CN113565189A - 一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海绵城市建设技术领域，具体为一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，包括检修井，检修井的顶部采用可拆卸的顶盖进行密封，且检修井的底部设置有核心管，检修井的左侧固定安装有与核心管的左侧固定连接的排水管。有益效果为：该装置能够通过对隔水板的开闭实现城市内雨水的收集或弃流，从而能够有效的保障城市海绵储水系统存储到足量的干净雨水，同时又能够有效的避免过多的雨水滞留造成城市内涝；该装置对雨水的收集和弃流能够在控制器和升降调节装置的控制下自动化的进行，从而有效的避免人工操作的麻烦，适合建设智能化的海绵城市，同时该装置的结构相对简单，易于检修维护。

Description

一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置

技术领域

本发明涉及海绵城市建设技术领域，具体为一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置。

背景技术

随着我国的高速发展，城市化率逐步提高，而城市内大面积的土地采用人工硬化，造成了城市径流系数偏高，当出现大面积强降雨后，室外雨水管道系统难以将大量的雨水及时的排出，从而造成了城市出现内涝问题，另一方面城市如果不能有效的收集雨水用于利用，则容易造成城市水资源紧缺严重，因此国内提出了建设智能化海绵城市来解决上述问题。

智能化海绵城市能够充分的利用城市内的雨水管道系统和额外设计的海绵储水系统来实现对降雨的收集和排水。在降雨的初期，雨水将会冲刷地面，此时的雨水内掺杂了大量的有机质等杂质，水质较差不适合进行收集，而在降雨达到一定程度后，雨水已经将城市中容易引起发臭的杂质冲刷完后更适合收集此时的雨水进入城市海绵储水系统内。而现在的海绵城市建设中缺乏实现对雨水进行自动化收集和弃流，从而有效的排除初期不适合收集的雨水以及避免可能出现的由于收集雨水时截流导致内涝的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，以解决上述背景技术中提出的城市中缺乏自动收集和弃流雨水的装置的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，包括检修井，所述检修井的顶部采用可拆卸的顶盖进行密封，且检修井的底部设置有核心管，所述检修井的左侧固定安装有与核心管的左侧固定连接的排水管，且检修井的右侧固定安装有与核心管的右侧固定连接的进水管，所述检修井的底部固定安装有高度低于核心管的集水管；

所述核心管的中部滑动安装有可对核心管底部进行封闭截流的隔水板，且核心管在对应隔水板的左右两侧处均开设有有透水孔，所述检修井内固定安装有用于检测指定截止水位的底部水位检测传感器，且该截止水位高于最高处的透水孔，所述检修井内固定安装有安装座，且安装座上固定安装有控制器，且安装座上固定安装有用于带动隔水板上下运动的升降调节装置；

所述顶盖上固定安装有集水盒，且集水盒内固定安装有用于将外部雨水汇集至集水盒底部的导向过滤装置，所述集水盒内安装有用于检测指定水位的顶部水位检测传感器，且顶部水位检测传感器、底部水位检测传感器和升降调节装置均通过电缆与控制器电性连接。

优选的，所述顶盖的上端通过螺栓固定安装有用于保护顶盖的支撑保护盖，且支撑保护盖上设置有便于雨水流入的网孔，所述顶盖的左右两端通过螺栓对称固定有拉柄，且顶盖与检修井的上端之间通过橡胶圈密封，所述检修井的上端固定安装有至少一对底部卡紧块，且顶盖上固定安装有通过旋转顶盖即可与底部卡紧块卡紧的顶部配合块。

优选的，所述顶盖上设置有辅助排水装置，且辅助排水装置包括与顶盖通过螺栓固定安装的汇流盒，且汇流盒的上端设置有与外部连通便于雨水进入汇流盒内部的过滤网，所述汇流盒的底部连通在环形管上，且环形管的底部连通有导流管，所述导流管的底部插入核心管内并朝向进水管弯曲，且导流管与核心管之间粘接密封。

优选的，所述透水孔为直径两毫米至五毫米的圆孔，且每侧透水孔的设置数量应使所有透水孔的总截面流量大于集水管的截面流量，所述隔水板的上端开设有用于在隔水板封闭核心管底部时依然能够连通隔水板两侧的导流孔，且隔水板处于封闭状态时导流孔的最低位置不低于底部水位检测传感器的预设监测水位。

