CN208488559U - 一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统 - Google Patents

Abstract

一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，该系统包括基于GIS的径流模拟和控制主机、气象预报及径流卫星监测服务器、分布式小型气象站、立面雨情监测器、移动式降雨雷达、红外视频监测仪、蒸发测量仪、雨水管网流量监测仪、水质在线监测仪、空气质量监测仪、雷达雨量监测仪、下渗区饱和度监测器、蓄积区水位监测仪、浅层地下水位监测仪、地表径流量监测仪、带测速浮标防水无人机、光纤温度传感系统、光纤压力传感系统、通讯模块、智能控制器、雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、加压下渗装置等。本实用新型根据各种参数对雨洪灾害进行科学预警和报警并采用应对措施，降低建筑区或建筑物雨洪灾害受灾风险。

Description

一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统。

背景技术

海绵城市监测设施：目前的海绵城市监测设施基于物联网、自动和远程监测技术、通信及计算机网络技术、空间地理信息技术、物联网技术、云计算技术，实现海绵城市建设系统信息化管理、自动化监测、实时化调度、科学化决策、网络化办公、规范化服务，为城市水安全、水环境、水资源、水生态的治理保护和开发利用提供了智慧化的管理手段。然而，目前针对海绵设施的基于GIS的径流模拟与实际的监测措施之间缺乏直接的关联和反馈，往往是模拟和监测脱节，一般在项目的设计阶段进行模拟，一旦模拟完成，监测和控制过程中就依据模拟的结果进行监测和控制，实时的监测结果不再反馈至模拟模型，使得基于GIS的径流模拟无法在系统进行中实时更新参数以使得模拟结果与实际运行工况更加接近，导致实际运行工况与模拟结果差异较大。如果基于GIS的径流模拟能够实时获取监测系统的参数，那么可大大提高模拟的精度，进一步的，基于模拟结果和监测参数制定相应的控制策略、设定科学的运行模式，并基于设定的运行模式对海绵设施进行控制也可显著提升海绵设施的运行效率。

目前的海绵城市监测措施主要监测以下内容：1）雨量监测，监测不同区域的降雨情况，提供准确的降雨数据，支持海绵城市设施效能分析及考核评估。2）海绵体监测，通过对人工湖、景观河、蓄水池等重要海绵体进行水位和水质监测，掌握雨水蓄积状况、确定再生利用方式。3）排水设施监测，在道路历史积水区域布设水位监测点，监测积水情况，及时应对城市内涝；在项目排出口监测排水量，掌握项目建成区的径流量控制效果；在排水管网的关键节点进行液位、流量监测，作为过程监测数据，为运行评估及风险预警提供依据。4）气温、地下水监测，布设温度和地下水监测点并实施在线监测，了解气温变化趋势，对热岛效应进行定量化考核；了解地下水水位、水质变化，评估海绵城市水资源保护成果。5）河道水系监测，在线监测河道关键断面的水量和水质指标，作为水环境、水安全质量考核的依据。但以上常规监测措施无法全面、实时反映海绵设施的工况，需要引入新的监测传感器、摄像头等进行更多数据的采集与监测。比如，基于物联网的智能土壤墒情监测系统。该系统能精确测量各种不同土壤不同剖面的水分含量，水势和田间持水量，并可精确测量土壤饱和含水量和作物凋萎含水量。可用于土壤墒情连续监测、地下水埋深连续监测、旱涝灾害监测。利用该系统可作为下渗区饱和度监测器进行土壤饱和度的测量。

多种手段实时监测雨情。城市天气预报的雨情常常与局部的雨情有较大误差，需要利用局部小型气象站进行气象和雨情参数校准式测量。而现有的分布式小型气象站常用的翻斗式或者虹吸式雨量计和称重式雨量计都需要通过圆筒承水器收集下落的雨水，而强风时雨水受风力影响有较大水平位移无法自然下落，这些分布式小型气象站自带的雨量计误差较大。所以，对于海绵设施所在的局部地区进行雨量测试需要引入新的方法。并且，由于风对降雨的影响，降雨经常会发生侧向运动落在建筑物的立面，这部分落在立面上的雨水最终也会形成地表径流，特别是高层建筑和超高层建筑的立面展开面积要远大于其投影面积，所以需要对建筑物立面的雨水进行监测，而现有的垂直开口向上的监测设备难以满足需要。

在大雨或暴雨时，由于雨水排水设施满溢，常可以看到城市道路甚至主干道雨水奔涌，在雨水管和雨水沟里面预置的流量、流速传感器仅能测量雨水管和雨水沟里面的流量，实际的地表径流量无法监测，相应的海绵设施、防灾措施的调控就缺乏重要的数据（地表径流量）。而在偶尔成为泄洪通道的道路上设置流量传感器显然难度较大，也不够经济，日常维护也非常麻烦，而临时派出监测人员使用移动式监测设施的效率和安全性都不够理想，所以，需要有新的高效安全测量地表临时泄洪通道的方法。

海绵城市设施由于与水环境紧密结合，除了发挥渗、蓄、滞、净、用、排的作用外，还应在洪涝灾害发生时发挥先进完善的模拟系统、传感器系统和控制措施的优势，发挥防灾减灾作用。然而，现有的海绵设施由于没有配置相关执行机构，缺乏这方面的功能，所以，也需要完善海绵设施的防灾减灾组件和运行策略。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，包括基于GIS的径流模拟和控制主机、气象预报及径流卫星监测服务器、分布式小型气象站、立面雨情监测器、移动式降雨雷达、红外视频监测仪、蒸发测量仪、雨水管网流量监测仪、水质在线监测仪、空气质量监测仪、雷达雨量监测仪、下渗区饱和度监测器、蓄积区水位监测仪、浅层地下水位监测仪、地表径流量监测仪、带测速浮标防水无人机、光纤温度传感系统、光纤压力传感系统、通讯模块、智能控制器、雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、加压下渗装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、快速气浮滤池、PAC加药装置、电动阀、自动充气橡胶坝、云服务器及云监控平台和变频双向加压泵，所述基于GIS的径流模拟和控制主机分别与气象预报及径流卫星监测服务器、分布式小型气象站、立面雨情监测器、移动式降雨雷达、红外视频监测仪、蒸发测量仪、雨水管网流量监测仪、水质在线监测仪、空气质量监测仪、雷达雨量监测仪、下渗区饱和度监测器、蓄积区水位监测仪、浅层地下水位监测仪、地表径流量监测仪、带测速浮标防水无人机、光纤温度传感系统、光纤压力传感系统、云服务器及云监控平台相连，所述云服务器及云监控平台与通讯模块相连，所述通讯模块与智能控制器相连，所述智能控制器分别与雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、变频双向加压泵、加压下渗装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、快速气浮滤池、PAC加药装置、电动阀、自动充气橡胶坝相连。

进一步，所述分布式小型气象站可测量温湿度、雨量、太阳辐射强度和风速参数。由于大风对于降雨的方向有较大影响，大风时降雨难以落入开口朝上的翻斗式雨量计等常规雨量计，所以当气象站测量到风速偏高时（风速>8.0米/秒），基于GIS的径流模拟和控制主机就放弃使用分布式小型气象站测得的雨量数据，而使用立面雨情监测器和雷达雨量监测仪测得的雨量数据。

进一步，所述气象预报及径流卫星监测服务器可自动实时收集气象台站发布的气象预报（包括降雨预报、温湿度、风速和太阳辐射预报等）和空气质量预报，并可实时连线径流监测卫星（具有地表径流监测功能的遥感卫星、气象卫星）获取地表径流量的图像和数据，并将气象和径流数据传输至基于GIS的径流模拟和控制主机。

进一步，所述立面雨情监测器，即在建筑物立面设小型雨水沟截留立面上的雨水至雨量测量容器，根据雨水沟所截留的面积和雨量容器内的雨水量可计算立面上的降雨强度。

进一步，所述移动式降雨雷达可采用降雨雷达车。根据雨情监测的需要灵活设定降雨雷达车的工作位置。比如，夏季的热雷雨是由于太阳剧烈照射导致近地面空气膨胀形成抬升导致发生对流运动，多在午后形成，傍晚消失，持续时间较短，在多普勒雷达上显示则是零零散散的块状回波（雷暴单体），寿命一般不超过40分钟。热雷雨短时形成、预报难度很大，无法从天气预报提前获知，当通过气象预报及径流卫星监测服务器和分布式小型气象站监测到的参数根据现有技术显示本实用新型所在区域可能发生热雷雨时，可将降雨雷达车开至降雨云附近，使用移动式降雨雷达有针对性对雷暴雨体进行探测，并使用车载计算机短时预报热雷雨强度，为系统提供短时降雨预报参数。在夏季，相较气象预报及径流卫星监测服务器所获得的参数，系统优先采纳移动式降雨雷达提供的短时降雨预报参数。

