)，具体地，井盖板2包括第一井盖板构件(记作①)、第二井盖板构件(记作②)、第三井盖板构件(记作③)和第四井盖板构件(记作④)，井盖板构件①和③相对，井盖板构件②和④相对。每一井盖板构件下表面设有一块H形钢板6，钢板6开有通孔，井盖板构件下表面对应开设螺纹孔，钢板6与井盖板构件通过螺钉固定连接。
每一井盖板构件正下方对应位置的井道内壁面上固定设置一驱动调节装置4和一应力台3。具体地，如图1和图6所示，驱动调节装置4包括：杆件8、液压升降机构10、液压连接件12和液压处理器13。
杆件8底部与上铰支座16铰接，上铰支座16底板上开设有4个通孔，上铰支座16通过膨胀螺栓固定在井道内壁面上。杆件8顶部经切削加工至水平后，与井盖板构件下表面的钢板6焊接相连。
液压升降机构10为杆状，位于杆件8下方。液压升降机构10底部与下铰支座11铰接，下铰支座11底板上开设有4个通孔，下铰支座11通过膨胀螺栓固定在井道内壁面上。杆件8上设有铰链9，铰链9设置在杆件8上的位置距离杆件8底部的长度占杆件8总长的1/3，液压升降机构10顶部与铰链9铰接。
液压处理器13固定在井道内壁面上，并位于液压升降机构10下方。液压处理器13与液压升降机构10通过液压连接件12相连，液压连接件12内部通液压油。4个液压处理器13分别与处理器5相连接，处理器5也固定在井道内壁面上。
如图1和图7所示，应力台3为流量测量装置，包括：底板、与底板垂直连接的水平板和紧贴水平板上方侧边缘设置的应力片15。底板上开有4个通孔14，底板通过长螺钉固定在井道内壁面上，水平板正对排水通道。每一驱动调节装置4的杆件8上方对应设置一应力台3，4个应力片15分别与处理器5相连接。
4个井盖板构件处的排水流量由对应应力片15分别测量，4个应力片15分别将对应位置的水流量信号传送至处理器5。当某一应力片15传送的水流量达到设定值时，处理器5向4个液压处理器13发送指令，液压处理器13控制液压升降机构10升降，使四个井盖板构件上下移动并垂直偏转。当液压升降机构10收缩至最短状态时，井盖板构件接近竖直状态，排水通畅度达到最大。
当四个井盖板构件拼合时，凹槽7的底部与网盖1的下表面间留有间隙，以满足四个井盖板构件在上下移动时不相互干涉。本实施例中，凹槽7的深度为2cm，网盖1的厚度为1cm，井盖板2的厚度为3.5cm，凹槽7的深度比网盖1的厚度大1cm。
初始状态下，网盖1的上表面和井盖板2的上表面均与地面平齐，避免车辆经过时产生颠簸。此时，井盖板上的凹槽7底部距离网盖1的下表面1cm。当某一应力片15传输至处理器5的流量大于等于设定值时，处理器5使4个驱动调节装置4工作。井盖板构件①和③上升1cm，并紧贴网盖1。接着，井盖板构件②和④下降，井盖板构件①和③随即下降，直至液压升降机构10收缩至最短状态。当四个应力片15传输至处理器5的流量均小于设定值时，井盖板构件①和③先上升至紧贴网盖1，随即井盖板构件②④上升至紧贴网盖1，然后，井盖板构件①②③④同时下降1cm，使井盖板2的上表面与地面平齐，回到初始状态。本实施例中，应力台3测量水流量的原理在于：水经排水通道落到水平板上会产生相应弯矩M，应变片15位置则会产生较大的应力σ＝M/W(W为水平板的截面系数)，应变片15的电阻随之变化，使传输至处理器5的信号电流大小发生变化，根据水流量与电流大小之间的关系，处理器5即可获得水流量大小。
下面对处理器中水流量的设定值进行具体举例说明。本实施例中，应力台3的长宽高分别为15cm、10cm和1cm，应力台3设置在距离井道口30cm处的井道壁上。
据现实观察，当路面有积水时，水不可能完全进入路面的孔洞中。一般来说，路面有积水时，水有1/3会流入孔洞。因而，本实施例中以1/3为积水标准，当孔洞流水面积超过1/3时，路面会产生积水。当水流经应力台时，水主要集中在应力台距边缘0-5cm处，即假定流进的面积S为75cm2。本实施例中，应力台距顶部有30cm，所以当水流流到应力台所需时间满足1/2gt2＝30cm，求出t＝0.245s，速度为v＝gt＝2.45m/s，因而临界水流量取vS＝0.0184m3/s，所以对应力台的力可以等效于集中力F＝mg＝vS*1000＝0.0184*1000*10＝184N,作用点位于距边缘2.5cm处，所以对应变片产生的力偶为M＝(10cm-2.5cm)*184N＝13.8N*m，截面系数W＝1/6*0.15*0.01*0.01＝0.0000025m3，所以应力片产生的应力值为σ＝M/W＝5.52MPa，所以临界应力值取5.52MPa。
所以本实施例中，当水流量大于等于vS＝0.0184m3/s时，液压升降机构收缩，井盖板下降。反之亦然。应变片的临界应力值为5.52MPa。
另外，本实施例中，液压升降机构10、液压处理器13和处理器5通过220V市电进行供能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种城市智能排水装置，其特征在于，该装置设置在井道口处，包括：网盖（1）和井盖板（2），其中，网盖（1）的直径大于井盖板（2）的直径；
网盖（1）搭在所述井道口上，井盖板（2）设置在网盖（1）下方；井盖板（2）的中心和网盖（1）的中心同垂线；井盖板（2）的外缘与网盖（1）间形成一圈排水通道；
