CN113018979A - 基于物联网的智能城市水气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的智能城市水气净化装置，包括主体框架、雨雪暂存部件、气泡处理部件、控制部件和回收水灌溉部件。通过对各个部件进行具体设置，实现了遍布城市内部的市政柱成为防止城市内涝、改善空气质量和雨雪充分利用的主要实施装置。
Description
技术领域
本发明涉及智能城市构件以及环保领域，具体涉及基于物联网的智能城市水气净化装置。
背景技术
智能城市的研究和建设都在逐步的进行，市政的智能化和环境友好性都属于智能城市需要关注的部分。目前虽然大气质量在逐步改善，但是每年都会出现几次严重的空气污染现象，一旦出现空气污染现象，市民都被建议尽量待在室内，同时市政工作者需要通过洒水等措施来适当的降低大气中颗粒物的浓度，但是这些措施效果并不是很好。同时，城市内涝也容易对智能城市的建设带来很多挑战。智能市政综合柱在智能城市中多次被研究和提及，如果在智能市政综合柱中增加对雨雪等水体的储存和处理，并且如果通过洗气的方式对大气进行颗粒物去除，则由于作为路灯和交通信号载体的智能市政综合柱遍布城市内部，其数量相对较多而使得对城市内涝和大气质量的改善都会起到非常明显的效果。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种基于物联网的智能城市水气净化装置。
通过如下技术手段实现：
一种基于物联网的智能城市水气净化装置，包括主体框架、雨雪暂存部件、气泡处理部件、控制部件和回收水灌溉部件。
所述主体框架包括主体柱、雨雪收集槽、收集槽太阳能板、支架太阳能板、市政支架板和市政配件；所述主体柱竖直且中空设置，在主体柱的顶端设置有上大下小的漏斗结构的雨雪收集槽，在雨雪收集槽的内侧壁上设置有多块收集槽太阳能板，在雨雪收集槽外部的主体柱的顶端横向设置有市政支架板，所述市政支架板一端与主体柱的顶端连接，另一端设置有市政配件，在市政支架板的顶壁上设置有支架太阳能板。
所述雨雪暂存部件、气泡处理部件和回收水灌溉部件从上到下顺次设置在所述主体柱上，所述控制部件设置在所述主体柱的外侧部。
所述雨雪暂存部件包括搅拌轴、搅拌叶片、第一减速机、第一驱动电机和多孔板；在主体柱的顶端开口的正下方竖直设置有所述搅拌轴，在搅拌轴的底端水平设置有搅拌叶片，在搅拌叶片下部水平设置有多孔板，所述第一驱动电机通过第一减速机与所述搅拌轴连接，并且第一驱动电机通过第一减速机对搅拌轴的转动进行驱动。
所述气泡处理部件包括泡沫排出口、处理气排出口、滤气斜板、尖刺、沉淀腔、排污管、竖入气管、排气横转管、气泡孔、水体暂存板、气泡腔排水口、外层转管、横入气管、入气口、第二驱动电机、第二减速机、入气风机和浸泡腔入水口；在多孔板下方的主体柱的侧壁上开设有所述泡沫排出口，所述沉淀腔竖直设置在主体柱的外侧壁上并在顶部与处理其排出口连通，在沉淀腔的顶部设置有处理气排出口，在处理气排出口的下方倾斜设置所述滤气斜板，所述滤气斜板为密布通孔板，在滤气斜板的下表面上垂直于滤气斜板的方向设置有多个所述尖刺，在沉淀腔的底端开放连通有所述排污管，所述排污管的底端设置有可开闭的封闭口；在处理气排出口的下方横置有所述水体暂存板，所述竖入气管竖直设置且上下贯穿所述水体暂存板，所述外层转管套设在竖入气管的外部，在水体暂存板上方部分的外层转管上设置有多排所述排气横转管，每个所述排气横转管的侧壁上密排设置有多个气泡孔，且每个排气横转管均一端与外层转管连通另一端封闭设置，在与每排的排气横转管的对应位置的所述竖入气管处设置有开口，用于将竖入气管内的气体通过排气横管上的气泡孔排出，在水体暂存板的一端开设有所述气泡腔排水口，在所提暂存板的下方设置有所述第二驱动电机和第二减速机，所述第二驱动电机通过第二减速机与外层转管连接，并对外层转管的转动进行驱动，所述横入气管一端与竖入气管连通，另一端形成所述入气口，且入气口设置在主体柱的外部，所述入气口用于将外部大气吸入到横入气管和竖入气管内，在横入气管上设置有所述入气风机，在横入气管下方的主体柱内设置有浸泡腔入水口。
