基于物聯網的城市道路排水系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于物聯網的城市道路排水系統，包括多個智能排水子系統和遠端控制器單元；智能排水子系統通過無線通信單元與遠端控制器單元通信；所述的智能排水子系統包括道路路面、下水井和排水井蓋，排水井蓋設置在下水井的上端部，下水井設置于道路路面下面；所述的智能排水子系統還包括電機、壓力傳感器單元、控制器單元、無線通信單元、GPS定位模塊；本發明可以大大增加排水井蓋的流水量。
【專利說明】基于物聯網的城市道路排水系統
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種道路排水系統，屬于水文水利技術領域。
[0003]
【背景技術】
[0004]由于城市擴建和城鎮化的快速發展，導致我國大中城市的排水系統存在一定的缺陷。尤其是暴雨季節許多城市由于排水不暢，而出現了 “水淹城市”的現象，經常造成人員傷亡和經濟損失，其中一個非常重要的原因就是下水井蓋的流水量是固定的，雨量過大時，往往由于下水井蓋限制了雨水的下流量，當降雨量遠大于水流入排水系統的水量時，雨水就會聚集在路面，而造成水淹路面的情景。
[0005]顯然可以通過布置較多的排水孔的方式來增大下水井蓋的流水量，以改善道路的排水能力，但是從力學和實用安全性而言，這種方式勢必對井蓋的截面積造成過大的破壞，從而降低了井蓋的承載能力。在晴天或者小降雨天氣正常的排水能力基本滿足要求，并且在井蓋上保留很多的孔洞，不利于行車的舒適性，并且不能保證行人的安全。為了保證城市道路排水的順暢，在排水系統中采用一種可以自動控制下水井蓋流水量的裝置是非常必要的。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種道路排水系統，該道路排水系統主要為了解決以上缺陷。
[0008]為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是:基于物聯網的城市道路排水系統，其特征在于，包括多個智能排水子系統和遠端控制器單元;智能排水子系統通過無線通信單元與遠端控制器單元通信；
所述的智能排水子系統包括道路路面、下水井和排水井蓋，排水井蓋設置在下水井的上端部，下水井設置于道路路面下面；
所述的智能排水子系統還包括電機、壓力傳感器單元、控制器單元、無線通信單元、GPS定位模塊、電源模塊；
電源模塊為各個模塊單元供電；
所述的電源模塊包括太陽能電池板、濾波單元、單片機單元、第一 AD單元、第二 AD單元、第一蓄電池單元、第二蓄電池單元、第一可控開關單元、第二可控開關單元、第三可控開關單元和第四可控開關單元；
太陽能電池板的輸出端連接濾波單元的輸入端，濾波單元的輸出端連接第一可控開關單元的輸入端和第二可控開關單元的輸入端；
第一可控開關單元的輸出端連接第一蓄電池單元的輸入端，第二可控開關單元的輸出端連接第二蓄電池單元的輸入端；
第一蓄電池單元通過第三可控開關單元為各個模塊單元供電；
第二蓄電池單元通過第四可控開關單元為各個模塊單元供電；
第一 AD單元的輸入端連接第一蓄電池單元的輸出端，第一 AD單元的輸出端連接單片機的1輸入端口；
第二 AD單元的輸入端連接第二蓄電池單元的輸出端，第二 AD單元的輸出端連接單片機的1輸入端口；
第一可控開關單元、第二可控開關單元、第三可控開關單元和第四可控開關單元的控制端分別連接單片機單元的1輸出端口；
所述的壓力傳感器設置于排水井蓋的上表面，壓力傳感器的信號輸出端連接控制器單元的1端口；
所述的控制器單元通過無線通信單元與遠端控制器單元通信；
所述的下水井的側壁上開有凹槽，所述的電機設置于凹槽內；
所述的排水井蓋上設置多個排水通孔和用于設置彈性裝置的通孔；
