CN217305582U - 一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置，其中，所述装置包括控制器、水塔、输水管、水泵、调节阀、压力传感器、至少4个电磁阀组和至少4个喷头组，水泵包括第一进水口和第一出水口，调节阀包括第二进水口和第二出水口，每个电磁阀组包括第三进水口和第三出水口；水塔的出水口通过第一输水管段与第一进水口相连，第一出水口通过第二输水管段与第二进水口相连，第二出水口通过第三输水管段与第三进水口相连，对于每个喷头组，该喷头组的进水口安装在所述第三出水口上。本申请提供的一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置，通过水泵将水从输水管输送至控制器件后由降雨喷头输出，以实现模拟降雨。

Description

一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置

技术领域

本实用新型涉及高铁气象灾害监测领域，具体而言，涉及一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置。

背景技术

为了提高高铁运行时的安全性，需要使用安装在高铁沿途的满足测量标准的雨量计对高铁沿途的降雨情况进行监测，现有技术中，判断雨量计是否满足测量标准的方法通常为使用雨量计对自然降雨进行降雨数据的采集，将采集到的数据与已知的降雨标准数据进行对比，以判断雨量计是否满足测量标准。

发明人在研究中发现，在采用上述方法判断雨量计是否满足测量标准时，影响判断效率的最大因素在于需要等待自然降雨以采集降雨数据，而由于自然降雨在时间和地点上存在不规律性，所以需要对自然降雨进行机器模拟。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置，以实现模拟降雨。

本申请提供了一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置，所述装置包括控制器、水塔、输水管、水泵、调节阀、压力传感器、至少4个电磁阀组和至少4个喷头组，所述水泵包括第一进水口和第一出水口，所述调节阀包括第二进水口和第二出水口，每个所述电磁阀组包括第三进水口和第三出水口，其中，所述输水管包括至少一个输水管段，所述至少4个喷头组采用菱形布设法排布；

所述水塔的出水口通过第一输水管段与所述第一进水口相连，所述第一出水口通过第二输水管段与所述第二进水口相连，所述第二出水口通过第三输水管段与第三进水口相连，对于每个喷头组，该喷头组的进水口安装在所述第三出水口上；

所述控制器用于向所述调节阀发送用于控制所述调节阀阀门开口大小的第一控制指令，所述控制器还用于向所述电磁阀组发送用于控制所述电磁阀组阀门开口大小的第二控制指令，所述调节阀用于根据所述第一控制指令调节水的流量，所述压力传感器用于测量当前通过所述第三输水管段的水流的压力值，所述电磁阀组用于根据所述第二控制指令调节水的流量。

可选地，所述装置还包括变频器，所述变频器与所述控制器和所述水泵连接，所述变频器用于根据所述控制器发送的第三控制指令控制所述水泵向所述第二输水管段输送的水流量，其中，所述第三控制指令用于控制所述水泵电机的转速。

可选地，对于每个喷头组，该喷头组包括至少4个喷头，所述至少4 个喷头包括大、中、小三种口径流量。

可选地，对于每个电磁阀组，该电磁阀组包括至少一个电磁阀，其中，所述电磁阀的数量与所述喷头的数量相等，对于每个电磁阀，该电磁阀的出水口和与该电磁阀对应的喷头的进水口相连。

可选地，所述第二控制指令包括至少一个电磁阀控制指令，所述电磁阀用于根据所述控制器发送的用于控制所述电磁阀阀门开口大小的电磁阀控制指令控制经过所述喷头的进水口的水流量。

可选地，对于每个喷头，该喷头的喷射角度为垂直于地面。

可选地，所述装置还包括雨量传感器，所述雨量传感器与所述控制器相连，所述雨量传感器用于采集描述所述喷头组喷洒的降雨强度的第一降雨数据，并将所述第一降雨数据发送至所述控制器。

可选地，所述装置还包括至少一个雨量筒，所述至少一个所述雨量筒与所述控制器相连，所述雨量筒用于采集描述所述喷头组喷洒的降雨均匀度的第二降雨数据，并将所述第二降雨数据发送至所述控制器。

