一種城市高架橋雨水綜合回收利用系統及其方法技術方案

本發明專利技術公開了一種城市高架橋雨水綜合回收利用系統及其方法，本發明專利技術包括泵站、雨水收集裝置、橋面噴淋裝置、植被灌溉裝置、路面狀態傳感器、雨雪傳感器和土壤濕度傳感器，本發明專利技術城市高架橋雨水綜合回收利用方法，采用前述的城市高架橋雨水綜合回收利用系統，PLC控制器接受來自雨雪傳感器的信號，若判定為下雨時，PLC控制器控制打開集水電磁閥和排水電磁閥，本發明專利技術各組成部分通過物聯網組成整體，所收集的雨水能夠根據外界環境的實際需要通過PLC控制系統進行調配，既滿足了夏季高溫天氣對高架橋路面的噴水降溫，還滿足了對高架橋下植被的自動灌溉，同時在冬季下雪時，PLC控制系統能夠根據外界溫度需要，向路面噴灑除冰液避免路面結冰。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種城市高架橋雨水綜合回收利用系統及其方法。
技術介紹
隨著我國城市人口密度的快速增長，城市交通擁堵問題也越來越嚴重。為了達到提高市區交通通行能力，同時節約占地空間和降低建造成本的目的，越來越多的城市開始在市區修建高架橋。高架橋的修建改善了交通環境，但是也面臨著雨季時大量雨水的排放和夏天高溫季節路面溫度過高，以及冬天時路面容易出現冰雪等問題。此類問題很容易給高架橋造成損壞，并引發嚴重的交通事故，繼而給人民的生命財產安全帶來巨大損失。為了解決上述問題，簡單實用的做法是在高架橋面上安裝雨水收集排放管路，使得雨水能夠直接通過排放管路排放到高架橋下面的下水道中。但是這種方法不利于水資源的循環利用，特別是在雨季造成大量雨水的浪費。特別是夏天，高架橋面溫度過高，常常還需要用灑水車進行灑水降溫，并且高架橋下面的植被也需要灑水車進行人工澆灌。冬天時，為了防止高架橋路面結冰，往往也需要人工撒鹽。這些方式都沒有很好的循環利用雨水，導致一方面水資源不足，另一方面卻在致使大量的水資源流失，不利于經濟社會的可持續發展。因此開發一套集雨水收集與循環利用的智能化系統迫在眉睫。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供了一種安裝在城市高架橋上的運用物聯網技術的高架橋雨水綜合回收利用系統，還提供一種高架橋雨水綜合回收利用方法。為了解決上述問題，本專利技術包括泵站、雨水收集裝置、橋面噴淋裝置、植被灌溉裝置、路面狀態傳感器、雨雪傳感器和土壤濕度傳感器，泵站包括PLC控制器和抽水泵，抽水泵通過變頻器與PLC控制器連接，雨水收集裝置包括雨水收集器、集水管路、設置在集水管路上的集水電磁閥、清水儲存器和集水水泵，雨水收集器和清水儲存器通過集水水泵連接；橋面噴淋裝置包括噴淋管路和設置在橋面上方的噴嘴，灌溉裝置包括灌溉管路和噴頭，所述的噴淋管路和灌溉管路通過電磁換向閥與泵站連接，噴淋管路上還設置有噴淋電磁閥，路面狀態傳感器設置在高架橋的路面上，雨雪傳感器設置在高架橋上，土壤濕度傳感器設置在植被土壤中，所述的集水水泵、集水電磁閥、噴淋電磁閥、電磁換向閥、路面狀態傳感器、雨雪傳感器和土壤濕度傳感器均與PLC控制器連接。為了使噴嘴適合在高架橋上安裝使用，本專利技術所述的噴嘴包括連接頭、噴嘴體和噴孔防護裝置，連接頭和噴嘴體均為筒體，筒體均豎向設置，連接頭與噴嘴體的上端固定連接，連接頭與噴嘴體內部連通，噴嘴體的半側筒壁上設置有噴孔，噴孔的內徑從內端到外端逐漸增大，噴孔的最上端母線在水平方向上，噴孔內口的中心和外口的中心的連線與最上端母線的夾角為10°-20°，噴孔外口的中心低于噴孔內口的中心，噴孔防護裝置包括防護蓋、連接軸、齒輪、齒條、活塞和彈簧，防護蓋為半筒體，半筒體的上邊緣開有凹槽，連接軸轉動插接到噴嘴體的筒壁上，連接軸一端與位于噴嘴體內的齒輪固定連接，連接軸的另一端與防護蓋的上部固定連接，活塞滑動設置在噴嘴體內，彈簧一端與噴嘴體的底部固定連接，彈簧的另一端固定連接在活塞的下側面上，齒條的一端固定在活塞的上側面上，齒條與齒輪嚙合，當彈簧處于自然狀態時，活塞位于噴孔的上端，防護蓋緊貼在噴嘴體的外筒壁上并覆蓋在噴嘴體筒壁的噴孔上，當彈簧被壓縮到一定程度時，活塞位于噴孔的下方，防護蓋的軸線與噴嘴體的軸線夾角為90°，所述的凹槽的邊緣貼在噴嘴體的筒壁上。