优选的，所述导向过滤装置包括一个上大下小且与集水盒上端通过螺栓固定或者卡扣固定的锥形导管，且顶部水位检测传感器的安装位置与锥形导管的下方出水孔错开，所述锥形导管的上端固定安装有上网孔过滤片，且锥形导管的下端固定安装有内部孔径小于上网孔过滤片内部孔径的下网孔过滤片。

优选的，所述集水盒的底部一体成型有锥形连接台，且锥形连接台的底部固定安装有能使进入集水盒内部的多余雨水缓慢滴入检修井内的滴水管，所述锥形连接台内固定安装有用于放置滴水管堵塞的滤水器，且滤水器内部采用活性炭、海绵、晴纶绵、离子交换树脂等滤水材料中的一种或者多种组成用于过滤雨水的滤芯。

优选的，所述控制器为stm32系列单片机或者S7-200型PLC控制器，且控制器外部采用塑料盒和防水胶进行防水密封。

优选的，所述核心管上粘接安装用用于导向隔水板的导向座，且隔水板的底部通过橡胶垫与核心管进行隔水密封。

优选的，所述升降调节装置为滚珠丝杆式电动推杆，且隔水板与升降调节装置之间固定安装有用于调整间距并起到缓冲作用的缓冲弹簧或者缓冲橡胶垫。

优选的，所述升降调节装置为三相步进电机，且三相步进电机的输出端通过可以收卷的收卷绳或者钢链连接在隔水板的上端，所述隔水板的内部设置有用于通过重力将隔水板与核心管底部压紧密封的加重块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明设计的装置能够通过对隔水板的开闭实现城市内雨水的收集或弃流，从而能够有效的保障城市海绵储水系统存储到足量的干净雨水，同时又能够有效的避免过多的雨水滞留造成城市内涝，从而提高对城市对雨水资源的利用效率，减少水资源的浪费；

2.本发明设计的装置对雨水的收集和弃流能够在控制器和升降调节装置的控制下自动化的进行，从而有效的避免人工操作的麻烦，适合建设智能化的海绵城市，同时该装置的结构相对简单，易于检修维护。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构的剖视图；

图3为本发明辅助排水装置和核心管的安装示意图；

图4为本发明检修井内部结构示意图；

图5为本发明顶盖和集水盒的安装示意图。

图中：1、导向过滤装置；101、锥形导管；102、上网孔过滤片；103、下网孔过滤片；2、检修井；3、辅助排水装置；301、过滤网；302、汇流盒；303、环形管；304、导流管；4、支撑保护盖；5、顶盖；6、集水盒；7、进水管；8、核心管；9、导向座；10、隔水板；11、透水孔；12、排水管；13、安装座；14、控制器；15、导流孔；16、升降调节装置；17、滴水管；18、滤水器；19、顶部水位检测传感器；20、集水管；21、拉柄；22、底部卡紧块；23、底部水位检测传感器；24、顶部配合块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，包括检修井2，检修井2可以采用塑料或者混凝土制作，检修井2的顶部采用可拆卸的顶盖5进行密封，且检修井2的底部设置有核心管8，检修井2的左侧固定安装有与核心管8的左侧固定连接的排水管12，排水管12的左侧与城市雨水排放系统的下游连通，且检修井2的右侧固定安装有与核心管8的右侧固定连接的进水管7，进水管7的右侧与城市雨水排放系统的上游连接，检修井2的底部固定安装有高度低于核心管8的集水管20，收集管20的末端与城市海绵储水系统连通，所述进水管7、排水管12和核心管8均可以采用高强度HDPE管；

请参阅图2，顶盖5的上端通过螺栓固定安装有用于保护顶盖5的支撑保护盖4，且支撑保护盖4上设置有便于雨水流入的网孔，支撑保护盖4采用铸铁或者刚强度塑料制成，顶盖5的左右两端通过螺栓对称固定有拉柄21，拉柄21用于辅助拉起顶盖5，且顶盖5与检修井2的上端之间通过橡胶圈密封，检修井2的上端固定安装有至少一对底部卡紧块22，且顶盖5上固定安装有通过旋转顶盖5即可与底部卡紧块22卡紧的顶部配合块24，当顶盖5与检修井2上端盖好后，通过拉动拉柄21旋转顶盖5从而使顶部配合块24与底部卡紧块22进行卡紧即可将顶盖5卡紧；