可选地，所述水泵为立式多级离心泵。

可选地，所述调节阀为电动控制球阀。

本申请提供的技术方案包括但不限于以下有益效果：

本申请提供了一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置，所述装置包括控制器、水塔、输水管、水泵、调节阀、压力传感器、至少4个电磁阀组和至少4个喷头组，所述水泵包括第一进水口和第一出水口，所述调节阀包括第二进水口和第二出水口，每个所述电磁阀组包括第三进水口和第三出水口，其中，所述输水管包括至少一个输水管段，所述至少4个喷头组采用菱形布设法排布，通过将至少4个喷头组采用菱形布设法进行排布，使得每个喷头组之间的间隔距离相等，可以保证每两个喷头组的降雨范围的重合面积与其他每两个喷头组的相同；所述水塔的出水口通过第一输水管段与所述第一进水口相连，所述第一出水口通过第二输水管段与所述第二进水口相连，所述第二出水口通过第三输水管段与第三进水口相连，对于每个喷头组，该喷头组的进水口安装在所述第三出水口上，将水泵、调节阀、电磁阀组之间通过输水管段进行连接，可以使得从水泵输出的水依次由调节阀和电磁阀组进行控制；所述控制器用于向所述调节阀发送用于控制所述调节阀阀门开口大小的第一控制指令，所述控制器还用于向所述电磁阀组发送用于控制所述电磁阀组阀门开口大小的第二控制指令，所述调节阀用于根据所述第一控制指令调节水的流量，所述压力传感器用于测量当前通过所述第三输水管段的水流的压力值，所述电磁阀组用于根据所述第二控制指令调节水的流量。采用上述装置，通过将由水泵从水塔抽取出的水依次通过个输水管段输送至调节阀、压力传感器和电磁阀组等器件进行控制后，由降雨喷头输出，以实现模拟降雨。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型提供的一种模拟降雨装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型提供的一种喷头组排布方式的结构示意图；

图3示出了本实用新型提供的第二种模拟降雨装置的结构示意图；

图4示出了本实用新型提供的第三种模拟降雨装置的结构示意图；

图5示出了本实用新型提供的第四种模拟降雨装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为便于对本申请进行理解，下面结合图1示出的本实用新型提供的一种模拟降雨装置的结构示意图对本申请进行详细说明。

参见图1所述，图1示出了本实用新型提供的一种模拟降雨装置的结构示意图，该模拟降雨装置包括控制器1、水塔2、输水管3、水泵4、调节阀5、压力传感器6、至少4个电磁阀组7和至少4个喷头组8，所述水泵4包括第一进水口9和第一出水口10，所述调节阀5包括第二进水口11 和第二出水口12，每个所述电磁阀组7包括第三进水口13和第三出水口 14，其中，所述输水管3包括至少一个输水管段，所述至少4个喷头组8 采用菱形布设法排布。

所述水塔2的出水口通过第一输水管段15与所述第一进水口9相连，所述第一出水口10通过第二输水管段16与所述第二进水口11相连，所述第二出水口12通过第三输水管段17与第三进水口13相连，对于每个喷头组，该喷头组的进水口18安装在所述第三出水口14上。

所述控制器1用于向所述调节阀5发送用于控制所述调节阀5阀门开口大小的第一控制指令，所述控制器1还用于向所述电磁阀组7发送用于控制所述电磁阀组7阀门开口大小的第二控制指令，所述调节阀5用于根据所述第一控制指令调节水的流量，所述压力传感器6用于测量当前通过所述第三输水管段17的水流的压力值，所述电磁阀组7用于根据所述第二控制指令调节水的流量。

具体的，水流在经过水泵传输到降雨喷头的过程中需要一次经过包括调节阀、压力传感器和电磁阀组的多个部件，输水管会根据水传输时经过的部件进行分割为多个输水管段，使得水流可以通过每个输水管段进行传输到对应的部件后，又从该部件流出至下一个输水管段再进入下一个部件，直至水流被输送至降雨喷头进行模拟降雨。

为了保证模拟降雨范围内的降雨均匀度及降雨强度，采用至少4个喷头组采用菱形布设法进行排布，图2示出了本实用新型提供的一种喷头组排布方式的结构示意图，以长4米宽4米的面积为16平方米的降雨范围为例，在该区域附近设置7个喷头组,所述7个喷头组分别为喷头组81、喷头组82、喷头组83、喷头组84、喷头组85、喷头组86和喷头组87，每个喷头组以中心距2.2米为间距，采用菱形布设法排布，即所述7个喷头组中任意3个两两相隔距离最小的喷头组可以组成一个等边三角形，任意两个相邻的等边三角形，即共用两个喷头组的等边三角形可以组成一个菱形，保证该区降雨范围内降雨的均匀度及降雨强度。

水流从水塔到喷头需要依次经过水塔的出水口、第一输水管段、水泵的进水口、水泵、水泵的出水口、第二输水管段、调节阀进水口、调节阀、调节阀出水口、第三输水管段、电磁阀组进水口、电磁阀组、电磁阀组出水口、喷头组进水口和喷头，为了保证水在从水塔输送至喷头的过程中不出现泄漏的情况，所以需要将上述所有的接口按照水流经的顺序一一进行封闭连接，连接方式包括但不限于丝接卡箍连接；在输水管和输水管道使用材料的选择上，包括但不限于选用外镀锌镍合金给水钢塑管。

