一种基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统的制作方法

本发明属于井盖的技术领域，具体涉及一种基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统。

背景技术

现代城市为了加快路面的排水速度，通常会在路边设置排水井。在一些绿化地带或者城市道路上通常会设置排水井，而现有排水井井盖的排水量大多都是固定的，不能根据雨量的大小进行排水，对于降雨量不同的地方，需要不同的排水井井盖，通用性不足，且造成井盖资源的浪费。除此，在一些城市绿地，由于其内的杂质大多为枯枝烂叶和一些鸟兽粪便，如果不对该类杂质和垃圾进行统一处理，而是直接排放至地下水，将造成严重的地下水污染和堵塞。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统，以解决现有城市绿地枯枝烂叶和粪便随雨水进入地下水的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统，其包括井盖本体和发酵罐；井盖本体与发酵罐之间通过倾斜的滑道连通；

井盖本体上开设有若干呈环形分布的进水口；井盖本体内嵌设有用于过滤杂质的环形过滤板；位于环形过滤板的中间位置放置一圆形板；圆形板的下表面与若干折杆连接；折杆底部与挡板固定连接；挡板紧贴井盖本体内壁设置，且与每个挡板紧贴的井盖本体内壁处均开设有一个排水出口；圆形板的上表面通过传动轴与电机连接；电机嵌设于井盖本体顶部的控制盒内；

控制盒下表面设有至少一个倾倒组件；倾倒组件包括n型支架，n型支架的中间位置为背板；背板下部与底板焊接相连；底板两侧设有挡板，距离底板出口位置5cm-10cm处的地板上均匀开设有若干第一过滤孔；n型支架内部中空，其两端底部分别安装有与控制盒电连接的直线电机；直线电机通过驱动杆顶部的卡齿与传动齿轮啮合相连；传动齿轮套设于连接杆的一端，连接杆的另一端嵌设于背板内；位于底板下端的所述井盖本体内壁上开设有一与发酵罐连通的滑道；滑道入口与井盖本体内壁之间的夹角为30°-50°；

控制盒内设有一pcb板，pcb板上集成有与电机电连接的控制器；控制器分别与电源模块、雨量传感器、gps定位模块和无线通信模块电连接；无线通信模块与监控终端信号连接；雨量传感器嵌设于井盖本体顶部；

井盖本体底部通过若干螺钉与支撑底板连接；支撑底板的中部为支撑盘；支撑盘与支撑底板的外圆之间设有若干支架间隔形成的排水孔；

发酵罐埋设于地面下，发酵罐上设有的保护盖位于底面之上。

优选地，所述第二过滤孔孔径小于第一过滤孔孔径。

优选地，n型支架顶部开设有两个用于与控制盒线路连通的电气孔，以及若干定位螺孔。

优选地，折杆与排水口的数量均为六个，且排水口均匀的分布于井盖本体外圆的下部。

优选地，挡板的长度和宽度均大于排水口的孔径长度。

优选地，支撑底板的外圆上均匀分布有若干与螺钉配合的螺栓孔。

优选地，控制盒嵌设于井盖本体的顶部，控制盒内的电源模块通过电缆与市电连接。

优选地，无线通信模块为ab433g混合型无线对点终端，其通过internet网或以太网与监控终端信号连接。

优选地，雨量传感器为电容式雨量传感器，控制器为stm32单片机；所述gps定位模块为eg12-ucgps定位模块；监控终端包括监控室服务器和app客户端。

一种基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统的控制方法，包括：

s1、雨量传感器实时采集当前降雨量，并将降雨量信息传送至控制器内；

s2、控制器将降雨强度分为六个等级，24小时降雨量0.1-9.9毫米为小雨，10.0-24.9毫米为中雨，25.0-49.9毫米为大雨，50.0-99.9毫米为暴雨，100.0-250.0毫米为大暴雨；大于250毫米为特大暴雨；并将接收到的降雨量信息与六个降雨量等级的临界值做比较，判断当前降雨强度等级；

s3、若当前24小时降雨强度处于不到中雨或中雨等级时，则不增加当前井盖的排水量；

s4、若当前24小时降雨量处于大雨等级时，则控制器控制电机作业，圆形板和挡板上升2cm-3cm，增大井盖的降雨量；

s5、若当前24小时降雨量处于暴雨等级时，则控制器将当前降雨量信息发送至监控终端，并控制电机作业，圆形板和挡板上升4cm-6cm，增大井盖的降雨量；且监控终端可根据降雨量和当前的实际降雨状况，下达指令至控制器，控制电机作业，进一步提升圆形板和挡板上升距离；