所述回收水灌溉部件包括石英砂球、灌溉水排出口、灌溉衔接管、灌溉衔接阀和底部楔形板；所述底部楔形板横置在主体柱内，且为顶部一端高而另一端低的楔形形状，在底部楔形板的较低一端的主体柱侧侧壁上开设有所述灌溉水排出口，在底部楔形板上充设有多个所述石英砂球，所述灌溉衔接管一端与灌溉水排出口连通，另一端设置有所述灌溉衔接阀，所述灌溉衔接阀用于将灌溉衔接管与外部的灌溉管道进行密封衔接。
作为优选，所述控制部件包括电力分配部件、蓄电池、信号传输模块、传感器和PLC控制器。
作为优选，所述传感器包括设置在主体柱外壁的气体颗粒物浓度传感器、设置在雨雪收集槽内壁上的雨雪传感器和设置在泡沫排出口侧部的水位传感器。
作为优选，所述控制部件被配置为当气体颗粒物浓度传感器检测到外界气体颗粒物浓度超过设定的阈值后，则通过PLC控制器控制入气风机启动，同时控制第二驱动电机启动，从而通过转动方式向水体暂存板上部的水体喷入气泡，当体颗粒物浓度传感器检测到外界气体颗粒物浓度低于设定的阈值后，则停止入气风机和第二驱动电机；当水位传感器检测到水位高于水位传感器的高度后，则通过PLC控制器控制气泡腔排水口开启，当水位传感器检测到水位低于水位传感器的高度后，则通过PLC控制器控制气泡腔排水口关闭；当雨雪传感器检测到雨雪收集槽的内壁有雨雪落入后，则启动第一驱动电机，带动搅拌轴进行搅拌，当雨雪传感器检测到雨雪收集槽的内壁没有雨雪落入后，则停止第一驱动电机；所述信号传输模块用于接收外部智能设备（例如智能手机和PC、平板电脑等设备）的信号而对PLC控制器进行控制。
作为优选，所述市政支架板为路灯支架板，所述市政配件为路灯、交通信号灯中的一种或两种。
作为优选，所述收集槽太阳能板和支架太阳能板均与设置在控制腔内的电力分配部件和蓄电池电连接，继而用于对智能城市水气净化装置内部各部件进行供电。
作为优选，所述搅拌叶片的底端设置有刷毛，且该刷毛与所述多孔板的顶端相接触。
作为优选，所述多孔板上通孔的孔径为5~15mm（进一步优选3~8mm）。
作为优选，所述第一减速机和第二减速机均为变向减速机。
作为优选，在所述气泡腔排水口上设置有控制气泡腔排水口开闭的电磁阀。
通过上述技术方案的实施可以使得本发明获得如下技术效果：
1，通过在城市中最为常见的市政杆（电线杆、路灯杆、交通信号杆或摄像头杆等）中设置雨雪收集装置和洗气部件，实现了积少成多的对雨雪进行收集而在一定程度上减轻了城市内涝时下水道系统的压力，同时积少成多的对近地面的大气中颗粒物进行了一定程度的处理，从而避免了空气污染时期给经济社会造成过多损失，也减少了市政部门在空气污染期对地面进行水体喷洒而带来的过多人力物力的过高成本和水体资源的无谓浪费。这是本发明最为重要的发明点。