在水从水塔中被水泵抽取输送进输水管后，会依次经过调节阀、压力传感器和电磁阀组，其中，调节阀、电磁阀组和压力传感器分别与控制器相互电连接，调节阀和电磁阀组用于对经过的水进行控制，压力传感器用于测量当前通过的水流的压力值。

在调节阀对经过的水流量进行调节时，所述控制器会向所述调节阀发送用于控制所述调节阀开口大小的控制指令，所述调节阀在接收到该控制指令后，按照该控制指令调节调节阀的阀门开口大小，以使经过该调节阀的水流量满足控制器的要求；在电磁阀组对经过的水流量进行调节时，所述控制器会向所述电磁阀组发送用于控制所述电磁阀组中的各个电磁阀阀门开口大小的控制指令，所述电磁阀组在接收到该控制指令后，按照该控制指令调节电磁阀组的阀门开口大小，以使经过该电磁阀组的水流量满足控制器的要求；在水流经过设置有压力传感器的输水管段时，该压力传感器实时采集当前水压并将该水压数据发送至控制器，所述压力传感器的监测部分包括但不限于悬挂在输水管段中，或者安装在输水管内壁上。

在一个可行的实施方案中，参见图3所述，图3示出了本实用新型提供的第二种模拟降雨装置的结构示意图，所述装置还包括变频器19，所述变频器19与所述控制器1和所述水泵4连接，所述变频器19用于根据所述控制器1发送的第三控制指令控制所述水泵4向所述第二输水管段16输送的水流量，其中，所述第三控制指令用于控制所述水泵4电机的转速。

具体的，变频器安装于水泵和电源之间，根据控制器发送的用于控制变频器的控制指令调节由电源输入至水泵的电源功率，从而调节水泵电机的转速，以控制水泵的抽水功率和每个时刻的抽水量。

在一个可行的实施方案中，对于每个喷头组，该喷头组包括至少4个喷头20，所述至少4个喷头20包括大、中、小三种口径流量。

具体的，所述4个喷头中采用3种不同型号的喷头，例如，所述至少4 个喷头包括喷头30、喷头31、喷头32和喷头33，其中，喷头30大口径喷头，喷头31为中口径喷头、喷头32为小口径喷头，喷头33为大、中、小口径喷头中的任意一种喷头。

值得注意的是，不同口径喷头的具体尺寸和参数可以根据实际模拟降雨需求进行设置。

在一个可行的实施方案中，对于每个电磁阀组7，该电磁阀组7包括至少一个电磁阀21，其中，所述电磁阀21的数量与所述喷头20的数量相等，对于每个电磁阀21，该电磁阀21的出水口和与该电磁阀21对应的喷头20 的进水口相连。

具体的，由于所述装置包括至少4个喷头组，每个喷头组包括至少4 个喷头，所以每个装置包括至少16个喷头；每个喷头都需要有一个电磁阀对该喷头的喷水量进行控制和调节，所以电磁阀组的数量和喷头组的数量相同，电磁阀的数量和喷头的数量也相同，以使控制器可以通过对每个电磁阀进行独立控制实现对每个喷头喷水量的独立控制。

在一个可行的实施方案中，所述第二控制指令包括至少一个电磁阀21 控制指令，所述电磁阀21用于根据所述控制器发送的用于控制所述电磁阀 21阀门开口大小的电磁阀21控制指令控制经过所述喷头20的进水口的水流量。

具体的，所述第二控制指令是用于控制电磁阀组的控制指令，由于每个电磁阀组中包括多个电磁阀，所以在针对每个喷头的喷水量进行控制时，控制器需要通过向每个喷头对应的电磁阀发送控制指令，以控制所述喷头的喷水量。

每个喷头的进水口可以直接与每个电磁阀的出水口相连，或者使用一个输水管段将喷头的进水口和电磁阀的出水口连接，以使每个电磁阀可以直接控制进入到每个喷头的进水口的水量。

在一个可行的实施方案中，对于每个喷头20，该喷头20的喷射角度为垂直于地面。

具体的，每个降雨喷头到地面的距离和喷射角度可以根据实现模拟降雨的效果来设定，以实现降雨面积为≥16㎡的标准雨场装置为例，降雨喷头到地面之间的距离为≥18m，可以实现雨强范围为(0～4)mm/min，降雨均匀性为≤0.15mm(0.5mm/min≤雨强＜2mm/min)、≤0.30mm(2mm/min≤雨强＜4mm/min)的模拟降雨。