s6、若当前24小时降雨量处于大暴雨等级及其以上时，则控制器将当前降雨量信息发送至监控终端，并控制电机作业，圆形板和挡板上升到最高处，达到井盖的最大排水量；

同时控制器控制直线电机每间隔10min-30min作业一次，驱动杆带动传动齿轮旋转，进而带动底板旋转至滑道入口，将底板上过滤的枯枝落叶和粪便倾倒至发酵罐内；

s7、城市绿地环卫人员将绿地的有机垃圾集中倒入发酵罐内，同井盖倾倒入发酵罐内的枯枝落叶和粪便一起进行发酵；并将发酵后的产物作为绿肥返回至绿地植被。

本发明提供的基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统，具有以下有益效果：

本发明根据雨量传感器检测的当前雨量信息，控制电机作业，带动圆形板和挡板向上移动，开通环形过滤板中间位置和多个排水出口，增大井盖的排水量，避免道路雨水堆积。同时，将过滤的枯枝落叶和鸟兽粪便倾倒至发酵罐内，进行发酵，并将发酵后的产物作为绿肥返回植被，能够有效地解决现有城市绿地枯枝烂叶和粪便随雨水进入地下水的问题。

附图说明

图1为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统的结构图。

图2为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统井盖本体的结构图。

图3为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统井盖本体的作业图。

图4为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统n型支架的结构图。

图5为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统n型支架内部的结构图。

图6为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统底板的结构图。

图7为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统控制盒的原理框图。

图8为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统的俯视图。

图9为基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统发酵罐结构图。

其中，1、井盖本体；2、支撑底板；3、控制盒；4、雨量传感器；5、电机；6、电缆；7、排水出口；8、螺钉；9、环形过滤板；10、第二过滤孔；11、传动轴；12、折杆；13、圆形板；14、挡板；15；倾倒组件；16、滑道；17、发酵罐；18、保护盖；21、螺栓孔；22、支架；23、排水孔；24、支撑盘；25、进水口；26、升降平台；27、发酵室；151、n型支架；152、背板；153、底板；154、连接杆；155、方形挡板；156、第一过滤孔；157、定位螺孔；158、电气孔；1511、直线电机；1512、驱动杆；1513、传动齿轮。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统，包括井盖本体和发酵罐，井盖本体与发酵罐之间通过倾斜的滑道连通，滑道用于将井盖本体内过滤的枯枝落叶和鸟兽粪便通入发酵罐进行发酵，并将后期发酵的产物，作为绿肥返回绿地。

以下对井盖本体内各个部件进行详细描述：

参考图8，井盖本体1上开设有若干呈环形分布的进水口25，进水口25数量可根据当地气候决定，若该地处于多降雨且降雨量较大的环境下，则可多开设进水口25，增加雨水的排水量。

参考图2，井盖本体1的底部通过多个螺钉8与支撑底板2连接。支撑底板2与井盖本体1构成一个封面结构，可保护其内部结构；且支撑底板2为金属材质，能够支撑整个支撑底板2的重量，增加井盖的稳定性。

参考图4，控制盒3下表面设有至少一个倾倒组件15，倾倒组件15用于自动完成枯枝落叶和鸟兽粪便的倾倒，其个数可根据实际绿地情况而定，本实施例优选为一个倾倒组件15。

倾倒组件15包括n型支架151，n型支架151的中间位置为背板152，背板152下部与底板153焊接相连。

底板153两侧设有方形挡板155，防止枯枝落叶和鸟兽粪便在倾倒过程中横向移动掉落。

距离底板153出口位置5cm处的底板153上均匀开设有若干第一过滤孔156，用于过滤大部分枯枝落叶和鸟兽粪便，而在底板出口处未开设第一过滤孔156，用于避免或者尽量减少底板153上的雨水直接进入滑道16内，雨水过多对于后期发酵罐的发酵有较大影响。

参考图5，n型支架151内部中空，其两端底部分别安装有与控制盒3电连接的直线电机1511，直线电机1511通过驱动杆1512顶部的卡齿与传动齿轮1513啮合相连，传动齿轮1513套设于连接杆154的一端，连接杆154的另一端嵌设于背板内。