2，通过设置可以旋转的从下向上喷射的洗气部件，将气体吸入之后，通过旋转的方式以气泡的形式喷出，从而不仅实现了水体对气体中颗粒物的粘附，同时由于气泡表面张力的原因，将水体中的颗粒物也进行了粘附，整体上升到液面上，由于液面高度与泡沫排出口高度相同，因此液面表层的混有泡沫（粘附有颗粒物）的水体即通过泡沫排出口流入到沉淀腔内，由于将处理其排出口设置在泡沫排出口的外部，从而由于气流流动的导向，使得液面上的漂浮物也进一步的向泡沫排出口外的沉淀腔内流动，其中处理后的气体通过处理气排出口排出，部分泡沫被尖刺刺破暂存于沉淀腔内，沉淀腔内的颗粒物富集后沉淀，并在一段时间后通过排污管开启而排出。从而同时实现了气体的处理和水体的处理。
3，通过设置各个传感器，在适时启动相应的部件，达到了物联网技术对资源的合理配置和利用的目的。通过水位传感器的设置，实现了液面一般都会保持在泡沫排出口的高度，避免了过多的水体长时间的与沉淀腔内水体混合而造成颗粒物不集中的情况发生。
4，通过设置石英砂颗粒，以及在最下部的主体柱内设置浸泡水体的腔体，实现了对气泡处理之后的水体进行进一步的吸附，而石英砂相比活性炭、非晶颗粒等水体处理部件而言成本非常的低，从而通过浸泡的方式大大的降低消耗料的成本。
5，通过将雨雪水体处理之后进行灌溉，由于市政柱一般都离市政植物的距离非常近，从而可以大幅度的降低利用地下水进行灌溉和市政用水进行灌溉的水体资源的浪费，同时由于市政柱离市政植物距离比较近，也可以大幅度减少市政人员的工作量，同时也大幅减少了对于灌溉的管道的铺设成本。
附图说明
图1为本发明的基于物联网的智能城市水气净化装置的内视结构示意图。
其中：100-主体柱，101-雨雪收集槽，102-收集槽太阳能板，103-支架太阳能板，104-路灯支架板，105-路灯，201-搅拌轴，202-搅拌叶片，203-第一减速机，204-第一驱动电机，205-多孔板，300-气泡腔液面，301-泡沫排出口，302-处理气排出口，303-滤气斜板，304-尖刺，305-沉淀腔，306-排污管，307-竖入气管，308-排气横转管，309-气泡孔，310-水体暂存板，311-气泡腔排水口，312-外层转管，313-横入气管，314-入气口，315-第二驱动电机，316-第二减速机，317-入气风机，318-浸泡腔入水口，400-控制腔，501-石英砂球，502-灌溉水排出口，503-灌溉衔接管，504-灌溉衔接阀，505-底部楔形板。
具体实施方式
结合附图进行进一步说明：图1为本实施例的一种基于物联网的智能城市水气净化装置，包括主体框架、雨雪暂存部件、气泡处理部件、控制部件和回收水灌溉部件。
如图1所示，所述主体框架包括主体柱100、雨雪收集槽101、收集槽太阳能板102、支架太阳能板103、市政支架板104和市政配件105；所述主体柱竖直且中空设置，在主体柱的顶端设置有上大下小的漏斗结构的雨雪收集槽，在雨雪收集槽的内侧壁上设置有多块收集槽太阳能板，在雨雪收集槽外部的主体柱的顶端横向设置有市政支架板，所述市政支架板一端与主体柱的顶端连接，另一端设置有市政配件，在市政支架板的顶壁上设置有支架太阳能板。目前对于主体柱（也叫做智能市政综合柱）都设置有用于对其电力进行补充的电力供应，以及当期内部水体缺乏的时候通过市政洒水车对其水体进行补充（通过顶部管道进行补充）。
所述市政支架板为路灯支架板，所述市政配件为路灯和/或交通信号灯中。所述收集槽太阳能板和支架太阳能板均与设置在控制腔内的电力分配部件和蓄电池电连接，继而用于对智能城市水气净化装置内部各部件进行供电。
如图1所示，所述雨雪暂存部件、气泡处理部件和回收水灌溉部件从上到下顺次设置在所述主体柱上，所述控制部件设置在所述主体柱的外侧部。