噴嘴體的表面設置有噴孔防護蓋，可以避免高架橋上的石灰、砂粒等阻塞噴孔，當噴嘴在使用時，水流作用于活塞上，讓活塞向下運動，將通過齒輪齒條嚙合，將活塞的直線運動轉化成齒輪的轉動，齒輪帶動防護蓋向上轉動露出噴嘴，防護蓋還可以阻擋噴孔噴出的過高的水珠，避免將水噴灑到行駛的車輛上，當活塞不使用時，彈簧依靠彈力伸展，防護蓋重新覆蓋住噴孔。為了方便泵站、雨水收集和清水儲存器的布置，本專利技術所述的泵站、雨水收集器和清水儲存器均設置在高架橋下方的地面上。為了收集比較干凈的雨水和對噴淋管路進行監控，本專利技術所述的雨水收集器的底部還連接有排水電磁閥，排水電磁閥與PLC控制器連接，所述的噴淋管路上設置有壓力傳感器和流量傳感器，壓力傳感器和流量傳感器均與PLC控制器連接，由于開始的雨水較臟，開始時集水電磁閥和排水電磁閥同時打開，較臟的雨水直接流入下水道，在清洗雨水收集器時，清洗的臟水通過排水電磁閥流入下水道。為了達到對植被較好的灌溉效果，本專利技術所述的集水水泵為潛水泵，所述的灌溉管路和噴頭埋藏在地下，噴頭為地埋噴頭。為了方便對雨水收集器和清水儲存器進行水位監控，本專利技術所述的雨水收集器和清水儲存器中均設置有液位傳感器，液位傳感器均與PLC控制器連接。為了讓管理人員及時了解整個系統運轉信息，本專利技術所述的PLC控制系統還分別連接有上位機和GPRS無線模塊。為了能夠檢測路面溫度、環境溫度、水膜厚度和路面摩擦系數，本專利技術所述的路面狀態傳感器包括路面溫度傳感器、環境溫度傳感器、水膜厚度傳感器和路面摩擦系數檢測器。本專利技術城市高架橋雨水綜合回收利用方法，采用前述的城市高架橋雨水綜合回收利用系統，其步驟為：PLC控制器接收來自雨雪傳感器的信號，若判定為下雨時，PLC控制器控制打開集水電磁閥和排水電磁閥，15分鐘后關閉排水電磁閥，當雨雪傳感器的下雨信號停止時，關閉集水電磁閥；集水電磁閥關閉24小時過后，PLC控制器控制打開潛水泵，當PLC控制器接收到雨水收集器中的液位傳感器低于設定值時，PLC控制器關閉潛水泵；當PLC控制器接收路面狀態傳感器的路面溫度信號高于設定值時，PLC控制器控制打開抽水泵和噴淋電磁閥以及電磁換向閥切換至噴淋管路，當PLC控制器接收路面狀態傳感器的路面溫度低于設定值的信號時，PLC控制器關閉抽水泵和噴淋電磁閥以及電磁換向閥切換至中位；當PLC控制器接收土壤濕度傳感器的濕度信號低于設定值時，PLC控制器控制打開抽水泵以及電磁換向閥切換至灌溉管路，當PLC控制器接收土壤濕度傳感器的濕度信號高于設定值時，PLC控制器關閉抽水泵以及切換電磁換向閥至中位；當PLC控制器接收清水儲存器中的液位傳感器的感應信號低于設定值時，PLC控制器控制上位機以及通過GPRS無線模塊發出警報。為了在冬季對路面進行除冰，當PLC控制器接收來自環境溫度傳感器的環境溫度低于設定值時，潛水泵不再開啟，清水儲存器中加入除冰液，當PLC控制器接收路面狀態傳感器的路面摩擦系數低于設定值時，PLC控制器控制打開抽水泵和噴淋電磁閥以及電磁換向閥切換至噴淋管路，當PLC控制器接收路面狀態傳感器的路面摩擦系數高于設定值的信號時，PLC控制器關閉抽水泵和噴淋電磁閥以及電磁換向閥切換至中位。本專利技術的有益效果是：本專利技術各組成部分通過物聯網組成整體，所收集的雨水能夠根據外界環境的實際需要通過PLC控制系統進行調配，不需要人工去操作，既滿足了夏季高溫天氣對高架橋路面的噴水降溫，還滿足了對高架橋下植被的自動灌溉，同時在冬季下雪時，PLC控制系統能夠根據外界溫度需要，向路面噴灑除冰液避免路面結冰，本專利技術實現了對高架橋雨水的收集以及對收集雨水的多功能利用，大大提高了對自然資源的利用率。