进一步，所述红外视频监测仪可对对地表径流、蓄水区地表水面、下渗区和不透水区进行表面水量视频监控和蒸发导致的表面温度变化监测。根据当地气象参数和各个表面温度变化进而可推算各个表面的雨水蒸发量。由于积水地表温度、渗透充分未积水地表温度、蒸发旺盛的硬化地表温度及径流温度和存在差异，使用红外视频监测器可直观观察地表情况。比如，在炎热的夏季，经常艳阳高照情况下出现热雷雨，在降雨前，硬化的地面（如水泥路面）被太阳辐射加热温度很高（有报道硬化地面暴晒下温度高度50℃），当降雨发生时，部分落在地表的降雨瞬间蒸发未形成地表径流，相较其他太阳辐射较弱的季节的工况，同样降雨量下硬化地面地表径流量大大降低，使用红外视频监测仪可提前监测到硬化地表温度高的情况，和蒸发测量仪数据一起输入基于GIS的径流模拟和控制主机以对地表径流量进行准确预判。

由于蒸发量除了和地表温度密切相关外，还与空气温湿度风速等紧密相关，所以，本实用新型还设有蒸发测量仪。蒸发测量仪数据与红外视频监测器数据同时输入基于GIS的径流模拟和控制主机。

所述蒸发测量仪可采用现有技术的测量仪，但设有多种，即放置在不同位置分别测量地表蒸发量、树下地面蒸发量、湿地蒸发量和蓄积池通风蒸发量。

进一步，所述雨水管网流量监测仪可监测周边地块对所监测地块的雨水输入和输出作用。比如，当上游雨水管网充满，流经本地时上游雨水溢出，上下游雨水的差值即为本地的雨水受管网的影响情况。（下游流量-上游流量）=本地块雨水进入管网流量。当（下游流量-上游流量）为负值时，说明管网在本地块有溢出，需关闭溢出处通向管网的电动阀。

进一步，所述水质在线监测仪可测量雨水的SS、COD、BOD、溶解氧(DO)、氨氮、TP、TN以及pH值等，产生的数据可综合评估雨水质量。由于Zn、Cu和Pb等重金属污染物种类繁多，在线监测不便。而城市雨水中的重金属来源主要是城市空气中的PM2.5、PM10污染物颗粒（雨水凝结核）所携带的重金属，可通过监测空气质量推断雨水中的重金属含量，所以本实用新型设有空气质量监测仪。

进一步，所述空气质量监测仪可测量降雨前、中和后的空气内的PM2.5、PM10等可成为雨水凝结核的颗粒污染物含量，进而传输至基于GIS的径流模拟和控制主机推算雨水当中携带的颗粒物含量和重金属含量。由于雨水中的重金属难以通过常用的、成本适宜的雨水过滤处理措施进行处理，本实用新型在空气质量较差时（AQI>100时）对初期雨水进行弃流。当空气质量达标，但水质在线监测仪监测到雨水系统其他参数超标时也对超标雨水进行弃流。

进一步，所述雷达雨量监测仪采用现有技术的仪器，可测量雨夹雪、降雪、冰雹等有固态降雨、特殊天气下的降雨强度，弥补普通液位式雨量监测仪对于固态降雨监测迟滞的问题。也可推算树木和屋面积存雪量，进而对融雪后发生的径流进行预判。

进一步，所述下渗区饱和度监测器为现有技术的设备，该系统能精确测量各种不同土壤不同剖面的水分含量，水压和田间持水量，并可精确测量土壤饱和含水量和作物凋萎含水量。在海绵设施的各种透水材料、卵石、碎石、细沙和改良土壤组成的下渗区布置该系统探头，可实时监测各个下渗层的水分含量、水分饱和度并与各个下渗层的饱和含水量进行对比，进而掌握每个下渗区在降雨时剩余的吸水能力。

所述下渗区饱和度监测器采用管式插入式（FDR）的土壤水分传感器。一般可采用开挖埋设法在需要监测的地层埋设频域反射原理（FDR）的土壤水分传感器。当地层较深时，可采用钻井法安装，即钻设传感器安装工作竖井到相关深度，将管式插入式（FDR）的土壤水分传感器在井底插入土壤，数据线在井内安装后，对传感器安装工作井并进行同质填料回填。

所述传感器安装工作井可设一个或多个，应尽量减少对地层扰动，孔径以满足管式（插入式）频域反射原理（FDR）的土壤水分传感器安装需要为准确定。土壤水分传感器可使用钻杆压入井底部地层，土壤水分传感器安装完毕后，对传感器安装工作井进行分层同质回填（使用与原始地层岩土体尽量一致的材料回填）。

进一步，所述蓄积区水位监测仪可在线监测地表滞留区、明渠、泄流通道、下凹绿地以及各种雨水蓄积池的水位。当发现某处地下水位偏低时，可使用加压下渗装置（加压下渗装置可为移动式，金属承压密闭雨水中转箱和变频双向加压泵可为车载，灌注花管可移动插入相关可蓄水的地层）对该处进行水质符合标准的雨水的加压回灌。

进一步，所述浅层地下水位监测仪，可在线监测多个不同位置的浅层地下水位。根据浅层地下水位的升高和降低对雨水下渗入地下的潜力进行评估。浅层地下水位低于20米的缺水地区，浅层地表的蓄水能力（空间）充足，可不布置地下水位监测仪。

进一步，所述地表径流量监测仪可采用多普勒流量监测仪（或流速断面法监测仪）对地表径流的标志性断面进行流量监测。

进一步，所述带测速浮标防水无人机上设有摄像头、浮标投放挂架、空投测速浮标，空投测速浮标通过浮标投放挂架与带测速浮标防水无人机连接。带测速浮标防水无人机可携带摄像头、空投测速浮标等设备飞临待测区域上空，使用摄像头拍摄地表径流情况、蓄积或滞留区水位情况，并打开浮标投放挂架可对特定位置释放空投测速浮标测量径流的流速。空投测速浮标使用类似常规智能手机的定位、测速和数据传输技术，其内设GPS或北斗定位模块、通讯模块、蓄电池及其他微处理器制作并进行防水封装，落在水面上时可漂浮在水面随水流一起流动，其流动速度传输到基于GIS的径流模拟和控制主机，即可反映地表径流或开敞式管渠内雨水流动的速度。其平面尺寸类似4寸屏幕的手机大小，可保证其被雨水篦子、过滤网、砂石过滤层滞留，便于对其定位后在滞留位置手动回收。由于在线多普勒流量监测仪造价较高、维护保养要求较高且对使用地点的截面积、径流深度大小有一定要求，所以，价格便宜、使用方便可在任意位置使用的和空投测速浮标配合地面上预置的液位标识和已知的流道几何尺寸计算各个位置的径流速度和流量，对目标点进行投放，径流深度只要满足能浮标漂浮即可。

空投测速浮标采用三层防水充气壳体。三层防水充气壳体，具有减振防水的作用。空投测速浮标的三层防水充气壳体内设有GPS模块、4G控制和通讯模块、内部塑料框架、可充电锂电池、微型振动式发电电池，内部塑料框架与三层防水充气壳体牢固连接；GPS模块、4G控制和通讯模块、可充电锂电池、微型振动式发电电池均与内部塑料框架牢固连接；GPS模块、4G控制和通讯模块通过数据线连接；微型振动式发电电池与GPS模块、4G控制和通讯模块通过电源线连接；可充电锂电池与GPS模块、4G控制和通讯模块通过电源线连接。

地表径流量大时，在水面漂浮的空投测速浮标会随水面不停发生振动，被雨水篦子阻隔后也会随水流不断发生振动，水流的部分能量转化为空投测速浮标的振动能量。空投测速浮标设有微型振动式发电电池，可随振动发电并将所发电力用于锂电池充电，确保径流量大时的空投测速浮标的持续电力供应。持续电力供应可确保空投测速浮标上的传感器、定位模块和通讯模块长时间工作，确保数据获取和后期回收时定位。

进一步，所述光纤温度传感系统、光纤压力传感系统可发挥光纤传感柔性可植入、灵敏度高、精度高、适用范围广、控制点多的优势。在渗透及传输式海绵设施即透水铺装区（如绿色屋顶、铺装地面）安装光纤温度、压力传感器评估透水铺装性能，在存蓄式海绵设施（如天然生态坡、天然生物滞留池）安装雨水下渗实时监测系统，在地层内的抽灌合用花管和灌注花管内监测地下水压，在金属承压密闭雨水中转箱内通过监测水压监测液位。由于金属承压密闭雨水中转箱内空气被雨水压缩后存在较大气压波动、液位波动较大（特别是安全阀泄压前后），采用传统的连通管液位计、压力液位计、湿度感应液位计都难以稳定测量箱内液位，为了准确监测雨水中转箱内液位，根据收集的雨水和雨水中转箱内温度不同、雨水和空气与光纤温度传感器换热不同的原理，雨水中转箱内还设有光纤温度传感系统，系统设有多个光纤温度传感测点，通过监测测点的温度对雨水中转箱内的液位进行复核，确保液位监测准确。当光纤温度传感系统、光纤压力传感系统对液位的监测结果接近时（误差<5%），以两个系统监测值的均值为液位参数输入智能控制器，当光纤温度传感系统、光纤压力传感系统对液位的监测结果误差较大（误差>5%）时，采用权重法计算液位，光纤温度传感系统测量的液位权重为70%，光纤压力传感系统测量的液位为30%，这样可有效消除雨水中转箱内压力波动带来的误差。