如图1所示，所述雨雪暂存部件包括搅拌轴201、搅拌叶片202、第一减速机203、第一驱动电机204和多孔板205；在主体柱的顶端开口的正下方竖直设置有所述搅拌轴，在搅拌轴的底端水平设置有搅拌叶片，在搅拌叶片下部水平设置有多孔板，多孔板主要用于对搅拌叶片进行支撑，将落到多孔板上的雪通过搅拌叶片的摩擦而尽量的形成水体，从而避免气泡腔内雪过多而造成气泡处理效果的变差。所述第一驱动电机通过第一减速机与所述搅拌轴连接，并且第一驱动电机通过第一减速机对搅拌轴的转动进行驱动。
为了更加柔性化，所述搅拌叶片的底端设置有刷毛，且该刷毛与所述多孔板的顶端相接触。
本实施例中，所述多孔板上通孔的孔径为5mm，在其它实施例中可以设置的更小，例如3mm，总体设置在3~15mm之间均可。
如图1所示，所述气泡处理部件包括泡沫排出口301、处理气排出口302、滤气斜板303、尖刺304、沉淀腔305、排污管306、竖入气管307、排气横转管308、气泡孔309、水体暂存板310、气泡腔排水口311、外层转管312、横入气管313、入气口314、第二驱动电机315、第二减速机316、入气风机317和浸泡腔入水口318；在多孔板下方的主体柱的侧壁上开设有所述泡沫排出口，如图1所示，由于泡沫排出口的存在，一般水体的液面都保持在泡沫排出口的高度，但是如果水体过多，则会充满沉淀腔而使得水体漫过泡沫排出口，从而不好实现排出泡沫而使得颗粒物被排出的效果，因此设置有水位传感器，当水位高于泡沫排出口后，则进行释放水体的步骤。所述沉淀腔竖直设置在主体柱的外侧壁上并在顶部与处理其排出口连通，在沉淀腔的顶部设置有处理气排出口，在处理气排出口的下方倾斜设置所述滤气斜板，所述滤气斜板为密布通孔板，在滤气斜板的下表面上垂直于滤气斜板的方向设置有多个所述尖刺，在沉淀腔的底端开放连通有所述排污管，所述排污管的底端设置有可开闭的封闭口；在处理气排出口的下方横置有所述水体暂存板，所述竖入气管竖直设置且上下贯穿所述水体暂存板，所述外层转管套设在竖入气管的外部，在水体暂存板上方部分的外层转管上设置有多排所述排气横转管，每个所述排气横转管的侧壁上密排设置有多个气泡孔，且每个排气横转管均一端与外层转管连通另一端封闭设置，在与每排的排气横转管的对应位置的所述竖入气管处设置有开口，用于将竖入气管内的气体通过排气横管上的气泡孔排出，在水体暂存板的一端开设有所述气泡腔排水口，在所提暂存板的下方设置有所述第二驱动电机和第二减速机，所述第二驱动电机通过第二减速机与外层转管连接，并对外层转管的转动进行驱动，所述横入气管一端与竖入气管连通，另一端形成所述入气口，且入气口设置在主体柱的外部，所述入气口用于将外部大气吸入到横入气管和竖入气管内，在横入气管上设置有所述入气风机，在横入气管下方的主体柱内设置有浸泡腔入水口，本实施例中外层转管转动而竖入气管不转动。在其它实施例中可以不设置外层转管而直接将竖入气管进行旋转，在竖入气管和横入气管相接处设置密封轴承即可实现竖入气管既可转动，同时还能通气。
如图1所示，所述第一减速机和第二减速机均为变向减速机。
如图1所示，在所述气泡腔排水口上设置有控制气泡腔排水口开闭的电磁阀。
如图1所示，所述回收水灌溉部件包括石英砂球501、灌溉水排出口502、灌溉衔接管503、灌溉衔接阀504和底部楔形板505；所述底部楔形板横置在主体柱内，且为顶部一端高而另一端低的楔形形状，在底部楔形板的较低一端的主体柱侧侧壁上开设有所述灌溉水排出口，在底部楔形板上充设有多个所述石英砂球，所述灌溉衔接管一端与灌溉水排出口连通，另一端设置有所述灌溉衔接阀，所述灌溉衔接阀用于将灌溉衔接管与外部的灌溉管道进行密封衔接，一般情况下，当需要灌溉的时候，则接通灌溉衔接管进行灌溉，在极少情况下当回收水灌溉部件内浸泡石英砂球的水体过多的时候，可以通过灌溉衔接管将多余的水体排入下水道中。