参考图5，直线电机1511受控于控制器，其可以带动驱动杆上下运动，驱动杆1512上下运动带动传动齿轮1513旋转，进而带动套设于传动齿轮1513内的连接杆154旋转，连接杆154旋转带动背板152和底板153旋转，直至底板153运动至滑道16入口处。此时，在重力和雨水的作用下，枯枝落叶和鸟兽粪便等有机物则进入滑道16，并滑至发酵罐17内。

发酵罐17内套设有发酵室27，枯枝落叶和鸟兽粪便均在发酵室27内完成发酵，发酵室27固定于升降平台26上。升降平台26为液压式升降平台26，其可将完成发酵的发酵室27上升至地面，便于发酵产物的取出。

其中，直线电机1511采用线性直线电机，其一次作业过程包括：直线电机1511正转将底板153带至滑道16入口，直线电机1511反转，将底板153带至水平处(初始状态)，直线电机1511的正转与反转时间由控制器中的计时器控制。

滑道16位于底板153下端，并开设于井盖本体1内壁上，滑道16入口与井盖本体1内壁之间的夹角为50°，便于过滤的枯枝落叶和鸟兽粪便的进入。

n型支架151顶部开设有两个用于与控制盒线路连通的电气孔158，用于通过导线将直线电机1511与控制盒3连接，用于为直线电机1511供电和控制直线电机1511的作业。

n型支架顶151部还设有若干定位螺孔157，定位螺孔157与螺钉8配合，将n型支架151固定于井盖本体1内。

发酵罐17埋设于地下，其上的保护盖18设于地面上。保护盖18可直接在地面上打开，在非下雨天，环卫人员可将打扫的枯枝落叶和鸟兽粪便等有机杂物，直接倒入发酵罐内。

环卫人员可将发酵后的产物作为绿肥反馈至植被，进行资源的循环利用，在处理了有机杂物的同时，也节约了大量的有机资源，对于资源利用和环境保护具有较大的推进作用。

参考图2，环形过滤板9嵌设于井盖本体1内壁，环形过滤板9上均匀分布有若干第二过滤孔10，用于过滤去除部分杂质。环形过滤板9上均匀分布的若干第二过滤孔10的孔径小于第一过滤孔156孔径。

环形过滤板9的中部为中空的圆形，用于放置容纳圆形板13，圆形板13的下表面与六个折杆12连接，六个折杆12呈环形分布，且每个折杆12均匀分布于该环形内。每个折杆12的底部与一个挡板14焊接相连，挡板14与折杆12一起，随圆形板13上下移动而移动。

挡板14贴设于井盖本体1的内壁，在与每个挡板14紧贴的井盖本体1内壁处均开设有一个排水出口7，挡板14的长度和宽度均大于排水出口7的孔径，排水出口的孔径为10cm，将挡板14覆盖于排水出口7上，用于调节排水出口7的排水量。

排水口的数量为六个其均匀分布于井盖本体1外圆的下部，用于辅助井盖本体1排水。

圆形板13上表面与电机5的传动轴11连接，通过电机5作业，带动电机5输出轴转动，输出轴与传动轴11通过齿轮啮合相连，输出轴水平设置，输出轴旋转带动传送轴11上下移动，进而实现圆形板13的上下移动，并带动挡板14的移动。其中，圆形板13向上移动一定距离后，将释放环形过滤板9中间位置的部分空间，增大排水量；当圆形板13完全脱离环形过滤板9的中间位置时，此时环形过滤板9上的排水量最大。

在圆形板13上升的同时，挡板14随之向上移动，随着挡板14的向上移动，排水出口7的排水量逐渐增大，直至排水出口7完全释放，此时，排水出口7的排水量最大。

参考图7，电机5嵌设于井盖本体1顶部的控制盒3内，控制盒3内设有一pcb板，pcb板上集成有与电机5电连接的控制器，控制器分别与电源模块、雨量传感器4、gps定位模块和无线通信模块电连接，无线通信模块与监控终端信号连接，雨量传感器4嵌设于井盖本体1顶部。