进一步，所述基于GIS的径流模拟和控制主机可根据GIS信息运行SWMM等软件进行雨水径流模拟，收集气象预报台站、分布式小型气象站、移动式下垫面气象雷达和雷达雨量监测仪等设备或传感器的数据进行局部小范围降雨精确预测和雨量监测，监测收集下渗区饱和度监测仪、蓄积区（池）水位监测仪、地下水位监测仪、红外视频监测仪、蒸发测量仪、地表径流量监测仪、水质在线监测仪等各个传感器的参数，根据模拟结果、降雨预测结果和监测到的参数和预设的控制策略通过云服务器和监测平台中继后对智能控制器发出控制指令。

进一步，所述变频双向加压泵可将收集到的或净化后达到水质要求的雨水加压回灌至地下水层中，达到加压下渗的作用，也可借助地下水层自然压力从地下水层中抽取地下水使用。

进一步，所述加压下渗装置包括金属承压密闭雨水中转箱、抽灌合用花管、灌注花管，所述浅层地下水位检测仪、光纤压力传感系统、光纤温度传感系统安装在金属承压密闭雨水中转箱上，所述金属承压密闭雨水中转箱上设有电动阀，所述金属承压密闭雨水中转箱与抽灌合用花管、灌注花管通过电动阀连接，与泄压安全阀连接，金属承压密闭雨水中转箱通过电动阀、过滤器与变频双向加压泵连接。所述抽灌合用花管的花管开口部分设在地下的地下水层内，可进行地下水的抽灌。所述灌注花管设在地下的地层Ⅰ、地层Ⅱ和地层Ⅲ，可对地下进行雨水的分层回灌。在灌注花管旁的地层内设有数个传感器安装工作井，在井内安装有下渗区饱和度监测器，可分别监测不同土层内的土壤饱和度。

加压下渗装置有加压下渗和抽吸用水两种工况。1）加压下渗工况：经过过滤净化的雨水进入变频双向加压泵，经变频双向加压泵加压后进入金属承压密闭雨水中转箱，之后雨水通过多个抽灌合用花管和灌注花管加压灌入地下。在金属承压密闭雨水中转箱设有光纤压力传感器，可测量雨水中转箱内的水压力；在承压密闭雨水中转箱内还设有基于光纤压力传感器的液位传感器，可测量雨水中转箱内的液位，在液位降低时启动变频双向加压泵供水，在液位达到设定值上限时，雨水中转箱入口的电动阀关闭，防止雨水在停泵后倒流。金属承压密闭雨水中转箱还通过管路和高位雨水箱或雨水管连接，可利用高位雨水的自然压力将雨水送入雨水中转箱并加压灌注到地下。2）抽吸用水工况：在停泵状态下，通过光纤压力传感器监测到地下水层水位较高，压力高于所在水层和水箱所在高度、呈现有压地下水状态时，可反向（相较加压下渗工况）开启变频双向加压泵从水箱抽水，将雨水输送到雨水利用设施加以利用。此外，当地下水层饱和，从高位流入雨水箱的雨水无法加压渗入地下时，变频双向加压泵也可以从水箱中抽雨水输送到用水点或其他蓄积设施蓄积。无论抽吸有压地下水利用还是将流入承压密闭雨水中转箱中的雨水加压后输送，变频双向加压泵都可根据雨水中转箱内的压力对对水泵进行变频调节，形成压力叠加后输送，充分利用水箱中的压力，减少水泵的压头和消耗的功率。

由于下灌入地下水层的雨水和地下水混合，而地下水中可能含有砂子等杂质，为保护变频双向加压泵，在其反向运行从地下抽吸水时的入口设有过滤器。

与加压下渗装置配套的灌注花管根据地层情况设有多根，每根的开口深度不同，与地表比较接近的有渗透雨水能力的地层均分别设置不同开口深度的灌注花管。智能控制器可根据各个灌注花管中压力传感器的参数以及各个地层中下渗区饱和度监测仪的参数，选择进行加压下渗的地层，打开相应灌注花管上的电动阀，关闭其他花管上的电动阀。特别的，由于卵石地址良好的透水性能，在常见的古河床形成的卵石层地层上，如该层地下水位不高或无地下水，应优先在该层深度布置有开口的灌注花管，优先向该层进行雨水加压下渗。

本实用新型所有传感器的参数均可发送到基于GIS的径流模拟和控制主机和智能控制器。所有执行器均可执行智能控制器的指令动作。

进一步，所述防灾执行装置包括但不限于地下车库升降式挡水板，地下车库和地下室加压排水系统，地下室电气用房、电气设备断电装置、与水浸传感器连锁的电动阀门及集水坑内的潜水输送泵等等。

进一步，所述雨水利用设施供水点包括但不限于雨水冲厕用蓄水箱补水点、便器高低位水箱补水点、蓄冷蓄热水池补水点、消防水池补水点、消防高位水箱补水点和混凝土搅拌等工业及养殖储水用水点等。

进一步，所述带过滤应急提升泵车具有一定涉水通过能力，可在局部地区积水严重时行驶到积水地区进行局部雨水提升和输送，可与本实用新型所述的雨水利用设施供水点等本实用新型所述所有输送、蓄水或用水设施通过临时管路连接。

进一步，所述雨洪声光报警器采用声光报警，在易于积水区和雨水系统井盖等危险区设置相应水位传感器或通断传感器，当积水深度达到一定限值或井盖被冲开（通断传感器发出断路信号）时在危险点附近发出声光报警，提醒人员注意避开绕行。

进一步，所述快速气浮滤池可对污染物颗粒进行快速过滤。

进一步，所述PAC加药装置可根据水质情况，自动对雨水进行全自动加药处理，改善雨水水质。本实用新型所述快速气浮滤池、PAC加药装置等所有水处理设施及其上安装的电动阀与其他执行器一样都可以在智能控制器的控制下工作。

进一步，所述电动阀可在智能控制器的控制下根据系统运行的需要开启或关闭。比如，当雨水质量通过土壤自然下渗过滤已经达标，此时就可关闭雨水通向快速气浮滤池的电动阀，打开旁通管电动阀。在本实用新型所述的各个雨水调蓄设施、净化设施、雨水利用设施供水点、潜水输送泵、变频双向加压泵和管路之间连接的管道上均设有电动阀。

进一步，所述自动充气橡胶坝可在河流管渠或水库水位超标或地下车库等地下室进水时，需要临时筑坝挡水时在智能控制器的控制下自动充气挡水，起到挡水避洪的作用。比如，在地下车库入口设置自动充气橡胶坝，平时自动充气橡胶坝收缩储存至坡道入口带合页雨水篦子底部空间（不妨碍雨水排水）, 当雨水量过大，坡道入口雨水篦子无法截留雨水、车库内进水时，自动充气橡胶自动充气顶开雨水篦子，在车库坡道入口形成挡水坝，避免雨水通过坡道进入车库淹没车库内的车辆、设备造成人民财产损失。

本实用新型高位雨水水力发电模块作为本实用新型的一部分，在本实用新型的控制下运行可显著提高其运行效率。比如，当高位雨水水力发电模块同时收集高温废水发电时，根据本实用新型预测降雨量后，发现单位时间的雨废水收集量超过同时段的蓄存和发电所需水量（雨天光伏发电量可忽略）。此时应在降雨强度高的时点来临之前，尽量通过泄水发电清空雨废水箱，并优先使用蓄电池电量为负载供电。当大雨来临时，系统就可以最大限度收集雨水并泄水发电，避免大雨时“弃水”现象的发生。

进一步，所述智能控制器可根据控制指令和预设的控制策略对雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、变频双向加压泵、加压下渗装置、电动阀、PAC加药装置、快速气浮滤池、快速气浮滤池和雨洪声光报警器等等所有各种执行器进行智能控制。智能控制器可监控和向云服务器和云监控平台反馈各个执行器的工作状态。

进一步，所述云服务器和云监控平台接收基于GIS的径流模拟和控制主机发来的控制指令和收集到的传感器数据，并将传感器数据存储，将控制指令发送给智能控制器并通过智能控制器反馈的信号对各个执行器的状态进行监控和显示。云服务器和监测平台可接入多个基于GIS的径流模拟和控制主机和多个智能控制器。

本实用新型可利用气象预报台站、分布式小型气象站、移动式下垫面气象雷达和雷达雨量监测仪进行局部小范围降雨精确预测和雨量监测，可利用下渗区饱和度监测仪、蓄积区（池）水位监测仪、浅层地下水位监测仪监测海绵体“饱和度”的情况，利用红外视频监测仪、蒸发测量仪、地表径流量监测仪监测地表径流量和蒸发情况，利用水质在线监测仪监测各个位置的雨水的质量。基于GIS的径流模拟和控制主机可根据修正的气象预报以及其他监测参数，对本实用新型所服务地区的局部进行地表径流量和水质的模拟，还可进一步根据模拟结果在智能控制器内预设海绵设施的各个执行器的运行模式。智能控制器根据预设的运行模式对雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、变频双向加压泵、加压下渗装置、电动关窗器、电动阀、PAC加药装置、快速气浮滤池、快速气浮滤池和雨洪报警器等进行智能控制，从而起到优化海绵设施渗、蓄、滞、净、用、排的各个功能，提高海绵设施利用率和运行效果，显著提高海绵设施整体效益的作用。本系统还可根据各种参数对雨洪灾害进行科学预警和报警并采用应对措施，降低建筑区或建筑物雨洪灾害受灾风险。