所述控制部件包括电力分配部件、蓄电池、信号传输模块、传感器和PLC控制器。
所述传感器包括设置在主体柱外壁的气体颗粒物浓度传感器、设置在雨雪收集槽内壁上的雨雪传感器和设置在泡沫排出口侧部的水位传感器。
所述控制部件被配置为当气体颗粒物浓度传感器检测到外界气体颗粒物浓度超过设定的阈值后，则通过PLC控制器控制入气风机启动，同时控制第二驱动电机启动，从而通过转动方式向水体暂存板上部的水体喷入气泡，当体颗粒物浓度传感器检测到外界气体颗粒物浓度低于设定的阈值后，则停止入气风机和第二驱动电机；当水位传感器检测到水位高于水位传感器的高度后，则通过PLC控制器控制气泡腔排水口开启，当水位传感器检测到水位低于水位传感器的高度后，则通过PLC控制器控制气泡腔排水口关闭；当雨雪传感器检测到雨雪收集槽的内壁有雨雪落入后，则启动第一驱动电机，带动搅拌轴进行搅拌，当雨雪传感器检测到雨雪收集槽的内壁没有雨雪落入后，则停止第一驱动电机；所述信号传输模块用于接收外部智能设备（例如智能手机和PC、平板电脑等设备）的信号而对PLC控制器进行控制。当外部工作人员发现需要对其进行操作的时候，则通过安装有市政相关控制软件的外部智能设备对该装置进行实时控制。
Claims (10)
1.一种基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，包括主体框架、雨雪暂存部件、气泡处理部件、控制部件和回收水灌溉部件；
所述主体框架包括主体柱、雨雪收集槽、收集槽太阳能板、支架太阳能板、市政支架板和市政配件；所述主体柱竖直且中空设置，在主体柱的顶端设置有上大下小的漏斗结构的雨雪收集槽，在雨雪收集槽的内侧壁上设置有多块收集槽太阳能板，在雨雪收集槽外部的主体柱的顶端横向设置有市政支架板，所述市政支架板一端与主体柱的顶端连接，另一端设置有市政配件，在市政支架板的顶壁上设置有支架太阳能板；
所述雨雪暂存部件、气泡处理部件和回收水灌溉部件从上到下顺次设置在所述主体柱上，所述控制部件设置在所述主体柱的外侧部；
所述雨雪暂存部件包括搅拌轴、搅拌叶片、第一减速机、第一驱动电机和多孔板；在主体柱的顶端开口的正下方竖直设置有所述搅拌轴，在搅拌轴的底端水平设置有搅拌叶片，在搅拌叶片下部水平设置有多孔板，所述第一驱动电机通过第一减速机与所述搅拌轴连接，并且第一驱动电机通过第一减速机对搅拌轴的转动进行驱动；
所述气泡处理部件包括泡沫排出口、处理气排出口、滤气斜板、尖刺、沉淀腔、排污管、竖入气管、排气横转管、气泡孔、水体暂存板、气泡腔排水口、外层转管、横入气管、入气口、第二驱动电机、第二减速机、入气风机和浸泡腔入水口；在多孔板下方的主体柱的侧壁上开设有所述泡沫排出口，所述沉淀腔竖直设置在主体柱的外侧壁上并在顶部与处理其排出口连通，在沉淀腔的顶部设置有处理气排出口，在处理气排出口的下方倾斜设置所述滤气斜板，所述滤气斜板为密布通孔板，在滤气斜板的下表面上垂直于滤气斜板的方向设置有多个所述尖刺，在沉淀腔的底端开放连通有所述排污管，所述排污管的底端设置有可开闭的封闭口；在处理气排出口的下方横置有所述水体暂存板，所述竖入气管竖直设置且上下贯穿所述水体暂存板，所述外层转管套设在竖入气管的外部，在水体暂存板上方部分的外层转管上设置有多排所述排气横转管，每个所述排气横转管的侧壁上密排设置有多个气泡孔，且每个排气横转管均一端与外层转管连通另一端封闭设置，在与每排的排气横转管的对应位置的所述竖入气管处设置有开口，用于将竖入气管内的气体通过排气横管上的气泡孔排出，在水体暂存板的一端开设有所述气泡腔排水口，在所提暂存板的下方设置有所述第二驱动电机和第二减速机，所述第二驱动电机通过第二减速机与外层转管连接，并对外层转管的转动进行驱动，所述横入气管一端与竖入气管连通，另一端形成所述入气口，且入气口设置在主体柱的外部，所述入气口用于将外部大气吸入到横入气管和竖入气管内，在横入气管上设置有所述入气风机，在横入气管下方的主体柱内设置有浸泡腔入水口；