所述的彈性裝置的外徑與所述的用于設置彈性裝置的通孔的內徑相同，并且彈性裝置與用于設置彈性裝置的通孔之間固定連接；
所述的下水井內設置漏斗狀流水裝置，漏斗狀流水裝置的較大開口端朝上；
所述的彈性裝置通過軟繩與漏斗狀流水裝置的上端部相連接；
所述的彈性裝置呈圓柱狀，彈性裝置采用如下重量份的材料制備而成:20-30份聚丙烯酰胺，30-50份滑石粉，10-20份氯化石蠟，3-8份聚氯乙烯，3_5份二氧化硅，35-80份蜂窩狀活性炭;10-20份聚乳酸纖維;2-5份氧化鎂;3-5份氧化鈣;1-3份硫化劑。
[0009]所述的彈性裝置通過軟繩連接電機的轉動軸，控制器單元控制電機的啟動停止和轉動方向。
[0010]進一步，所述的控制器單元采用單片機實現，遠端控制器單元采用PC機。
[0011]電源模塊原理說明:當第一AD單元檢測到第一蓄電池單元的電量不足時，單片機單元控制第四可控開關單元閉合(第二可控開關單元斷開)為各個模塊單元供電，然后控制第三可控開關單元斷開(第一可控開關單元閉合)，這時候太陽能電池板為第一蓄電池單元充電，當第一AD單元檢測到第一蓄電池單元的電量已滿時，太陽能電池板就為第二蓄電池單元充電。
[0012]
與現有技術相比，本發明的優點在于:第一，彈性裝置的彈性非常好并且強度較大，彈性裝置在電機的帶動下由于拉力的作用下會出現很多氣孔這樣路面的水就可以沿著氣孔流入到下水井中；第二，彈性裝置的制備材料的選擇和配比能夠保證彈性、強度的要求，平時車輛、行人通過時不會受到破壞;第三，當壓力傳感器檢測到井蓋上的積水超過預定值時，電機正向轉動通過軟繩給彈性裝置施加一個拉力，彈性裝置在拉力的作用下就像毛衣似得氣孔的孔徑變大，這時路面的積水很容易排到下水井內；當井蓋上的積水低于預定值時，電機反向轉動，這時彈性裝置的拉力撤銷。第四，常見的彈性材料雖然有一定的強度和彈性，但是在拉力的作用下水仍然無法通過的，本發明的彈性裝置選擇的制備材料以及材料之間的合理配比使得彈性裝置在拉力的作用下會產生很多氣孔。第五，通過排水通孔流入的水流到漏斗狀流水裝置中，如果排水通孔的水流量比較大，那么漏斗狀流水裝置中的水會無法及時通過較小的開口端排除，這樣漏斗狀流水裝置的總重量會增大，通過軟繩給彈性裝置一個更大的拉力，這樣當路面積水比較少時可能就不用電機啟動了，從而節省電能。第六:本發明中的彈性裝置采用的原料配比和組分具有很大的創造性，經過多次試驗探索才得到該組分和配比，特別是蜂窩狀活性炭:聚乳酸纖維:氧化鎂三者之間的質量配比如果不滿足35-80: 10-20: 2-5，則無法達到本發明的效果。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的智能排水子系統的結構示意圖。
[0014]其中，I是道路路面;2是下水井;3是排水井蓋;4是排水通孔;5是彈性裝置;6是電機。
[0015]圖2是本發明系統的方框示意圖。
[0016]圖3是電源模塊的方框示意圖。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。
[0019]如圖1和圖2所示:基于物聯網的城市道路排水系統，包括多個智能排水子系統和遠端控制器單元;智能排水子系統通過無線通信單元與遠端控制器單元通信；
所述的智能排水子系統包括道路路面、下水井和排水井蓋，排水井蓋設置在下水井的上端部，下水井設置于道路路面下面;所述的智能排水子系統還包括電機、壓力傳感器單元、控制器單元、無線通信單元、GPS定位模塊;所述的壓力傳感器設置于排水井蓋的上表面，壓力傳感器的信號輸出端連接控制器單元的1端口；所述的控制器單元通過無線通信單元與遠端控制器單元通信；