请参阅图2和图3，顶盖5上设置有辅助排水装置3，且辅助排水装置3包括与顶盖5通过螺栓固定安装的汇流盒302，且汇流盒302的上端设置有与外部连通便于雨水进入汇流盒302内部的过滤网301，汇流盒302的底部连通在环形管303上，且环形管303的底部连通有导流管304，导流管304的底部插入核心管8内并朝向进水管7弯曲，且导流管304与核心管8之间粘接密封，辅助排水装置3可以根据安装区域雨水的实际排放需要进行安装，当不安装辅助排水装置3时，本装置仅用于对城市雨水排放系统与城市海绵储水系统之间的水流进行收集或者弃流的控制；

请参阅图2和图3，核心管8的中部滑动安装有可对核心管8底部进行封闭截流的隔水板10，核心管8上粘接安装用用于导向隔水板10的导向座9，且隔水板10的底部通过橡胶垫10与核心管8进行隔水密封，且核心管8在对应隔水板10的左右两侧处均开设有有透水孔11，检修井2内固定安装有用于检测指定截止水位的底部水位检测传感器23，且该截止水位高于最高处的透水孔11，检修井2内固定安装有安装座13，且安装座13上固定安装有控制器14，且安装座13上固定安装有用于带动隔水板10上下运动的升降调节装置16，升降调节装置16为滚珠丝杆式电动推杆，且隔水板10与升降调节装置16之间固定安装有用于调整间距并起到缓冲作用的缓冲弹簧或者缓冲橡胶垫，电动推杆在向下推动过程中经过缓冲弹簧或者缓冲橡胶垫缓冲后能够有效的避免将核心管8压坏；

请参阅图2和图3，透水孔11为直径两毫米至五毫米的圆孔，且每侧透水孔11的设置数量应使所有透水孔11的总截面流量大于集水管20的截面流量，这样能够保障通过透水孔11流出的水流足够集水管20输送至城市海绵储水系统，隔水板10的上端开设有用于在隔水板10封闭核心管8底部时依然能够连通隔水板10两侧的导流孔15，且隔水板10处于封闭状态时导流孔15的最低位置不低于底部水位检测传感器23的预设监测水位，导流孔15设置的意义在，当升降调节装置16故障无法将隔水板10正常打开使，位于进水管7内的水流依然可以在超过一定的水位后被排放至排水管12中；

请参阅图2、图3和图5，顶盖5上固定安装有集水盒6，集水盒6可以采用高强度高韧性的ABS塑料制成，集水盒的顶部直径100mm，壁厚5mm，集水盒6的底部一体成型有锥形连接台，且锥形连接台的底部固定安装有能使进入集水盒6内部的多余雨水缓慢滴入检修井2内的滴水管17，滴水管17可以将位于集水盒6内的水流缓慢的滴入检修井2内，从而使集水盒6内所收集的雨水在一个排放周期内能够通过滴水管17和自然蒸发排放干净，一个排放周期可以根据当地的气候条件设定为6小时、12小时或者更久，相应的滴水管17的滴水速度也应当进行相应调整，锥形连接台6内固定安装有用于放置滴水管17堵塞的滤水器18，且滤水器18内部采用活性炭、海绵、晴纶绵、离子交换树脂等滤水材料中的一种或者多种组成用于过滤雨水的滤芯；

集水盒6内固定安装有用于将外部雨水汇集至集水盒6底部的导向过滤装置1，导向过滤装置1包括一个上大下小且与集水盒6上端通过螺栓固定或者卡扣固定的锥形导管101，且顶部水位检测传感器19的安装位置与锥形导管101的下方出水孔错开，锥形导管101的上端固定安装有上网孔过滤片102，且锥形导管101的下端固定安装有内部孔径小于上网孔过滤片102内部孔径的下网孔过滤片103，上网孔过滤片102和下网孔过滤片103均可以采用304不锈钢材质的平纹过滤网，集水盒6内安装有用于检测指定水位的顶部水位检测传感器19，且顶部水位检测传感器19、底部水位检测传感器23和升降调节装置16均通过电缆与控制器14电性连接，控制器14为stm32系列单片机或者S7-200型PLC控制器，且控制器14外部采用塑料盒和防水胶进行防水密封；