所述回收水灌溉部件包括石英砂球、灌溉水排出口、灌溉衔接管、灌溉衔接阀和底部楔形板；所述底部楔形板横置在主体柱内，且为顶部一端高而另一端低的楔形形状，在底部楔形板的较低一端的主体柱侧侧壁上开设有所述灌溉水排出口，在底部楔形板上充设有多个所述石英砂球，所述灌溉衔接管一端与灌溉水排出口连通，另一端设置有所述灌溉衔接阀，所述灌溉衔接阀用于将灌溉衔接管与外部的灌溉管道进行密封衔接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述控制部件包括电力分配部件、蓄电池、信号传输模块、传感器和PLC控制器。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述传感器包括设置在主体柱外壁的气体颗粒物浓度传感器、设置在雨雪收集槽内壁上的雨雪传感器和设置在泡沫排出口侧部的水位传感器。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述控制部件被配置为当气体颗粒物浓度传感器检测到外界气体颗粒物浓度超过设定的阈值后，则通过PLC控制器控制入气风机启动，同时控制第二驱动电机启动，从而通过转动方式向水体暂存板上部的水体喷入气泡，当体颗粒物浓度传感器检测到外界气体颗粒物浓度低于设定的阈值后，则停止入气风机和第二驱动电机；当水位传感器检测到水位高于水位传感器的高度后，则通过PLC控制器控制气泡腔排水口开启，当水位传感器检测到水位低于水位传感器的高度后，则通过PLC控制器控制气泡腔排水口关闭；当雨雪传感器检测到雨雪收集槽的内壁有雨雪落入后，则启动第一驱动电机，带动搅拌轴进行搅拌，当雨雪传感器检测到雨雪收集槽的内壁没有雨雪落入后，则停止第一驱动电机；所述信号传输模块用于接收外部智能设备（例如智能手机和PC、平板电脑等设备）的信号而对PLC控制器进行控制。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述市政支架板为路灯支架板，所述市政配件为路灯、交通信号灯中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述收集槽太阳能板和支架太阳能板均与设置在控制腔内的电力分配部件和蓄电池电连接，继而用于对智能城市水气净化装置内部各部件进行供电。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述搅拌叶片的底端设置有刷毛，且该刷毛与所述多孔板的顶端相接触。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述多孔板上通孔的孔径为5~15mm（进一步优选3~8mm）。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，所述第一减速机和第二减速机均为变向减速机。
10.根据权利要求1所述的基于物联网的智能城市水气净化装置，其特征在于，在所述气泡腔排水口上设置有控制气泡腔排水口开闭的电磁阀。
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