CN115492192A - 一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，该装置上集成有雨水收集单元、混凝沉淀单元、排污单元、消毒储蓄单元和智能控制单元，所述的雨水收集单元由进水管、电动阀门、过滤装置、水位监测器一、罐体一和出水口连接的智能水泵组成，所述的混凝沉淀单元由罐体二、水管、搅拌装置、投药装置、水位监测器二、水质监测器和排污单元组成，所述的消毒储蓄单元由罐体三，水管、紫外线灯管、活性炭层和出水管组成。本发明在传统的雨水处理装置的基础上融入智能控制系统，不仅可以精确调控系统中各种装置来快速处理雨水，还可以严格控制雨水的流入量、处理量和排放量，从而使得雨水处理的效率更高，更好的被流出使用。
Description
技术领域
本发明涉及雨水处理及回收技术领域，具体为一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置。
背景技术
随着工业化和城市化进程的加快，水污染及水资源短缺问题已日益严峻地摆在全人类面前，城市缺水在21世纪将成为一个世界性的问题。但近年来经常会因为暴雨造成城市内涝，导致城市的排水和雨水收集也成为严重的问题，并给人们的生活带来了很大的困扰。因此一款处理效果好、推广成本低、运行能耗少、操作简单易维护的雨水处理装置是非常必要的。
现有的大部分雨水收集利用工程中普遍采用的类似生活污水的回用处理方法，其缺点有很多，例如：占地较大、需要设备较多、技术也相对复杂，有些还需要人工操作，从而造成投资高、运行管理复杂以及雨水回收后无法有效的加以利用等问题。此外针对海绵城市的雨水处理尚未达到完全自动化，对于雨水收集和再利用来说这种方式有很大的不便，不利于推广使用，为此提出一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术不足，本发明提供了一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，解决了：现有设备占地较大、需要设备较多、技术也相对复杂，有些还需要人工操作，从而造成投资高、运行管理复杂以及雨水回收后无法有效的加以利用的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，该装置由雨水收集单元、混凝沉淀单元、排污单元、消毒储蓄单元和智能控制单元组成，包括箱体、进水管、电动阀门、粗过滤网、细过滤网、水位监测器、智能水泵、搅拌装置、投药装置、水质监测器、污泥挡板、排污管、紫外线灯管、活性炭层、出水管，控制操作板、控制器。
作为本发明的进一步优选方式，所述的雨水收集单元由进水管、电动阀门、过滤装置、水位监测器、罐体一和出水口连接的智能水泵组成。该单元位于箱体的左端，雨水经进水管流入过滤装置，进一步的过滤装置内部嵌有粗过滤网和细过滤网对杂质进行过滤，过滤后的雨水流进雨水收集池内，进一步当水位监测器检测到雨水收集池中的雨水达到相应阈值时将信息反馈给智能控制单元，并由智能控制器发出信号，关闭电动阀门并驱动智能水泵将收集的雨水送至下个单元进行处理。
作为本发明的进一步优选方式，所述的混凝沉淀单元由罐体二、水管、搅拌装置、投药装置、水位监测器、水质监测器和排污单元组成。该单元位于箱体的中间，进一步的由左侧水管连接的智能水泵给该处理单元补充水源，进一步的智能水泵运送的雨水在混凝沉淀单元达到水位监测器的阈值时，由水质监测器检测该处理单元的水质信息并传递信号给智能控制单元，进一步的智能控制单元通过分析和处理反馈的信息，驱动搅拌装置和投药装置进行工作，进一步的排污单元排出混凝沉淀单元处理后形成的高浓度沉淀废液。
作为本发明的进一步优选方式，所述的消毒储蓄单元由罐体三，水管、紫外线灯管、活性炭层和出水管组成。该单元位于箱体的右端，智能水泵将混凝沉淀单元处理过的雨水泵入至消毒储蓄单元中，进一步的安装于罐体三顶部的紫外线灯管对泵入的雨水进行消毒杀菌，进一步的安装于罐体三中上部的活性炭层用于去除水体中的异味，进一步的消毒后的雨水被储存在该单元内部或通过出水管流出到所需的地方。
作为本发明的进一步优选方式，所述的智能控制单元由控制操作板、控制器、中央处理器和电池组组成。该单元位于箱体的顶端，进一步的控制器可以控制电动阀门、智能水泵、搅拌装置和投药装置的开启和关闭，进一步的中央处理器可以对水位监测器和水质监测器反馈的信息进行整合，并利用内置的神经网络模型进行精准调控，进一步的驱动控制器控制投药装置投放适量的药剂，并操控搅拌装置将药剂与所要处理的雨水进行均匀的混合。
所述的神经网络具有很强的并行结构和并行实现能力，适合实时控制和动态控制，并且内部的分布式信息存储与数据处理结构使其具有独特的容错性，所述的神经网络还可以通过研究系统过去的数据记录进行学习，具有归纳全部数据的能力，并达到快速实现大量复杂的控制算法。
所述的数据处理结构对采集的数据进行归一化处理，处理后的数据作可为神经网络的输入参数，所述的归一化处理公式为
其中X*表示归一化处理后的数据，Xmax为所有数据中X的最大值，Xmin为所有数据中X的最小值，Xn为归一化处理后得到的新值。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置。具备以下有益效果：