一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统的运行方法：

该系统的工况分为雨情预报和监测工况、雨前工况、降雨工况和防灾工况；

1）雨情预报和监测工况：在本工况中，系统通过气象预报及径流卫星监测服务器获取气象局气象预报提供的雨情参数，并通过分布式小型气象站获取所在地的局部气象参数；在夏季容易发生热雷雨的天气出现时（天晴风小、空气潮湿时），即在夏季热雷雨工况下，系统还可使用移动式降雨雷达获取短时降雨预报参数。根据气象预报雨情参数、所在地的局部气象参数和夏季移动式降雨雷达的短时降雨预报参数取加权平均值可生成修正雨情预报参数（三种参数的权重可根据实际工程情况按现有技术确定），进而判断系统所在的局部地区是否会发生降雨；

当判断出系统所在地不会发生降雨时，系统采集和记录蓄积区水位监测仪、浅层地下水位监测仪、地表径流量监测仪、水质在线监测仪、下渗区饱和度监测仪、蒸发测量仪、光纤温度传感器、光纤压力传感器等各种传感器的水情和气象参数，并基于这些参数利用智能控制器控制加压下渗装置、变频双向加压泵、潜水输送泵、高位雨水水力发电模块、雨水利用设施供水点、快速气浮滤池、PAC加药装置等雨水利用设施或执行器动作；

当判断出系统所在地会发生降雨时，系统进入雨前工况运行；

2）雨前工况：在本工况中，系统获取空气质量预报数据、雨量、温湿度和风速等各气象预报数据、红外视频监控数据、卫星遥感河流径流监测数据、浅层地下水位监测数据，获取地表径流量监测仪、水质在线监测仪、下渗区饱和度监测仪、蒸发测量仪、光纤温度传感器和光纤压力传感器等其他传感器的监测数据，并将监测数据输入基于GIS的径流模拟和控制主机进行模拟获取次日地表径流量、蓄积水量和水质的模拟结果；获取模拟结果后，根据模拟结果在降雨前预先制定加压下渗装置、变频双向加压泵、潜水输送泵、高位雨水水力发电模块、雨水利用设施供水点、快速气浮滤池、PAC加药装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、自动充气橡胶坝和电动阀等等所有雨水调蓄设施和执行器的运行模式；

3）降雨工况：在本工况下，降雨已发生，系统通过气象预报及径流卫星监测服务器获取气象局提供的实时雨情参数，并通过分布式小型气象站获取所在地的局部实时气象参数（包括气象站内雨量计的降雨强度、降雨量、温湿度和风速等），通过移动式降雨雷达获取实时降雨强度，取这三种雨情数据的加权平均值可获得修正实时雨情参数（三种参数的权重可根据实际工程情况按现有技术确定）；将修正实时雨情参数与前述雨情预报和监测工况中生成的修正雨情预报参数每20分钟进行一次对比；

当参数误差不大于15%时，各雨水调蓄设施和执行器（包括常见的雨水蓄积区（池），以及加压下渗装置、变频双向加压泵、潜水输送泵、高位雨水水力发电模块、雨水利用设施供水点、快速气浮滤池、PAC加药装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、自动充气橡胶坝和电动阀等）按照预先制定的运行模式工作；

当参数误差大于15%时，将修正实时雨情参数重新输入基于GIS的径流模拟和控制主机进行模拟，根据重新模拟的结果重新制定运行模式，之后各雨水调蓄设施和执行器按照重新制定的运行模式工作；

在运行当中，持续采集分布式小型气象站和各个传感器的参数，实时将分布式小型气象站和各个传感器的参数与报警红线（报警红线根据系统所在地的实际情况设定）比对，当参数达到报警红线时进入防灾工况；当参数未达到报警红线时，判断降雨是否停止，如果降雨停止则回到雨情预报和监测工况，如果降雨没有停止，则回到降雨工况起端，获取三种雨情参数、生成修正实时雨情参数并将修正实时雨情参数与修正雨情预报参数每20分钟进行一次对比；

当分布式小型气象站和各个传感器的参数达到报警红线时，系统进入防灾工况；

4）防灾工况：在本工况下，系统按防灾工况启动各种相关应急监测设备、调蓄设施和执行器（包括潜水输送泵、变频双向加压泵、加压下渗装置、带测速浮标防水无人机、自动充气橡胶坝、快速气浮滤池和防灾执行装置等；比如，可使用潜水输送泵将发生积水的地区的雨水输送至有蓄存裕量的蓄水池或雨水管网和地表径流下游；使用变频双向加压泵和加压下渗装置将水质达标的地表雨水加压回灌、下渗至地下，减少地表雨水积聚；起飞带测速浮标防水无人机飞临地表径流量较大的区域，释放空投测速浮标进行径流测速；开启自动充气橡胶坝在防淹没处挡水，在需要临时蓄水处挡水蓄水；按防灾工况开启或关闭各个雨水蓄积区（池）的电动阀，即打开应急泄水电动阀，关闭已经蓄积满的区域的进水电动阀，打开PAC加药装置和快速气浮滤池的旁通阀；按防灾工况启动防灾执行装置，比如升起地下车库升降式挡水板，启动地下车库和地下室加压排水系统（如地下室集水坑内潜水输送泵），将地下室电气用房、电气设备断电等；

启动防灾工况20分钟后，将气象站和各个传感器的参数与报警红线对比，当各个参数降低到报警红线以下时系统回到降雨工况起端运行，当各个参数仍然达到或超过报警红线时，进一步派出带过滤应急提升泵车到积水点进行应急提升并启动雨洪声光报警器；当各个参数低于报警红线时系统也回到降雨工况起端运行。

本实用新型与现有系统相比，主要具有以下优势：

1、设有基于GIS的径流模拟和控制主机，并可修正预报雨情，根据修正预报的雨情调控设施的运行。现有的海绵城市设施一般仅依据气象预报进行海绵设施调控运行，但无法预知地表径流量、地下水位、土壤渗透能力、蒸发量和水质等参数，所以存在调控效率不高或调控失败的问题。

目前针对海绵设施的基于GIS的径流模拟与实际的监测措施之间缺乏直接的关联和反馈，往往是模拟和监测脱节，一般在项目的设计阶段进行模拟，一旦模拟完成，监测和控制过程中就依据模拟的结果进行监测和控制，实时的监测结果不再反馈至模拟模型（监测结果有时会用于实时控制或后期研究，但无法对控制主机实时反馈参数后进行实时模拟、更无法将实时将模拟结果用于海绵设施控制），使得基于GIS的径流模拟无法在系统进行中实时更新参数以使得模拟结果与实际运行工况更加接近，导致实际运行工况与模拟结果差异较大。如果基于GIS的径流模拟能够实时获取监测系统的参数并进行实时模拟，那么可大大提高模拟的精度，进一步的，同时基于精度提高后的模拟结果和监测参数对海绵设施进行控制也可显著提升海绵设施的运行效率。

比如，当地下水位较高且地表下渗区饱和时，根据天气预报将发生中雨时，虽然雨量并不是非常大，但是地表透水铺装区和植被区下渗量相较下渗区非饱和工况大大减少，这将导致地表径流量显著高于同样降雨量下的平时工况。这种情况下，如仅按照根据天气预报数据计算的径流量预设雨水调蓄设施的运行模式（比如在缺水地区，这种情况发生时认为下渗区地表径流量不大而不提前主动使用雨水蓄积区（池）内的雨水进行车库冲洗、预留雨水蓄积区（池）有效蓄积容积），将导致雨水收集率降低、大量本可收集的雨水通过雨水管网排走。而使用基于GIS的径流模拟和控制主机根据地表径流量、地下水位、土壤渗透能力和水质等参数进行模拟，可以充分考虑地下水位、土壤渗透能力对地表径流量的影响，根据模拟结果在智能控制器内预设海绵设施的各个执行器的运行模式，合理进行海绵设施调配。

2、多种手段实时监测雨情。本实用新型可使用分布式小型气象站和移动式降雨雷达多种手段精确监测雨情，还设有立面雨情监测器、雷达雨量监测仪等新型传感器。由于城市气象站的位置与系统所在位置不同，降雨量监测经常出现较大偏差，所以需设置分布式小型气象站对系统所在地降雨量进行监测。然而，分布式小型气象站常用的翻斗式、虹吸式雨量计和称重式雨量计都需要通过圆筒承水器收集下落的雨水，而强风时雨水受风力影响有较大水平位移无法自然下落，这些分布式小型气象站自带的雨量计误差较大。所以，本实用新型还设有可测量垂直面雨水量的立面雨情监测器以及对空中雨水量进行监测的雷达雨量监测仪，根据这两个监测器的参数，在大风、强风工况下仍可进行比较精确的雨量监测。

3、本实用新型除了常规监测措施外，还设有红外视频监测仪，光纤温度传感系统，光纤压力传感系统、下渗区饱和度监测器(与传感器安装工作井结合的管式插入式（FDR）的土壤水分传感器)，以及综合监测蒸发量、管网流量、蓄积区（池）水位、金属承压密闭雨水中转箱水位、地表径流量、监测地下水位、下渗区饱和度的传感器，可实时掌握影响海绵设施滞、渗、排、蓄、用能力。此外，常规的海绵城市监测系统缺乏将参数输入模型结合GIS数据进行模拟预测的手段，并缺乏下渗区饱和度等的监测，所以既无法预知整个系统的水文工况，也无法对包括地下水位、下渗区饱和度和地表蒸发量（尤其是暴晒后温度较高的地表）等决定海绵设施渗、排、蓄能力的参数进行实时监测，这就容易导致海绵设施的调控效率较低或调控失败。