所述的下水井的側壁上開有凹槽，所述的電機設置于凹槽內；所述的排水井蓋上設置多個排水通孔和用于設置彈性裝置的通孔;所述的彈性裝置的外徑與所述的用于設置彈性裝置的通孔的內徑相同，并且彈性裝置與用于設置彈性裝置的通孔之間固定連接;所述的下水井內設置漏斗狀流水裝置，漏斗狀流水裝置的較大開口端朝上;所述的彈性裝置通過軟繩與漏斗狀流水裝置的上端部相連接；
所述的彈性裝置呈圓柱狀，彈性裝置采用如下重量份的材料制備而成:20-30份聚丙烯酰胺，30-50份滑石粉，10-20份氯化石蠟，3-8份聚氯乙烯，3_5份二氧化硅，35-80份蜂窩狀活性炭;10-20份聚乳酸纖維;2-5份氧化鎂;3-5份氧化鈣;1-3份硫化劑。
[0020]所述的彈性裝置通過軟繩連接電機的轉動軸，控制器單元控制電機的啟動停止和轉動方向。
[0021]其中，所述的控制器單元采用單片機實現，遠端控制器單元采用PC機。
[0022]
本發明系統具體的控制方法:控制器單元根據壓力傳感器檢測到的水壓信號數值大小控制電機的轉動，當水壓信號數值大于預先設定的閾值時，控制器單元控制電機轉動從而給彈性裝置一個向下的拉力，這時路面的水也會通過彈性裝置排入到下水井；當水壓信號數值由大于預先設定的閾值降到小于或者等于預先設定的閾值時，控制器單元控制電機往相反的方向轉動。
[0023]這句話“控制器單元根據壓力傳感器檢測到的水壓信號數值大小控制電機的轉動，當水壓信號數值大于預先設定的閾值時，控制器單元控制電機轉動從而給彈性裝置一個向下的拉力，這時路面的水也會通過彈性裝置排入到下水井；當水壓信號數值由大于預先設定的閾值降到小于或者等于預先設定的閾值時，控制器單元控制電機往相反的方向轉動。”再進一步解釋說明一下:由于電機轉動軸與彈性裝置之間的軟繩的長度由實際安裝決定，有可能剛剛安裝時，電機轉動軸與彈性裝置之間的軟繩剛剛處于拉緊狀態，這樣電機可能轉動2-3圈就可以給彈性裝置施加一個很大的拉力，而如果剛剛安裝時，電機轉動軸與彈性裝置之間的軟繩處于非常松的狀態，這樣電機可能轉動5-6圈才能給彈性裝置施加一個很大的拉力。所以控制器單元的程序設定與實際安裝有關系，根據實際安裝情況調節修改程序從而決定電機轉動的圈數。
[0024]還有當水壓信號數值大于預先設定的閾值時，控制器單元控制電機轉動從而給彈性裝置一個向下的拉力，這時路面的水也會通過彈性裝置排入到下水井；當水壓信號數值由大于預先設定的閾值降到小于或者等于預先設定的閾值時，說明路面的積水開始減少，這時控制器單元控制電機往相反的方向轉動(如果開始正向轉動這時就反向轉動；如果開始反向轉動這時就正向轉動)。如果一開始水壓信號數值就小于等于預先設定的閾值，電機無需啟動。
[0025]各個智能排水子系統與遠端控制器單元通信，從而遠端控制器單元可以實時了解每個下水井的排水情況，并且GPS定位模塊可以幫助遠端控制器單元更加準確的了解到每個下水井的具體位置。
[0026]
其中，所述的彈性裝置采用的材料配比的優選實施例如下:
實施例1:
20份聚丙烯酰胺，30份滑石粉，10份氯化石蠟，3份聚氯乙烯，3份二氧化硅，35份蜂窩狀活性炭;10份聚乳酸纖維;5份氧化鎂;5份氧化鈣;3份硫化劑；
實施例2:
20份聚丙烯酰胺，30份滑石粉，10份氯化石蠟，3份聚氯乙烯，3份二氧化硅，35份蜂窩狀活性炭;15份聚乳酸纖維;5份氧化鎂;5份氧化鈣;2份硫化劑；
實施例3:
30份聚丙烯酰胺，50份滑石粉，20份氯化石蠟，8份聚氯乙烯，5份二氧化硅，50份蜂窩狀活性炭;15份聚乳酸纖維;4份氧化鎂;4份氧化鈣;2份硫化劑；
實施例4:
25份聚丙烯酰胺，40份滑石粉，15份氯化石蠟，6份聚氯乙烯，4份二氧化硅，60份蜂窩狀活性炭;18份聚乳酸纖維;3.5份氧化鎂;4份氧化鈣;2份硫化劑；
實施例5:
28份聚丙烯酰胺，45份滑石粉，18份氯化石蠟，6份聚氯乙烯，5份二氧化硅，80份蜂窩狀活性炭;15份聚乳酸纖維;4.5份氧化鎂;4.5份氧化鈣;2份硫化劑；
實施例6: 28份聚丙烯酰胺，40份滑石粉，20份氯化石蠟，3份聚氯乙烯，4份二氧化硅，38份蜂窩狀活性炭;10份聚乳酸纖維;5份氧化鎂;5份氧化鈣;3份硫化劑；
本發明的彈性裝置的制備方法與現有的橡膠材料制備方法一樣(屬于現有公知技術，不詳細描述)，本發明的彈性裝置的最大優點是，第一，彈性非常好;第二，彈性裝置在拉力的作用下會出現很多氣孔這樣路面的水就可以沿著氣孔流入到下水井中。
[0027]彈性裝置的制備方法:1、將聚丙烯酰胺，滑石粉，氯化石蠟，聚氯乙烯，二氧化硅，蜂窩狀活性炭;聚乳酸纖維;氧化鎂;氧化鈣;硫化劑混合物進行混煉，得到母膠；2、將所述母膠擠出、微波硫化、成型，得到彈性裝置;其中，硫化溫度200-250 0C，硫化時間1.5-3min。
【主權項】
1.基于物聯網的城市道路排水系統，其特征在于，包括多個智能排水子系統和遠端控制器單元;智能排水子系統通過無線通信單元與遠端控制器單元通信； 所述的智能排水子系統包括道路路面、下水井和排水井蓋，排水井蓋設置在下水井的上端部，下水井設置于道路路面下面； 所述的智能排水子系統還包括電機、壓力傳感器單元、控制器單元、無線通信單元、GPS定位模塊、電源模塊； 電源模塊為各個模塊單元供電； 所述的電源模塊包括太陽能電池板、濾波單元、單片機單元、第一 AD單元、第二 AD單元、第一蓄電池單元、第二蓄電池單元、第一可控開關單元、第二可控開關單元、第三可控開關單元和第四可控開關單元； 太陽能電池板的輸出端連接濾波單元的輸入端，濾波單元的輸出端連接第一可控開關單元的輸入端和第二可控開關單元的輸入端； 第一可控開關單元的輸出端連接第一蓄電池單元的輸入端，第二可控開關單元的輸出端連接第二蓄電池單元的輸入端； 第一蓄電池單元通過第三可控開關單元為各個模塊單元供電； 第二蓄電池單元通過第四可控開關單元為各個模塊單元供電； 第一 AD單元的輸入端連接第一蓄電池單元的輸出端，第一 AD單元的輸出端連接單片機的1輸入端口； 第二 AD單元的輸入端連接第二蓄電池單元的輸出端，第二 AD單元的輸出端連接單片機的1輸入端口； 第一可控開關單元、第二可控開關單元、第三可控開關單元和第四可控開關單元的控制端分別連接單片機單元的1輸出端口； 所述的壓力傳感器設置于排水井蓋的上表面，壓力傳感器的信號輸出端連接控制器單元的1端口； 所述的控制器單元通過無線通信單元與遠端控制器單元通信； 所述的下水井的側壁上開有凹槽，所述的電機設置于凹槽內； 所述的排水井蓋上設置多個排水通孔和用于設置彈性裝置的通孔； 所述的彈性裝置的外徑與所述的用于設置彈性裝置的通孔的內徑相同，并且彈性裝置與用于設置彈性裝置的通孔之間固定連接； 所述的下水井內設置漏斗狀流水裝置，漏斗狀流水裝置的較大開口端朝上； 所述的彈性裝置通過軟繩與漏斗狀流水裝置的上端部相連接； 所述的彈性裝置呈圓柱狀，彈性裝置采用如下重量份的材料制備而成:20-30份聚丙烯酰胺，30-50份滑石粉，10-20份氯化石蠟，3-8份聚氯乙烯，3_5份二氧化硅，35-80份蜂窩狀活性炭;10-20份聚乳酸纖維;2-5份氧化鎂;3-5份氧化鈣;1-3份硫化劑； 所述的彈性裝置通過軟繩連接電機的轉動軸，控制器單元控制電機的啟動停止和轉動方向。2.根據權利要求1所述的基于物聯網的城市道路排水系統，其特征在于，所述的控制器單元采用單片機實現，遠端控制器單元采用PC機。
【文檔編號】H02J7/35GK105908821SQ201610232665
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】汪超
【申請人】來安縣新元機電設備設計有限公司