(1)本发明在传统的雨水处理装置的基础上融入智能控制系统，不仅可以精确调控系统中各种装置来快速处理雨水，还可以严格控制雨水的流入量、处理量和排放量，从而使得雨水处理的效率更高，更好的被流出使用。
(2)本发明结合过滤-混凝沉淀-消毒除臭工艺对海绵城市的雨水进行处理，从而有效的去除城市雨水中的悬浮物、低浓度的污染物和病毒等。此装置在智能控制系统中引入了具有自学习能力和推理、判断、决策能力的智能控制算法，可对系统内各检测器和处理装置进行自动调控。此装置对雨水处理的各个环节和控制系统进行了单元化分区，使得雨水在流入各单元时可以达到更好的处理效果，并且单元化的分区使得整个处理装置具有结构合理、集成化程度高、便于移动等特点。
附图说明
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明的控制系统的整体原理示意图。
图中：1、进水管；2、电动阀门；3、过滤装置；4、粗过滤网；5、细过滤网；6、雨水收集单元；7、箱体；8、水位监测器二；9、混凝沉淀单元；10、搅拌装置；11、控制操作板；12、智能控制单元；13、投药装置；14、消毒储蓄单元；15、活性炭层一；16、紫外线灯管；17、活性炭层二；18、水位监测器一；19、输水管一；20、智能水泵一；21、水质监测器；22、污泥挡板；23、排污管；24、排污单元；25、智能水泵二；26、输水管二；27、出水管。
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。基于本发明中的实施例，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1-2，本发明实施例提供一种技术方案：
一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，装置上集成有雨水收集单元6、混凝沉淀单元9、排污单元24、消毒储蓄单元14和智能控制单元12。包括箱体7、进水管1、电动阀门2、粗过滤网4、细过滤网5、水位监测器一、水位监测器二、智能水泵、搅拌装置10、投药装置13、水质监测器21、污泥挡板22、排污管23、紫外线灯管16、活性炭层、出水管26、输水管二27，控制操作板11、控制器。
雨水收集单元6由进水管1、电动阀门2、过滤装置3、水位监测器一、罐体一和出水口连接的智能水泵组成。所述进水管1和电动阀门2安装于所述雨水收集单元6的上端，用于将雨水引入并控制雨水的流量。所述过滤装置3安装于所述雨水收集单元6的顶部，且所述过滤装置3内部嵌有粗过滤网4和细过滤网5，用于对进水管1流入的雨水进行杂质过滤。水位监测器一、电动阀门2和智能水泵通过线路与智能控制单元12连接，当水位监测器一检测到雨水收集池中的雨水达到相应水位时，由智能控制器发出信号，关闭电动阀门2并驱动智能水泵将收集的雨水送至下个单元进行处理。
混凝沉淀单元9由罐体二、水管、搅拌装置10、投药装置13、水位监测器二、水质监测器21和排污单元24组成。所述水管连接于罐体二左侧，与智能水泵连接，用于给该处理单元补充水源。所述搅拌装置10和投药装置13与所述罐体二的上部连接，所述水位监测器二和水质监测器21分别连接于所述罐体二的左上部和左下部，它们都通过线路与智能控制单元12连接。智能水泵运送的雨水在混凝沉淀单元9达到水位监测器二的阈值时，由水质监测器21检测该处理单元的水质信息并传递信号给智能控制单元12，智能控制单元12通过分析和处理反馈的信息，驱动搅拌装置10和投药装置13进行工作。所述排污单元24包括污泥挡板22和排污管23，用于排出经所述混凝沉淀单元9处理后形成的高浓度沉淀废液。
消毒储蓄单元14由罐体三，水管、紫外线灯管16、活性炭层和出水管27组成。所述水管安装于所述罐体三左上部分并与左侧的智能水泵连接，用于将所述混凝沉淀单元9处理过的雨水引流至所述消毒储蓄单元14中。所述紫外线灯管16安装于所述罐体三顶部，用于对流入罐体三内的雨水进行消毒杀菌。所述活性炭层安装于所述罐体三中上部，所述活性炭层分为上下两层，且整个结构通过卡扣与罐体三相连，所述活性炭层不仅可以去除雨水中的异味还便于更换与维修。所述出水管27安装于所述罐体三右下部分，可将净化后的雨水排出到所需的地方使用。
智能控制单元12由控制操作板11、控制器、中央处理器和电池组组成。控制器可以控制电动阀门2、智能水泵、搅拌装置10和投药装置13的开启和关闭。中央处理器可以对水位监测器和水质监测器21反馈的信息进行整合，并利用内置的神经网络模型进行精准调控，进而驱动控制器控制投药装置13投放适量的药剂，并操控搅拌装置10将药剂与所要处理的雨水进行均匀的混合。
神经网络模型具有很强的并行结构和并行实现能力，适合实时控制和动态控制，并且内部的分布式信息存储与数据处理结构使其具有独特的容错性，的神经网络还可以通过研究系统过去的数据记录进行学习，具有归纳全部数据的能力，并达到快速实现大量复杂的控制算法。
数据处理结构对采集的数据进行归一化处理，处理后的数据作可为神经网络的输入参数，的归一化处理公式为
其中X*表示归一化处理后的数据，Xmax为所有数据中X的最大值，Xmin为所有数据中X的最小值，Xn为归一化处理后得到的新值。