4、设有带测速浮标防水无人机可灵活测试任意位置地表径流的流速。在大雨、暴雨时，有些平时无水或水量很少的流道会有大流量地表径流通过（参考2017年长沙等城市暴雨时街道上的雨水流动状况），这些位置难以设置固定式的流量监测仪，并且在大雨、暴雨时派出人员到现场进行流量测量实时性差、难度大也有安全隐患，而本实用新型使用防水无人机将一个或多个空投测速浮标投放到现场进行测试，降雨结束后再进行回收，可及时、安全、高效、低成本进行任意位置地表径流的流速（进而配合地面上预置的液位标识和已知的流道几何尺寸计算各个位置的径流流量）。

空投测速浮标由于需要使用小型无人机空投，且自由落体下落至水面，还要漂浮，所以其可充电锂电池的质量不能过大,相应的电量也不能过大，为解决其持续供电的问题，在空投测速浮标内部设有微型振动式发电电池。地表径流量大时，在水面漂浮的空投测速浮标会随水面不停发生振动，被雨水篦子阻隔后也会随水流不断发生振动，水流的部分能量转化为空投测速浮标的振动能量。空投测速浮标设有微型振动式发电电池，可随振动发电并将所发电力用于锂电池充电，确保径流量大时的空投测速浮标的持续电力供应。

5、地表自然下渗的能力有限，往往接近地表的地层达到水量饱和，但较深层地层还处于缺水状态。本实用新型设有加压下渗装置，可分层根据土壤含水量（饱和度）对雨水加压下渗。此外，地下水层一直处于动态变化过程，本实用新型的加压下渗装置设有金属承压密闭雨水中转箱、抽灌合用花管、变频双向加压泵、光纤温度传感系统，光纤压力传感系统等措施，可实现利用地下水层对雨水进行动态蓄、用。综合以上两点，本实用新型所述加压下渗装置可显著提高地层蓄积雨水能力和利用地下水层内蓄积雨水的能力。

6、设有多种防灾措施，包括各种防灾执行装置（地下车库升降式挡水板，地下车库和地下室加压排水系统，地下室电气用房、电气设备断电装置等），还包括雨洪声光报警器、自动充气橡胶坝等防灾措施，使得海绵设施（包括所有调蓄设施、主机、监测传感器和执行器等设备、设施）不仅发挥滞、渗、排、蓄、用作用，还具有防灾、防洪能力，相较常规海绵设施，提升了海绵设施的设施利用效率和防洪防灾能力。

7、本实用新型设有模拟主机、具有多种传感器的监测系统、体系完善的执行器还设有多种防灾措施，参数采集科学全面，信息采集方式和执行机构新颖，防灾措施到位，控制逻辑严密完善，从而起到优化海绵设施渗、蓄、滞、净、用、排的各个功能，提高海绵设施利用率和运行效果，显著提高海绵设施整体效益的作用。本系统还可根据各种参数对雨洪灾害进行科学预警和报警并采用应对措施，降低建筑区或建筑物雨洪灾害受灾风险。

附图说明

图1 为本实用新型的原理框图；

图2 为本实用新型的运行方法流程图前半部分；

图3 为本实用新型的运行方法流程图后半部分；

图4 为带测速浮标防水无人机示意图；

图5 为空投测速浮标的结构示意图；

图6 为加压下渗装置的结构示意图；

图中：1-基于GIS的径流模拟和控制主机，2-气象预报及径流卫星监测服务器，3-分布式小型气象站，4-立面雨情监测器，5-移动式降雨雷达，6-红外视频监测仪，7-蒸发测量仪，8-雨水管网流量监测仪，9-水质在线监测仪，10-空气质量监测仪，11-雷达雨量监测仪，12-下渗区饱和度监测器，13-蓄积区（池）水位监测仪，14-浅层地下水位监测仪，15-地表径流量监测仪，16-带测速浮标防水无人机，17-光纤温度传感系统，18-光纤压力传感系统，19-通讯模块，20-智能控制器，21-雨水利用设施供水点，22-高位雨水水力发电模块，23-潜水输送泵，24-传感器安装工作井，25-加压下渗装置，26-带过滤应急提升泵车，27-防灾执行装置，28-雨洪声光报警器，29-快速气浮滤池，30-PAC加药装置，31-电动阀，32-自动充气橡胶坝，33-云服务器及云监控平台，34-空投测速浮标，35-三层防水充气壳体，36-GPS模块，37-4G控制和通讯模块，38-内部塑料框架，39-可充电锂电池，40-微型振动式发电电池，41-金属承压密闭雨水中转箱，42-抽灌合用花管，43-灌注花管，44-泄压安全阀，45-过滤器，46-变频双向加压泵。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

参照图1，一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，包括基于GIS的径流模拟和控制主机1、气象预报及径流卫星监测服务器2、分布式小型气象站3、立面雨情监测器4、移动式降雨雷达5、红外视频监测仪6、蒸发测量仪7、雨水管网流量监测仪8、水质在线监测仪9、空气质量监测仪10、雷达雨量监测仪11、下渗区饱和度监测器12、蓄积区（池）水位监测仪13、浅层地下水位监测仪14、地表径流量监测仪15、带测速浮标防水无人机16、光纤温度传感系统17、光纤压力传感系统18、通讯模块19、智能控制器20、雨水利用设施供水点21、高位雨水水力发电模块22、潜水输送泵23、加压下渗装置25、带过滤应急提升泵车26、防灾执行装置27、雨洪声光报警器28、快速气浮滤池29、PAC加药装置30、电动阀31、自动充气橡胶坝32、云服务器及云监控平台33和变频双向加压泵46，所述基于GIS的径流模拟和控制主机1分别与气象预报及径流卫星监测服务器2、分布式小型气象站3、立面雨情监测器4、移动式降雨雷达5、红外视频监测仪6、蒸发测量仪7、雨水管网流量监测仪8、水质在线监测仪9、空气质量监测仪10、雷达雨量监测仪11、下渗区饱和度监测器12、蓄积区（池）水位监测仪13、浅层地下水位监测仪14、地表径流量监测仪15、带测速浮标防水无人机16、光纤温度传感系统17、光纤压力传感系统18、云服务器及云监控平台33相连，所述云服务器及云监控平台33与通讯模块19相连，所述通讯模块19与智能控制器20相连，所述智能控制器20分别与雨水利用设施供水点21、高位雨水水力发电模块22、潜水输送泵23、变频双向加压泵46、加压下渗装置25、带过滤应急提升泵车26、防灾执行装置27、雨洪声光报警器28、快速气浮滤池29、PAC加药装置30、电动阀31、自动充气橡胶坝32相连。

所述分布式小型气象站3可测量温湿度、雨量、太阳辐射强度和风速参数。由于大风对于降雨的方向有较大影响，大风时降雨难以落入开口朝上的翻斗式雨量计等常规雨量计，所以当气象站测量到风速偏高时（风速>8.0米/秒），基于GIS的径流模拟和控制主机1就放弃使用分布式小型气象站3测得的雨量数据，而使用立面雨情监测器4和雷达雨量监测仪11测得的雨量数据。

所述气象预报及径流卫星监测服务器2可自动实时收集气象台站发布的气象预报（包括降雨预报、温湿度、风速和太阳辐射预报等）和空气质量预报，并可实时连线径流监测卫星（具有地表径流监测功能的遥感卫星、气象卫星）获取地表径流量的图像和数据，并将气象和径流数据传输至基于GIS的径流模拟和控制主机1。

所述立面雨情监测器4，即在建筑物立面设小型雨水沟截留立面上的雨水至雨量测量容器，根据雨水沟所截留的面积和雨量容器内的雨水量可计算立面上的降雨强度。

所述移动式降雨雷达5采用降雨雷达车可进行降雨预报和降雨强度测量。根据雨情监测的需要灵活设定降雨雷达车的工作位置。比如，夏季的热雷雨是由于太阳剧烈照射导致近地面空气膨胀形成抬升导致发生对流运动，多在午后形成，傍晚消失，持续时间较短，在多普勒雷达上显示则是零零散散的块状回波（雷暴单体），寿命一般不超过40分钟。热雷雨短时形成、预报难度很大，无法从天气预报提前获知，当通过气象预报及径流卫星监测服务器和分布式小型气象站监测到的参数根据现有技术显示本实用新型所在区域可能发生热雷雨时，可将降雨雷达车开至降雨云附近，使用移动式降雨雷达有针对性对雷暴雨体进行探测，并使用车载计算机短时预报热雷雨强度，为系统提供短时降雨预报参数。在夏季，相较气象预报及径流卫星监测服务器所获得的参数，系统优先采纳移动式降雨雷达提供的短时降雨预报参数。

所述红外视频监测仪6可对地表径流、蓄水区地表水面、下渗区和不透水区进行表面水量视频监控和蒸发导致的表面温度变化监测。根据当地气象参数和各个表面温度变化进而可推算各个表面的雨水蒸发量。由于积水地表温度、渗透充分未积水地表温度、蒸发旺盛的硬化地表温度及径流温度和存在差异，使用红外视频监测仪可直观观察地表情况。比如，在炎热的夏季，经常艳阳高照情况下出现热雷雨，在降雨前，硬化的地面（如水泥路面）被太阳辐射加热温度很高（有报道硬化地面暴晒下温度高度50℃），当降雨发生时，部分落在地表的降雨瞬间蒸发未形成地表径流，相较其他太阳辐射较弱的季节的工况，同样降雨量下硬化地面地表径流量大大降低，使用红外视频监测仪可提前监测到硬化地表温度高的情况，和蒸发测量仪数据一起输入基于GIS的径流模拟和控制主机以对地表径流量进行准确预判。