其中，电源模块通过电缆6与市电连接，用于为控制盒3内的各个元件供电。

无线通信模块为ab433g混合型无线对点终端，其通过internet网或以太网与监控终端信号连接，将当前的雨量信息和电机5的上升距离实时传送至监控终端。

监控终端为监控室服务器和app客户端，同时监控室服务器也可根据当前的降雨量主动进行排水量的调节，即通过控制器控制电机5作业，实现挡板14和圆形板13的移动，进而达到排水量调节的功能。

远程端可以下载对应的app，在app上完成注册(填写必要的身份信息)，进而可实现远程监控和控制的功能(与监控终端的作业原理相同)。

雨量传感器4为电容式雨量传感器4，将其嵌设于井盖本体1上，并在其上覆盖一层透明的玻璃板，玻璃板直接与井盖本体1外部空气接触。电容式雨量传感器4根据雨水和玻璃的介质常数不同的原理，进行雨量的检测，并将检测的信号传送至控制器。

参考图3，控制器为stm32单片机，用于接收当前的雨量信息，并根据雨量信息进行排水量的调节。其调节方式为，将降雨量分为4-5个等级，每个等级对应不同的圆形板13和挡板14的上升距离；即检测到当前雨量位于某个降雨阶段时，控制电机5作业，带动圆形板13和挡板14向上移动一定的距离，电机5作业时间的控制由stm32单片机的计时器控制；同时监控终端可远程下达指令，实时优化上升距离，进而增大排水量。

gps定位模块为eg12-ucgps定位模块，具有较高的定位精度，能够实现井盖的具体定位和精确控制。

参考图1-图3，本发明基于次降雨强度的城市绿地排水井盖自动启闭系统的控制方法为：

s1、雨量传感器实时采集当前降雨量，并将降雨量信息传送至控制器内；

s2、控制器将降雨强度分为六个等级，24小时降雨量0.1-9.9毫米为小雨，10.0-24.9毫米为中雨，25.0-49.9毫米为大雨，50.0-99.9毫米为暴雨，100.0-250.0毫米为大暴雨；大于250毫米为特大暴雨；并将接收到的降雨量信息与六个降雨量等级的临界值做比较，判断当前降雨强度等级；

s3、若当前24小时降雨强度处于不到中雨或中雨等级时，则不增加当前井盖的排水量；

s4、若当前24小时降雨量处于大雨等级时，则控制器控制电机作业，圆形板和挡板上升2cm-3cm，增大井盖的降雨量；

s5、若当前24小时降雨量处于暴雨等级时，则控制器将当前降雨量信息发送至监控终端，并控制电机作业，圆形板和挡板上升4cm-6cm，增大井盖的降雨量；且监控终端可根据降雨量和当前的实际降雨状况，下达指令至控制器，控制电机作业，进一步提升圆形板和挡板上升距离；

s6、若当前24小时降雨量处于大暴雨等级及其以上时，则控制器将当前降雨量信息发送至监控终端，并控制电机作业，圆形板和挡板上升到最高处，达到井盖的最大排水量；

同时控制器控制直线电机每间隔10min-30min作业一次，驱动杆带动传动齿轮旋转，进而带动底板旋转至滑道入口，将底板上过滤的枯枝落叶和粪便倾倒至发酵罐内；

s7、城市绿地环卫人员将绿地的有机垃圾集中倒入发酵罐内，同井盖倾倒入发酵罐内的枯枝落叶和粪便一起进行发酵；并将发酵后的产物作为绿肥返回至绿地植被。

以上实施例涉及的降雨量均以24小时内的降雨量作为算例。

参考图6，在支撑底板2的外圆上均匀分布有若干螺栓孔21，螺栓孔21与螺钉8配合，将井盖本体1固定于支撑底板2上。支撑底板2的中部为支撑盘24，支撑盘24与支撑底板2的外圆之间设有若干支架22间隔形成的排水孔23，用于辅助排水。支撑底板2用于保护井盖内部结构，同时还具有支撑和辅助排水的功能。

本发明根据雨量传感器4检测的当前雨量信息，控制电机5作业，带动圆形板13和挡板14向上移动，开通环形过滤板9中间位置和多个排水出口，增大井盖的排水量，避免道路雨水堆积。同时，将过滤的枯枝落叶和鸟兽粪便倾倒至发酵罐17内，进行发酵，并将发酵后的产物作为绿肥返回植被，能够有效地解决现有城市绿地枯枝烂叶和粪便随雨水进入地下水的问题。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。