具体的，所述喷头组中的至少4个喷头中的任一喷头分别与其他两个喷头捆绑，所述4个喷头的喷嘴垂直于地面；或者使用可以转动的连接轴将喷头组与输水管段进行连接，以使所述喷头组中的喷头可以向不同方向和角度进行模拟降雨。

在一个可行的实施方案中，参见图4所述，图4示出了本实用新型提供的第三种模拟降雨装置的结构示意图，所述装置还包括雨量传感器22，所述雨量传感器22与所述控制器1相连，所述雨量传感器22用于采集描述所述喷头组8喷洒的降雨强度的第一降雨数据，并将所述第一降雨数据发送至所述控制器1。

具体的，所述雨量传感器可以安装在地面上并与所述控制器电连接，当所述雨量传感器采集到降雨数据时，实时将该数据发送至控制器，控制器在接收到由雨量传感器发送的数据后可以根据该数据对变频器、调节阀或者电磁阀组中电磁阀进行控制。

在一个可行的实施方案中，参见图5所述，图5示出了本实用新型提供的第四种模拟降雨装置的结构示意图，所述装置还包括至少一个雨量筒 23，所述至少一个所述雨量筒23与所述控制器1相连，所述雨量筒23用于采集描述所述喷头组8喷洒的降雨均匀度的第二降雨数据，并将所述第二降雨数据发送至所述控制器1。

具体的，所述雨量筒可以安装在地面上并与所述控制器电连接，当所述雨量筒采集到降雨数据时，实时将该数据发送至控制器，控制器在接收到由雨量筒发送的数据后可以根据该数据对变频器、调节阀或者电磁阀组中电磁阀进行控制。

在一个可行的实施方案中，所述水泵4为立式多级离心泵。

具体的，在对水泵的选取时应考虑水泵的供水能力，在本申请中对水泵类型的选取包括但不限于立式多级离心泵。

在一个可行的实施方案中，所述调节阀5为电动控制球阀。

具体的，在对水泵的选取时应考虑调节阀的流通能力，在本申请中对调节阀类型的选取包括但不限于电动控制球阀；其他部件例如变频器类型的选取包括但不限于三相电变频器，电磁阀类型的选取包括但不限于电动执行器。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高铁气象灾害监测的模拟降雨装置，其特征在于，所述装置包括控制器、水塔、输水管、水泵、调节阀、压力传感器、至少4个电磁阀组和至少4个喷头组，所述水泵包括第一进水口和第一出水口，所述调节阀包括第二进水口和第二出水口，每个所述电磁阀组包括第三进水口和第三出水口，其中，所述输水管包括至少一个输水管段，所述至少4个喷头组采用菱形布设法排布；

所述水塔的出水口通过第一输水管段与所述第一进水口相连，所述第一出水口通过第二输水管段与所述第二进水口相连，所述第二出水口通过第三输水管段与第三进水口相连，对于每个喷头组，该喷头组的进水口安装在所述第三出水口上；

所述控制器用于向所述调节阀发送用于控制所述调节阀阀门开口大小的第一控制指令，所述控制器还用于向所述电磁阀组发送用于控制所述电磁阀组阀门开口大小的第二控制指令，所述调节阀用于根据所述第一控制指令调节水的流量，所述压力传感器用于测量当前通过所述第三输水管段的水流的压力值，所述电磁阀组用于根据所述第二控制指令调节水的流量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括变频器，所述变频器与所述控制器和所述水泵连接，所述变频器用于根据所述控制器发送的第三控制指令控制所述水泵向所述第二输水管段输送的水流量，其中，所述第三控制指令用于控制所述水泵的电机的转速。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，对于每个喷头组，该喷头组包括至少4个喷头，所述至少4个喷头包括大、中、小三种口径流量。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，对于每个电磁阀组，该电磁阀组包括至少一个电磁阀，其中，所述电磁阀的数量与所述喷头的数量相等，对于每个电磁阀，该电磁阀的出水口和与该电磁阀对应的喷头的进水口相连。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二控制指令包括至少一个电磁阀控制指令，所述电磁阀用于根据所述控制器发送的用于控制所述电磁阀阀门开口大小的电磁阀控制指令控制经过所述喷头的进水口的水流量。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，对于每个喷头，该喷头的喷射角度为垂直于地面。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括雨量传感器，所述雨量传感器与所述控制器相连，所述雨量传感器用于采集描述所述喷头组喷洒的降雨强度的第一降雨数据，并将所述第一降雨数据发送至所述控制器。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括至少一个雨量筒，所述至少一个所述雨量筒与所述控制器相连，所述雨量筒用于采集描述所述喷头组喷洒的降雨均匀度的第二降雨数据，并将所述第二降雨数据发送至所述控制器。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水泵为立式多级离心泵。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节阀为电动控制球阀。

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