由于蒸发量除了和地表温度密切相关外，还与空气温湿度风速等紧密相关，所以，本实用新型还设有蒸发测量仪7。蒸发测量仪7数据与红外视频监测仪6数据同时输入基于GIS的径流模拟和控制主机1。

所述蒸发测量仪7可采用现有技术的测量仪，但设有多种，即放置在不同位置分别测量地表蒸发量、树下地面蒸发量、湿地蒸发量和蓄积池通风蒸发量。

所述雨水管网流量监测仪8可监测周边地块对所监测地块的雨水输入和输出作用。比如，当上游雨水管网充满，流经本地时上游雨水溢出，上下游雨水的差值即为本地的雨水受管网的影响情况。（下游流量-上游流量）=本地块雨水进入管网流量。当（下游流量-上游流量）为负值时，说明管网在本地块有溢出，需关闭溢出处通向管网的电动阀。

所述水质在线监测仪9可测量雨水的SS、COD、BOD、溶解氧(DO)、氨氮、TP、TN以及pH值等，产生的数据可综合评估雨水质量。由于Zn、Cu和Pb等重金属污染物种类繁多，在线监测不便。而城市雨水中的重金属来源主要是城市空气中的PM2.5、PM10污染物颗粒（雨水凝结核）所携带的重金属，可通过监测空气质量推断雨水中的重金属含量，所以本实用新型设有空气质量监测仪10。

所述空气质量监测仪10可测量降雨前、中和后的空气内的PM2.5、PM10等可成为雨水凝结核的颗粒污染物含量，进而传输至基于GIS的径流模拟和控制主机1推算雨水当中携带的颗粒物含量和重金属含量。由于雨水中的重金属难以通过常用的、成本适宜的雨水过滤处理措施进行处理，本实用新型在空气质量较差时（AQI>100时）对初期雨水进行弃流。当空气质量达标，但水质在线监测仪9监测到雨水系统其他参数超标时也对超标雨水进行弃流。

所述雷达雨量监测仪11采用现有技术的仪器，可测量雨夹雪、降雪、冰雹等有固态降雨、特殊天气下的降雨强度，弥补普通液位式雨量监测仪对于固态降雨监测迟滞的问题。也可推算树木和屋面积存雪量，进而对融雪后发生的径流进行预判。

所述下渗区饱和度监测器12为现有技术的设备，该系统能精确测量各种不同土壤不同剖面的水分含量，水压和田间持水量，并可精确测量土壤饱和含水量和作物凋萎含水量。在海绵设施的各种透水材料、卵石、碎石、细沙和改良土壤组成的下渗区布置该系统探头，可实时监测各个下渗层的水分含量、水分饱和度并与各个下渗层的饱和含水量进行对比，进而掌握每个下渗区在降雨时剩余的吸水能力。

所述下渗区饱和度监测器12采用管式插入式（FDR）的土壤水分传感器。一般可采用开挖埋设法在需要监测的地层埋设频域反射原理（FDR）的土壤水分传感器。当地层较深时，可采用钻井法安装，即钻设传感器安装工作竖井到相关深度，将管式插入式（FDR）的土壤水分传感器在井底插入土壤，数据线在井内安装后，对传感器安装工作井并进行同质填料回填。

所述传感器安装工作井可设一个或多个，应尽量减少对地层扰动，孔径以满足管式（插入式）频域反射原理（FDR）的土壤水分传感器安装需要为准确定。土壤水分传感器可使用钻杆压入井底部地层，土壤水分传感器安装完毕后，对传感器安装工作井进行分层同质回填（使用与原始地层岩土体尽量一致的材料回填）。

所述蓄积区（池）水位监测仪13可在线监测地表滞留区、明渠、泄流通道、下凹绿地以及各种雨水蓄积池的水位。当发现某处地下水位偏低时，可使用加压下渗装置（加压下渗装置可为移动式，金属承压密闭雨水中转箱和变频双向加压泵可为车载，灌注花管可移动插入相关可蓄水的地层）对该处进行水质符合标准的雨水的加压回灌。

所述浅层地下水位监测仪14，可在线监测多个不同位置的浅层地下水位。根据浅层地下水位的升高和降低对雨水下渗入地下的潜力进行评估。浅层地下水位低于20米的缺水地区，浅层地表的蓄水能力（空间）充足，可不布置地下水位监测仪。

所述地表径流量监测仪15可采用多普勒流量监测仪（或流速断面法监测仪）对地表径流的标志性断面进行流量监测。

参照图4，所述带测速浮标防水无人机16上设有摄像头、浮标投放挂架、空投测速浮标34，空投测速浮标34通过浮标投放挂架与带测速浮标防水无人机16连接。带测速浮标防水无人机16可携带摄像头、空投测速浮标等设备飞临待测区域上空，使用摄像头拍摄地表径流情况、蓄积或滞留区水位情况，并打开浮标投放挂架可对特定位置释放空投测速浮标测量径流的流速。空投测速浮标34使用类似常规智能手机的定位、测速和数据传输技术，其内设GPS模块、通讯模块、蓄电池及其他微处理器并进行防水封装，落在水面上时可漂浮在水面随水流一起流动，其流动速度传输到基于GIS的径流模拟和控制主机，即可反映地表径流或开敞式管渠内雨水流动的速度。其平面尺寸类似4寸屏幕的手机大小，可保证其被雨水篦子、过滤网、砂石过滤层滞留，便于对其定位后在滞留位置手动回收。由于在线多普勒流量监测仪造价较高、维护保养要求较高且对使用地点的截面积、径流深度大小有一定要求，所以，价格便宜、使用方便可在任意位置使用的和空投测速浮标配合地面上预置的液位标识和已知的流道几何尺寸计算各个位置的径流速度和流量，对目标点进行投放，径流深度只要满足能浮标漂浮即可。

参照图5，所述空投测速浮标34采用三层防水充气壳体35。三层防水充气壳体35，具有减振防水的作用。空投测速浮标34的三层防水充气壳体35内还设有GPS模块36、4G控制和通讯模块37、内部塑料框架38、可充电锂电池39、微型振动式发电电池40，内部塑料框架38与三层防水充气壳体35牢固连接。GPS模块36、4G控制和通讯模块37、可充电锂电池39、微型振动式发电电池40均与内部塑料框架38牢固连接。GPS模块36、4G控制和通讯模块37通过数据线连接。微型振动式发电电池40与GPS模块36和4G控制和通讯模块37通过电源线连接。可充电锂电池39与GPS模块36和4G控制和通讯模块37通过电源线连接。

地表径流量大时，在水面漂浮的空投测速浮标会随水面不停发生振动，被雨水篦子阻隔后也会随水流不断发生振动，水流的部分能量转化为空投测速浮标的振动能量。空投测速浮标设有微型振动式发电电池40，可随振动发电并将所发电力用于可充电锂电池39充电，确保径流量大时的空投测速浮标的持续电力供应。持续电力供应可确保空投测速浮标上的传感器、定位模块和通讯模块长时间工作，确保数据获取和后期回收时定位。

所述光纤温度传感系统17、光纤压力传感系统18可发挥光纤传感柔性可植入、灵敏度高、精度高、适用范围广、控制点多的优势。在渗透及传输式海绵设施即透水铺装区（如绿色屋顶、铺装地面）安装光纤温度、压力传感器评估透水铺装性能，在存蓄式海绵设施（如天然生态坡、天然生物滞留池）安装雨水下渗实时监测系统，在地层内的抽灌合用花管42和灌注花管43内监测地下水压，在金属承压密闭雨水中转箱41内通过监测水压监测液位。由于金属承压密闭雨水中转箱41内空气被雨水压缩后存在较大气压波动、液位波动较大（特别是泄压安全阀44泄压前后），采用传统的连通管液位计、压力液位计、湿度感应液位计都难以稳定测量箱内液位，为了准确监测雨水中转箱内液位，根据收集的雨水和雨水中转箱内温度不同、雨水和空气与光纤温度传感器换热不同的原理，雨水中转箱内还设有光纤温度传感系统，系统设有多个光纤温度传感测点，通过监测测点的温度对雨水中转箱内的液位进行复核，确保液位监测准确。当光纤温度传感系统、光纤压力传感系统对液位的监测结果接近时（误差<5%），以两个系统监测值的均值为液位参数输入智能控制器，当光纤温度传感系统、光纤压力传感系统对液位的监测结果误差较大（误差>5%）时，采用权重法计算液位，光纤温度传感系统测量的液位权重为70%，光纤压力传感系统测量的液位为30%，这样可有效消除雨水中转箱内压力波动带来的误差。