位于井盖板（2）下方的井道内壁面上固定设置流量测量装置、处理器（5）和可驱使井盖板（2）上下移动并垂直偏转的驱动调节装置（4）；所述流量测量装置正对所述排水通道，处理器（5）分别与所述流量测量装置和驱动调节装置（4）相连接；
处理器（5）接收所述流量测量装置测得的水流量信号，当水流量达到设定值时，处理器（5）向驱动调节装置（4）发送指令，驱动调节装置（4）驱使井盖板（2）上下移动并垂直偏转；
驱动调节装置（4）包括：杆件（8）、液压升降机构（10）、液压连接件（12）和液压处理器（13）；
杆件（8）顶部与井盖板（2）固定连接，杆件（8）底部与上铰支座（16）铰接，上铰支座（16）固定在井道内壁面上；
液压升降机构（10）为杆状，位于杆件（8）下方；液压升降机构（10）底部与下铰支座（11）铰接，下铰支座（11）固定在井道内壁面上；杆件（8）上设有一铰链（9），液压升降机构（10）顶部与铰链（9）铰接；
液压处理器（13）固定在井道内壁面上；液压处理器（13）与液压升降机构（10）通过液压连接件（12）相连接，液压处理器（13）还与处理器（5）相连接；
处理器（5）向液压处理器（13）发送指令，液压处理器（13）控制液压升降机构（10）升降，使井盖板（2）上下移动并垂直偏转；
所述流量测量装置为应力台（3），应力台（3）位于杆件（8）上方，包括：固定在井道内壁面上的底板，与所述底板垂直连接的水平板和紧贴所述水平板上方侧边缘设置的应力片（15）；所述水平板正对所述排水通道；
井盖板（2）沿径向等分成若干井盖板构件；每一所述井盖板构件正下方对应位置的井道内壁上固定设置一驱动调节装置（4）和一应力台（3）；
应力台（3）测量对应井盖板构件处的水流量并传输至处理器（5），当水流量达到设定值时，处理器（5）向各驱动调节装置（4）发送指令，驱使各井盖板构件上下移动并垂直偏转。
2.根据权利要求1所述的城市智能排水装置，其特征在于，铰链（9）设置在杆件（8）上的位置距离杆件（8）底部的长度占杆件（8）总长的1/3。
3.根据权利要求1或2所述的城市智能排水装置，其特征在于，网盖（1）为网状一体结构，包括若干同心圆环和若干辐条；每相邻两圆环间距相等，所述辐条沿最外侧圆环的径向设置，每相邻两辐条角度相等；所述辐条连接最内侧圆环外缘和最外侧圆环内缘，并与其它圆环交叉连接。
4.根据权利要求3所述的城市智能排水装置，其特征在于，井盖板（2）的上表面开有与网盖（1）的形状匹配的凹槽（7）；网盖（1）嵌在井盖板（2）上表面的凹槽（7）内；凹槽（7）的底部与网盖（1）的下表面间留有间隙。
5.根据权利要求4所述的城市智能排水装置，其特征在于，凹槽（7）的横截面为倒梯形，所述倒梯形较短的底边长度、所述圆环的宽度和所述辐条的宽度相等。
6.根据权利要求4所述的城市智能排水装置，其特征在于，井盖板（2）中心还开有与网盖（1）最内侧圆环等大的通孔。
7.根据权利要求1所述的城市智能排水装置，其特征在于，每一所述井盖板构件的下表面固定设有一块钢板（6），杆件（8）顶部与钢板（6）焊接相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20190705 Assignee: Nanjing Institute of Engineering Technical Service Co.,Ltd. Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980035197 Denomination of invention: A Kind of Urban Intelligent Drainage Device Granted publication date: 20210727 License type: Common License Record date: 20230506 Application publication date: 20190705 Assignee: Nanjing Time Series Intelligent Technology Co.,Ltd. Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980035288 Denomination of invention: A Kind of Urban Intelligent Drainage Device Granted publication date: 20210727 License type: Common License Record date: 20230508 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Nanjing Institute of Engineering Technical Service Co.,Ltd. Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980035197 Date of cancellation: 20240301 |