整体采用低成本的过滤技术、高效率的混凝沉淀技术和简易的消毒除臭技术去除城市雨水中的悬浮物、低浓度的污染物和病毒等。该装置可用于对海绵城市的雨水处理，装置的智能控制系统引入了具有自学习能力和推理、判断、决策能力的智能控制算法，可对系统的各种检测器和处理装置进行自动调控。装置的各个处理单元具有集成化程度高和处理效能好等特点。装置上集成有雨水收集单元、混凝沉淀单元、排污单元、消毒储蓄单元和智能控制单元。雨水经过进水管流入过滤装置进行过滤后储存在雨水收集单元内，再由智能水泵泵入混凝沉淀单元，水质监测装置检测雨水中悬浮物的浓度和PH后反馈给智能控制单元，进而驱动搅拌装置和投药装置进行工作，经过处理的水质检测合格后再由智能水泵泵入消毒储蓄单元，而沉淀后含有高浓度悬浮物的雨水则通过排污单元流出，最后经过消毒杀菌后的水质在达到使用要求后通过出水管流出。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，其特征在于：该装置上集成有雨水收集单元(6)、混凝沉淀单元(9)、排污单元(24)、消毒储蓄单元(14)和智能控制单元(12)，所述的雨水收集单元(6)由进水管(1)、电动阀门(2)、过滤装置(3)、水位监测器一、罐体一和出水口连接的智能水泵组成，所述的混凝沉淀单元(9)由罐体二、水管、搅拌装置(10)、投药装置(13)、水位监测器二、水质监测器(21)和排污单元(24)组成，所述的消毒储蓄单元(14)由罐体三，水管、紫外线灯管(16)、活性炭层和出水管(27)组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，其特征在于：所述进水管(1)和电动阀门(2)安装于所述雨水收集单元(6)的上端，所述过滤装置(3)安装于所述雨水收集单元(6)的顶部，且所述过滤装置(3)内部嵌有粗过滤网(4)和细过滤网(5)，所述的水位监测器一、电动阀门(2)和智能水泵通过线路与智能控制单元(12)连接。
3.根据权利要1所述的一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，其特征在于：所述搅拌装置(10)和投药装置(13)与所述罐体二的上部连接，所述水位监测器二和水质监测器(21)分别连接于所述罐体二的左上部和左下部，通过线路与智能控制单元(12)连接，所述排污单元(24)包括污泥挡板(22)和排污管(23)，用于排出经所述混凝沉淀单元(9)处理后形成的高浓度沉淀废液。
4.根据权利要求1所述的一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，其特征在于：所述紫外线灯管(16)安装于所述罐体三顶部，用于对流入罐体三内的雨水进行消毒杀菌，所述活性炭层安装于所述罐体三中上部，所述活性炭层分为上下两层，且整个结构通过卡扣与罐体三相连，所述出水管(27)安装于所述罐体三右下部分。
5.根据权利要求1所述的一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置，其特征在于：所述的智能控制单元(12)由控制操作板(11)、控制器、中央处理器和电池组组成，所述的控制器控制电动阀门(2)、智能水泵、搅拌装置(10)和投药装置(13)的开启和关闭，所述的中央处理器对水位监测器和水质监测器(21)反馈的信息进行整合，并利用内置的神经网络模型进行精准调控，对驱动控制器控制投药装置(13)投放适量的药剂，操控搅拌装置(10)将药剂与雨水进行混合。
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| CN202211185467.9A Pending CN115492192A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种基于神经网络的智能雨水收集处理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115492192A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116161824A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-05-26 | 江苏省秦淮河水利工程管理处 | 一种清淤尾水处理装置、系统及处理方法 |
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2022
- 2022-09-27 CN CN202211185467.9A patent/CN115492192A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116161824A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-05-26 | 江苏省秦淮河水利工程管理处 | 一种清淤尾水处理装置、系统及处理方法 |
| CN116161824B (zh) * | 2023-03-22 | 2024-01-02 | 江苏省秦淮河水利工程管理处 | 一种清淤尾水处理装置、系统及处理方法 |
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