所述基于GIS的径流模拟和控制主机1可根据GIS信息运行SWMM等软件进行雨水径流模拟，收集气象预报台站、分布式小型气象站、移动式下垫面气象雷达和雷达雨量监测仪等设备或传感器的数据进行局部小范围降雨精确预测和雨量监测，监测收集下渗区饱和度监测仪12、蓄积区（池）水位监测仪13、地下水位监测仪、红外视频监测仪6、蒸发测量仪7、地表径流量监测仪15、水质在线监测仪9等各个传感器的参数，根据模拟结果、降雨预测结果和监测到的参数和预设的控制策略通过云服务器及监控平台33中继后对智能控制器发出控制指令。

所述变频双向加压泵46可将收集到的或净化后达到水质要求的雨水加压回灌至地下水层中，达到加压下渗的作用，也可借助地下水层自然压力从地下水层中抽取地下水使用。

参照图6，所述加压下渗装置25包括金属承压密闭雨水中转箱41、抽灌合用花管42、灌注花管43，所述浅层地下水位检测仪14、光纤压力传感系统18、光纤温度传感系统17安装在金属承压密闭雨水中转箱41上，所述金属承压密闭雨水中转箱41上设有电动阀31，所述金属承压密闭雨水中转箱41与抽灌合用花管42、灌注花管43通过电动阀31连接，与泄压安全阀44连接，金属承压密闭雨水中转箱41通过电动阀31、过滤器45与变频双向加压泵46连接。

所述抽灌合用花管42的花管开口部分设在地下的地下水层内，可进行地下水的抽灌。

所述灌注花管43设在地下的地层Ⅰ、地层Ⅱ和地层Ⅲ，可对地下进行雨水的分层回灌。

在灌注花管43旁的地层内设有数个传感器安装工作井24，在井内安装有下渗区饱和度监测器12，可分别监测不同土层内的土壤饱和度。

浅层地下水位监测仪14的数据采集主机部分固定在在金属承压密闭雨水中转箱41上，浅层地下水位监测仪14的传感器安装在抽灌合用花管42中，浅层地下水位监测仪14的数据采集主机部分和传感器通过导线连接。

加压下渗装置有加压下渗和抽吸用水两种工况。1）加压下渗工况：经过过滤净化的雨水进入变频双向加压泵46，经变频双向加压泵46加压后进入金属承压密闭雨水中转箱41，之后雨水通过多个抽灌合用花管42和灌注花管43加压灌入地下。在金属承压密闭雨水中转箱41设有光纤压力传感器，可测量雨水中转箱内的水压力；在承压密闭雨水中转箱内还设有基于光纤压力传感器的液位传感器，可测量雨水中转箱内的液位，在液位降低时启动变频双向加压泵供水，在液位达到设定值上限时，雨水中转箱入口的电动阀关闭，防止雨水在停泵后倒流。金属承压密闭雨水中转箱还通过管路和高位雨水箱或雨水管连接，可利用高位雨水的自然压力将雨水送入雨水中转箱并加压灌注到地下。2）抽吸用水工况：在停泵状态下，通过光纤压力传感器监测到地下水层水位较高，压力高于所在水层和水箱所在高度、呈现有压地下水状态时，可反向（相较加压下渗工况）开启变频双向加压泵从水箱抽水，将雨水输送到雨水利用设施加以利用。此外，当地下水层饱和，从高位流入雨水箱的雨水无法加压渗入地下时，变频双向加压泵也可以从水箱中抽雨水输送到用水点或其他蓄积设施蓄积。无论抽吸有压地下水利用还是将流入承压密闭雨水中转箱中的雨水加压后输送，变频双向加压泵都可根据雨水中转箱内的压力对对水泵进行变频调节，形成压力叠加后输送，充分利用水箱中的压力，减少水泵的压头和消耗的功率。

由于下灌入地下水层的雨水和地下水混合，而地下水中可能含有砂子等杂质，为保护变频双向加压泵，在其反向运行从地下抽吸水时的入口设有过滤器45。

与加压下渗装置配套的灌注花管43根据地层情况设有多根，每根的开口深度不同，与地表比较接近的有渗透雨水能力的地层均分别设置不同开口深度的灌注花管。智能控制器可根据各个灌注花管中压力传感器的参数以及各个地层中下渗区饱和度监测仪的参数，选择进行加压下渗的地层，打开相应灌注花管上的电动阀，关闭其他花管上的电动阀。特别的，由于卵石地址良好的透水性能，在常见的古河床形成的卵石层地层上，如该层地下水位不高或无地下水，应优先在该层深度布置有开口的灌注花管，优先向该层进行雨水加压下渗。

所有传感器的参数均可发送到基于GIS的径流模拟和控制主机和智能控制器。所有执行器均可执行智能控制器的指令动作。

所述防灾执行装置27包括但不限于地下车库升降式挡水板，地下车库和地下室加压排水系统，地下室电气用房、电气设备断电装置、与水浸传感器连锁的电动阀门及集水坑内的潜水输送泵等等。

所述雨水利用设施供水点21包括但不限于雨水冲厕用蓄水箱补水点、便器高低位水箱补水点、蓄冷蓄热水池补水点、消防水池补水点、消防高位水箱补水点和混凝土搅拌等工业及养殖储水用水点等。

所述带过滤应急提升泵车26具有一定涉水通过能力，可在局部地区积水严重时行驶到积水地区进行局部雨水提升和输送，可与本实用新型所述的雨水利用设施供水点等本实用新型所述所有输送、蓄水或用水设施通过临时管路连接。

所述雨洪声光报警器28采用声光报警，在易于积水区和雨水系统井盖等危险区设置相应水位传感器或通断传感器，当积水深度达到一定限值或井盖被冲开（通断传感器发出断路信号）时在危险点附近发出声光报警，提醒人员注意避开绕行。

所述快速气浮滤池29可对污染物颗粒进行快速过滤。

所述PAC加药装置30可根据水质情况，自动对雨水进行全自动加药处理，改善雨水水质。所述快速气浮滤池、PAC加药装置等所有水处理设施及其上安装的电动阀与其他执行器一样都可以在智能控制器的控制下工作。

所述电动阀31可在智能控制器的控制下根据系统运行的需要开启或关闭。比如，当雨水质量通过土壤自然下渗过滤已经达标，此时就可关闭雨水通向快速气浮滤池的电动阀，打开旁通管电动阀。在本实用新型所述的各个雨水调蓄设施、净化设施、雨水利用设施供水点、潜水输送泵、变频双向加压泵和管路之间连接的管道上均设有电动阀。

所述自动充气橡胶坝32可在河流管渠或水库水位超标或地下车库等地下室进水时，需要临时筑坝挡水时在智能控制器的控制下自动充气挡水，起到挡水避洪的作用。比如，在地下车库入口设置自动充气橡胶坝，平时自动充气橡胶坝收缩储存至坡道入口带合页雨水篦子底部空间（不妨碍雨水排水）, 当雨水量过大，坡道入口雨水篦子无法截留雨水、车库内进水时，自动充气橡胶自动充气顶开雨水篦子，在车库坡道入口形成挡水坝，避免雨水通过坡道进入车库淹没车库内的车辆、设备造成人民财产损失。

所述高位雨水水力发电模块27作为本实用新型的一部分，在本实用新型的控制下运行可显著提高其运行效率。比如，当高位雨水水力发电模块同时收集高温废水发电时，根据本实用新型预测降雨量后，发现单位时间的雨废水收集量超过同时段的蓄存和发电所需水量（雨天光伏发电量可忽略）。此时应在降雨强度高的时点来临之前，尽量通过泄水发电清空雨废水箱，并优先使用蓄电池电量为负载供电。当大雨来临时，系统就可以最大限度收集雨水并泄水发电，避免大雨时 “弃水”现象的发生。

所述智能控制器20可根据控制指令和预设的控制策略对雨水利用设施供水点21、高位雨水水力发电模块22、潜水输送泵23、变频双向加压泵46、加压下渗装置25、电动阀31、PAC加药装置30、快速气浮滤池29和雨洪声光报警器28等等所有各种执行器进行智能控制。智能控制器可监控和向云服务器及云监控平台33反馈各个执行器的工作状态。

所述云服务器及云监控平台33接收基于GIS的径流模拟和控制主机1发来的控制指令和收集到的传感器数据，并将传感器数据存储，将控制指令发送给智能控制器20并通过智能控制器20反馈的信号对各个执行器的状态进行监控和显示。云服务器及云监测平台33可接入多个基于GIS的径流模拟和控制主机1和多个智能控制器。

一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统的运行方法，流程图如图2、图3所示：

该系统的工况分为雨情预报和监测工况、雨前工况、降雨工况和防灾工况；

1）雨情预报和监测工况：在本工况中，系统通过气象预报及径流卫星监测服务器获取气象局气象预报提供的雨情参数，并通过分布式小型气象站获取所在地的局部气象参数；在夏季容易发生热雷雨的天气出现时（天晴风小、空气潮湿时），即在夏季热雷雨工况下，系统还可使用移动式降雨雷达获取短时降雨预报参数。根据气象预报雨情参数、所在地的局部气象参数和夏季移动式降雨雷达的短时降雨预报参数取加权平均值可生成修正雨情预报参数（三种参数的权重可根据实际工程情况按现有技术确定），进而判断系统所在的局部地区是否会发生降雨；