附圖說明圖1為城市高架橋雨水綜合回收利用系統的結構示意圖；圖2為城市高架橋雨水綜合回收利用系統的控制原理圖；圖3為城市高架橋雨水綜合回收利用系統的噴嘴的主視圖；圖4為城市高架橋雨水綜合回收利用系統的噴嘴的側視圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種城市高架橋雨水綜合回收利用系統，其特征在于：包括泵站、雨水收集裝置、橋面噴淋裝置、植被灌溉裝置、路面狀態傳感器、雨雪傳感器和土壤濕度傳感器，泵站包括PLC控制器和抽水泵，抽水泵通過變頻器與PLC控制器連接，雨水收集裝置包括雨水收集器、集水管路、設置在集水管路上的集水電磁閥、清水儲存器和集水水泵，雨水收集器和清水儲存器通過集水水泵連接；橋面噴淋裝置包括噴淋管路和設置在橋面上方的噴嘴，灌溉裝置包括灌溉管路和噴頭，所述的噴淋管路和灌溉管路通過電磁換向閥與泵站連接，噴淋管路上還設置有噴淋電磁閥，路面狀態傳感器設置在高架橋的路面上，雨雪傳感器設置在高架橋上，土壤濕度傳感器設置在植被土壤中，所述的集水水泵、集水電磁閥、噴淋電磁閥、電磁換向閥、路面狀態傳感器、雨雪傳感器和土壤濕度傳感器均與PLC控制器連接。

【技術特征摘要】
1.一種城市高架橋雨水綜合回收利用系統，其特征在于：包括泵站、雨水收集裝置、橋面噴淋裝置、植被灌溉裝置、路面狀態傳感器、雨雪傳感器和土壤濕度傳感器，泵站包括PLC控制器和抽水泵，抽水泵通過變頻器與PLC控制器連接，雨水收集裝置包括雨水收集器、集水管路、設置在集水管路上的集水電磁閥、清水儲存器和集水水泵，雨水收集器和清水儲存器通過集水水泵連接；橋面噴淋裝置包括噴淋管路和設置在橋面上方的噴嘴，灌溉裝置包括灌溉管路和噴頭，所述的噴淋管路和灌溉管路通過電磁換向閥與泵站連接，噴淋管路上還設置有噴淋電磁閥，路面狀態傳感器設置在高架橋的路面上，雨雪傳感器設置在高架橋上，土壤濕度傳感器設置在植被土壤中，所述的集水水泵、集水電磁閥、噴淋電磁閥、電磁換向閥、路面狀態傳感器、雨雪傳感器和土壤濕度傳感器均與PLC控制器連接。2.根據權利要求1所述的城市高架橋雨水綜合回收利用系統，其特征在于：所述的噴嘴包括連接頭、噴嘴體和噴孔防護裝置，連接頭和噴嘴體均為筒體，筒體均豎向設置，連接頭與噴嘴體的上端固定連接，連接頭與噴嘴體內部連通，噴嘴體的半側筒壁上設置有噴孔，噴孔的內徑從內端到外端逐漸增大，噴孔的最上端母線在水平方向上，噴孔內口的中心和外口的中心的連線與最上端母線的夾角為10°-20°，噴孔外口的中心低于噴孔內口的中心，噴孔防護裝置包括防護蓋、連接軸、齒輪、齒條、活塞和彈簧，防護蓋為半筒體，半筒體的上邊緣開有凹槽，連接軸轉動插接到噴嘴體的筒壁上，連接軸一端與位于噴嘴體內的齒輪固定連接，連接軸的另一端與防護蓋的上部固定連接，活塞滑動設置在噴嘴體內，彈簧一端與噴嘴體的底部固定連接，彈簧的另一端固定連接在活塞的下側面上，齒條的一端固定在活塞的上側面上，齒條與齒輪嚙合，當彈簧處于自然狀態時，活塞位于噴孔的上端，防護蓋緊貼在噴嘴體的外筒壁上并覆蓋在噴嘴體筒壁的噴孔上，當彈簧被壓縮到一定程度時，活塞位于噴孔的下方，防護蓋的軸線與噴嘴體的軸線夾角為90°，所述的凹槽的邊緣貼在噴嘴體的筒壁上。3.根據權利要求2所述的城市高架橋雨水綜合回收利用系統，其特征在于：所述的泵站、雨水收集器和清水儲存器均設置在高架橋下方的地面上。4.根據權利要求3所述的城市高架橋雨水綜合回收利用系統，其特征在于：所述的雨水收集器的底部還連接有排水電磁閥，排水電磁閥與PLC控制器連接，所述的噴淋管路上設置有壓力傳感器和流量傳感器，壓力傳感器和流量傳感器均與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石慶國，孫大志，劉文江，丁曉冬，周學升，俞濤，陳杰，
申請(專利權)人：山東交通學院，
類型：發明
國別省市：山東;37