另外该装置中的升降调节装置16也可以采用三相步进电机取代电动推杆，三相步进电机的输出端通过可以收卷的收卷绳或者钢链连接在隔水板10的上端，隔水板10的内部设置有用于通过重力将隔水板10与核心管8底部压紧密封的加重块。

工作原理：该装置在使用时，进水管7与城市雨水排放系统的上游连接，排水管12与城市雨水排放系统的下游连接，集水管20则与城市海绵储水系统连接，当出现降雨后，雨水将通过雨水井收集进入城市雨水排放系统，随后通过进水管7穿过核心管8流向排水管12，同时雨水也将经过导向过滤装置1过滤后进入集水盒6的底部，集水盒6内的水位在到达指定的水位前，可以认为未下雨或者雨水处于对地面的初步冲刷阶段，而在初步冲刷阶段雨水的质量差，因此不需要进行收集，只需要使雨水直接由进水管7流入排水管12即可；

当集水盒6内的雨水水位到达指定的检测水位时，即可进入雨水收集阶段，此时顶部水位检测传感器19将检测信号发送至控制器14内，而控制器14控制升降调节装置16将隔水板10放下，从而利用隔水板10将核心管8的底部封闭，此时进流管7内的水流无法直接由核心管8的底部流向排水管12，而是通过位于核心管8上的透水孔11直接的将水流送入检修井2的底部，然后由集水管20将进入检修井2底部的水流送入城市海绵储水系统中；

当检修井2内的水位上升至指定的高度时，底部水位检测传感器23将信号送入控制器14，此时即可认为集水管20无法将更多的水流送入城市海绵储水系统中，随后控制器14控制升降调节装置16将隔水板10向上抬升，使进水管7内的水流可以直接的通过核心管8被送入排水管12内，从而使水流能够直接的通过城市雨水排出系统快速的排出，而当集水盒6内的水位高于顶部水位检测传感器19的检测水位，同时检修井2内的水位再次低于底部水位检测传感器23的检测水位时，隔水板10则会被再次放下从而使雨水能够再次的由集水管20进入城市海绵储水系统中；

该装置上还可以安装辅助排水装置3，辅助排水装置3能够将收集到的雨水送入排水管12和核心管8的连接位置附近，从而起到对雨水的辅助收集和排水作用，另外该装置上还可以安装滴水管17来对集水盒6内多余的雨水进行排出，从而能够有效的在停雨后使集水盒6内部回复至干燥状态，避免积水影响下一次降水时对降雨量的判断，另外该装置核心管8在对应隔水板10的左右两侧处均开设有透水孔11，当检修井2内的水位上升至与透水孔11高度相同时，雨水可以穿过两侧的透水孔11由进水管7流向排水管12，从而保障多余的雨水能够被快速的排出，避免发生内涝；

采用该装置对城市内的雨水进行收集和弃流能够有效的保障城市海绵储水系统存储到足量的干净雨水，同时又能够有效的避免过多的雨水滞留造成城市内涝，另外该装置的结构相对简单，易于检修维护，因此具有很高的实用价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：包括检修井(2)，所述检修井(2)的顶部采用可拆卸的顶盖(5)进行密封，且检修井(2)的底部设置有核心管(8)，所述检修井(2)的左侧固定安装有与核心管(8)的左侧固定连接的排水管(12)，且检修井(2)的右侧固定安装有与核心管(8)的右侧固定连接的进水管(7)，所述检修井(2)的底部固定安装有高度低于核心管(8)的集水管(20)；