当判断出系统所在地不会发生降雨时，系统采集和记录蓄积区水位监测仪、浅层地下水位监测仪、地表径流量监测仪、水质在线监测仪、下渗区饱和度监测仪、蒸发测量仪、光纤温度传感器、光纤压力传感器等各种传感器的水情和气象参数，并基于这些参数利用智能控制器控制加压下渗装置、变频双向加压泵、潜水输送泵、高位雨水水力发电模块、雨水利用设施供水点、快速气浮滤池、PAC加药装置等雨水利用设施或执行器动作；

当判断出系统所在地会发生降雨时，系统进入雨前工况运行；

2）雨前工况：在本工况中，系统获取空气质量预报数据、雨量、温湿度和风速等各气象预报数据、红外视频监控数据、卫星遥感河流径流监测数据、浅层地下水位监测数据，获取地表径流量监测仪、水质在线监测仪、下渗区饱和度监测仪、蒸发测量仪、光纤温度传感器和光纤压力传感器等其他传感器的监测数据，并将监测数据输入基于GIS的径流模拟和控制主机进行模拟获取次日地表径流量、蓄积水量和水质的模拟结果；获取模拟结果后，根据模拟结果在降雨前预先制定加压下渗装置、变频双向加压泵、潜水输送泵、高位雨水水力发电模块、雨水利用设施供水点、快速气浮滤池、PAC加药装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、自动充气橡胶坝和电动阀等等所有雨水调蓄设施和执行器的运行模式；

3）降雨工况：在本工况下，降雨已发生，系统通过气象预报及径流卫星监测服务器获取气象局提供的实时雨情参数，并通过分布式小型气象站获取所在地的局部实时气象参数（包括气象站内雨量计的降雨强度、降雨量、温湿度和风速等），通过移动式降雨雷达获取实时降雨强度，取这三种雨情数据的加权平均值可获得修正实时雨情参数（三种参数的权重可根据实际工程情况按现有技术确定）；将修正实时雨情参数与前述雨情预报和监测工况中生成的修正雨情预报参数每20分钟进行一次对比；

当参数误差不大于15%时，各雨水调蓄设施和执行器（包括常见的雨水蓄积区（池），以及加压下渗装置、变频双向加压泵、潜水输送泵、高位雨水水力发电模块、雨水利用设施供水点、快速气浮滤池、PAC加药装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、自动充气橡胶坝和电动阀等）按照预先制定的运行模式工作；

当参数误差大于15%时，将修正实时雨情参数重新输入基于GIS的径流模拟和控制主机进行模拟，根据重新模拟的结果重新制定运行模式，之后各雨水调蓄设施和执行器按照重新制定的运行模式工作；

在运行当中，持续采集分布式小型气象站和各个传感器的参数，实时将分布式小型气象站和各个传感器的参数与报警红线（报警红线根据系统所在地的实际情况设定）比对，当参数达到报警红线时进入防灾工况；当参数未达到报警红线时，判断降雨是否停止，如果降雨停止则回到雨情预报和监测工况，如果降雨没有停止，则回到降雨工况起端，获取三种雨情参数、生成修正实时雨情参数并将修正实时雨情参数与修正雨情预报参数每20分钟进行一次对比；

当分布式小型气象站和各个传感器的参数达到报警红线时，系统进入防灾工况；

4）防灾工况：在本工况下，系统按防灾工况启动各种相关应急监测设备、调蓄设施和执行器（包括潜水输送泵、变频双向加压泵、加压下渗装置、带测速浮标防水无人机、自动充气橡胶坝、快速气浮滤池和防灾执行装置等；比如，可使用潜水输送泵将发生积水的地区的雨水输送至有蓄存裕量的蓄水池或雨水管网和地表径流下游；使用变频双向加压泵和加压下渗装置将水质达标的地表雨水加压回灌、下渗至地下，减少地表雨水积聚；起飞带测速浮标防水无人机飞临地表径流量较大的区域，释放空投测速浮标进行径流测速；开启自动充气橡胶坝在防淹没处挡水，在需要临时蓄水处挡水蓄水；按防灾工况开启或关闭各个雨水蓄积区（池）的电动阀，即打开应急泄水电动阀，关闭已经蓄积满的区域的进水电动阀，打开PAC加药装置和快速气浮滤池的旁通阀；按防灾工况启动防灾执行装置，比如升起地下车库升降式挡水板，启动地下车库和地下室加压排水系统（如地下室集水坑内潜水输送泵），将地下室电气用房、电气设备断电等；

启动防灾工况20分钟后，将气象站和各个传感器的参数与报警红线对比，当各个参数降低到报警红线以下时系统回到降雨工况起端运行，当各个参数仍然达到或超过报警红线时，进一步派出带过滤应急提升泵车到积水点进行应急提升并启动雨洪声光报警器。当各个参数低于报警红线时系统也回到降雨工况起端运行。

Claims (9)

1.一种基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：包括基于GIS的径流模拟和控制主机、气象预报及径流卫星监测服务器、分布式小型气象站、立面雨情监测器、移动式降雨雷达、红外视频监测仪、蒸发测量仪、雨水管网流量监测仪、水质在线监测仪、空气质量监测仪、雷达雨量监测仪、下渗区饱和度监测器、蓄积区水位监测仪、浅层地下水位监测仪、地表径流量监测仪、带测速浮标防水无人机、光纤温度传感系统、光纤压力传感系统、通讯模块、智能控制器、雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、加压下渗装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、快速气浮滤池、PAC加药装置、电动阀、自动充气橡胶坝、云服务器及云监控平台和变频双向加压泵，所述基于GIS的径流模拟和控制主机分别与气象预报及径流卫星监测服务器、分布式小型气象站、立面雨情监测器、移动式降雨雷达、红外视频监测仪、蒸发测量仪、雨水管网流量监测仪、水质在线监测仪、空气质量监测仪、雷达雨量监测仪、下渗区饱和度监测器、蓄积区水位监测仪、浅层地下水位监测仪、地表径流量监测仪、带测速浮标防水无人机、光纤温度传感系统、光纤压力传感系统、云服务器及云监控平台相连，所述云服务器及云监控平台与通讯模块相连，所述通讯模块与智能控制器相连，所述智能控制器分别与雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、变频双向加压泵、加压下渗装置、带过滤应急提升泵车、防灾执行装置、雨洪声光报警器、快速气浮滤池、PAC加药装置、电动阀、自动充气橡胶坝相连。

2.根据权利要求1所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：所述立面雨情监测器，即在建筑物立面设小型雨水沟截留立面上的雨水至雨量测量容器，根据雨水沟所截留的面积和雨量容器内的雨水量可计算立面上的降雨强度。

3.根据权利要求1或2所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：所述带测速浮标防水无人机上设有摄像头、浮标投放挂架、空投测速浮标，空投测速浮标通过浮标投放挂架与带测速浮标防水无人机连接。

4.根据权利要求3所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：空投测速浮标采用三层防水充气壳体，所述三层防水充气壳体内设有GPS模块、4G控制和通讯模块、内部塑料框架、可充电锂电池、微型振动式发电电池，内部塑料框架与三层防水充气壳体牢固连接；GPS模块、4G控制和通讯模块、可充电锂电池、微型振动式发电电池均与内部塑料框架牢固连接；GPS模块、4G控制和通讯模块通过数据线连接；微型振动式发电电池与GPS模块、4G控制和通讯模块通过电源线连接；可充电锂电池与GPS模块、4G控制和通讯模块通过电源线连接。

5.根据权利要求1或2所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：所述加压下渗装置包括金属承压密闭雨水中转箱、抽灌合用花管、灌注花管，所述浅层地下水位检测仪、光纤压力传感系统、光纤温度传感系统安装在金属承压密闭雨水中转箱上，所述金属承压密闭雨水中转箱上设有电动阀，所述金属承压密闭雨水中转箱与抽灌合用花管、灌注花管通过电动阀连接，与泄压安全阀连接，金属承压密闭雨水中转箱通过电动阀、过滤器与变频双向加压泵连接；所述抽灌合用花管的花管开口部分设在地下的地下水层内，可进行地下水的抽灌；所述灌注花管设在地下的地层Ⅰ、地层Ⅱ和地层Ⅲ，可对地下进行雨水的分层回灌；在灌注花管旁的地层内设有数个传感器安装工作井，在井内安装有下渗区饱和度监测器，可分别监测不同土层内的土壤饱和度。

6.根据权利要求1或2所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：所述防灾执行装置包括但不限于地下车库升降式挡水板，地下车库和地下室加压排水系统，地下室电气用房、电气设备断电装置、与水浸传感器连锁的电动阀门及集水坑内的潜水输送泵。

7.根据权利要求1或2所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：所述雨水利用设施供水点包括但不限于雨水冲厕用蓄水箱补水点、便器高低位水箱补水点、蓄冷蓄热水池补水点、消防水池补水点、消防高位水箱补水点和混凝土搅拌及养殖储水用水点。

8.根据权利要求1或2所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：所述雨洪声光报警器采用声光报警，在易于积水区和雨水系统井盖危险区设置相应水位传感器或通断传感器，当积水深度达到一定限值或井盖被冲开时在危险点附近发出声光报警。

9.根据权利要求1或2所述的基于径流模拟和多传感器监控的智慧雨水系统，其特征在于：所述智能控制器可根据控制指令和预设的控制策略对雨水利用设施供水点、高位雨水水力发电模块、潜水输送泵、变频双向加压泵、加压下渗装置、电动阀、PAC加药装置、快速气浮滤池和雨洪声光报警器进行智能控制。