所述核心管(8)的中部滑动安装有可对核心管(8)底部进行封闭截流的隔水板(10)，且核心管(8)在对应隔水板(10)的左右两侧处均开设有有透水孔(11)，所述检修井(2)内固定安装有用于检测指定截止水位的底部水位检测传感器(23)，且该截止水位高于最高处的透水孔(11)，所述检修井(2)内固定安装有安装座(13)，且安装座(13)上固定安装有控制器(14)，且安装座(13)上固定安装有用于带动隔水板(10)上下运动的升降调节装置(16)；

所述顶盖(5)上固定安装有集水盒(6)，且集水盒(6)内固定安装有用于将外部雨水汇集至集水盒(6)底部的导向过滤装置(1)，所述集水盒(6)内安装有用于检测指定水位的顶部水位检测传感器(19)，且顶部水位检测传感器(19)、底部水位检测传感器(23)和升降调节装置(16)均通过电缆与控制器(14)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述顶盖(5)的上端通过螺栓固定安装有用于保护顶盖(5)的支撑保护盖(4)，且支撑保护盖(4)上设置有便于雨水流入的网孔，所述顶盖(5)的左右两端通过螺栓对称固定有拉柄(21)，且顶盖(5)与检修井(2)的上端之间通过橡胶圈密封，所述检修井(2)的上端固定安装有至少一对底部卡紧块(22)，且顶盖(5)上固定安装有通过旋转顶盖(5)即可与底部卡紧块(22)卡紧的顶部配合块(24)。

3.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述顶盖(5)上设置有辅助排水装置(3)，且辅助排水装置(3)包括与顶盖(5)通过螺栓固定安装的汇流盒(302)，且汇流盒(302)的上端设置有与外部连通便于雨水进入汇流盒(302)内部的过滤网(301)，所述汇流盒(302)的底部连通在环形管(303)上，且环形管(303)的底部连通有导流管(304)，所述导流管(304)的底部插入核心管(8)内并朝向进水管(7)弯曲，且导流管(304)与核心管(8)之间粘接密封。

4.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述透水孔(11)为直径两毫米至五毫米的圆孔，且每侧透水孔(11)的设置数量应使所有透水孔(11)的总截面流量大于集水管(20)的截面流量，所述隔水板(10)的上端开设有用于在隔水板(10)封闭核心管(8)底部时依然能够连通隔水板(10)两侧的导流孔(15)，且隔水板(10)处于封闭状态时导流孔(15)的最低位置不低于底部水位检测传感器(23)的预设监测水位。

5.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述导向过滤装置(1)包括一个上大下小且与集水盒(6)上端通过螺栓固定或者卡扣固定的锥形导管(101)，且顶部水位检测传感器(19)的安装位置与锥形导管(101)的下方出水孔错开，所述锥形导管(101)的上端固定安装有上网孔过滤片(102)，且锥形导管(101)的下端固定安装有内部孔径小于上网孔过滤片(102)内部孔径的下网孔过滤片(103)。

6.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述集水盒(6)的底部一体成型有锥形连接台，且锥形连接台的底部固定安装有能使进入集水盒(6)内部的多余雨水缓慢滴入检修井(2)内的滴水管(17)，所述锥形连接台(6)内固定安装有用于放置滴水管(17)堵塞的滤水器(18)，且滤水器(18)内部采用活性炭、海绵、晴纶绵、离子交换树脂等滤水材料中的一种或者多种组成用于过滤雨水的滤芯。

7.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述控制器(14)为stm32系列单片机或者S7-200型PLC控制器，且控制器(14)外部采用塑料盒和防水胶进行防水密封。

8.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述核心管(8)上粘接安装用用于导向隔水板(10)的导向座(9)，且隔水板(10)的底部通过橡胶垫(10)与核心管(8)进行隔水密封。

9.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述升降调节装置(16)为滚珠丝杆式电动推杆，且隔水板(10)与升降调节装置(16)之间固定安装有用于调整间距并起到缓冲作用的缓冲弹簧或者缓冲橡胶垫。

10.根据权利要求1所述的一种可实现自动控制雨水收集与弃流的装置，其特征在于：所述升降调节装置(16)为三相步进电机，且三相步进电机的输出端通过可以收卷的收卷绳或者钢链连接在隔水板(10)的上端，所述隔水板(10)的内部设置有用于通过重力将隔水板(10)与核心管(8)底部压紧密封的加重块。

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