本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種簡(jiǎn)易控制排水渠徑流排放的智能開(kāi)關(guān)及其控制方法。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻起來(lái)，各個(gè)水系、湖泊成了受影響尤為嚴(yán)重。主要是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面使用了大量的化肥，雨水一過(guò)，形成的徑流便會(huì)帶走大量土壤中的肥料，匯集到河流湖泊，給它們帶來(lái)了嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)負(fù)擔(dān)。因此，對(duì)于如何控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的排水問(wèn)題，就顯得尤為突出。

眾所周知，農(nóng)田、菜地排水會(huì)有一段排水溝渠。目前對(duì)這一段溝渠的利用就僅僅局限于排水功能，當(dāng)然這無(wú)可厚非。若是能將這一段利用起來(lái)，將初期雨水徑流截留下來(lái)，便可將攜帶來(lái)的大量營(yíng)養(yǎng)元素也保留下來(lái)，而避免流入河流湖泊，造成污染。若是大雨乃至暴雨便可打開(kāi)閥門(mén)，使其泄洪供能為主。針對(duì)這一目的的排水閥門(mén)開(kāi)關(guān)，市場(chǎng)上造價(jià)一般過(guò)于高昂，在農(nóng)田菜地排水不容易推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，并提供一種簡(jiǎn)易控制排水渠徑流排放的智能開(kāi)關(guān)。本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

簡(jiǎn)易控制排水渠徑流排放的智能開(kāi)關(guān)，包括第一雨水感應(yīng)器、降雨缸遮蓋、電機(jī)、雨水過(guò)渡室、電路控制單元、安全板、第二雨水感應(yīng)器、降雨缸室；所述的第一雨水感應(yīng)器用于感應(yīng)開(kāi)關(guān)外部是否發(fā)生降雨；降雨缸室頂部覆蓋降雨缸遮蓋，降雨缸遮蓋由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，且在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，可完全打開(kāi)和關(guān)閉降雨缸室頂部開(kāi)口；降雨缸室與雨水過(guò)渡室之間通過(guò)至少一個(gè)通孔相連，用于將降雨缸室中的雨水溢流至雨水過(guò)渡室；雨水過(guò)渡室內(nèi)的橫截面上設(shè)有帶有通孔的安全板，通孔下方設(shè)置有第二雨水感應(yīng)器；所述的第一雨水感應(yīng)器、電機(jī)和第二雨水感應(yīng)器均與電路控制單元相連，電路控制單元與受控排水渠閥門(mén)相連實(shí)現(xiàn)控制。

作為優(yōu)選，所述的降雨缸遮蓋頂部具有排水坡度。

作為優(yōu)選，所述的第一雨水感應(yīng)器設(shè)置于降雨缸遮蓋頂部。

作為優(yōu)選，所述的通孔位于降雨缸室一側(cè)上方設(shè)有雨水?dāng)r截臺(tái)，用于防止雨水直接滴入通孔中。

作為優(yōu)選，所述的雨水過(guò)渡室和/或降雨缸室底部均設(shè)有排水閥門(mén)。

作為優(yōu)選，所述的通孔位于降雨缸室一側(cè)開(kāi)口的高度可調(diào)。

作為優(yōu)選，所述的通孔有多個(gè)，且位于降雨缸室一側(cè)的開(kāi)口位于不同的高度。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述智能開(kāi)關(guān)的排水渠徑流排放控制方法，步驟如下：

預(yù)先設(shè)置連通雨水過(guò)渡室和降雨缸室的通孔位于降雨缸室一側(cè)的開(kāi)口高度；其下方若有其他通孔，均需進(jìn)行封閉；保持排水渠閥門(mén)的初始狀態(tài)處于關(guān)閉狀態(tài)，排水渠中的徑流導(dǎo)入收集回用區(qū)域；將智能開(kāi)關(guān)放置于待監(jiān)測(cè)區(qū)域的開(kāi)闊位置，使第一雨水感應(yīng)器處于無(wú)遮擋狀態(tài)下，以感應(yīng)是否發(fā)生降雨；

當(dāng)?shù)谝挥晁袘?yīng)器感應(yīng)到降雨發(fā)生時(shí)，向電路控制單元發(fā)出信號(hào)，由電路控制單元控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完全打開(kāi)降雨缸遮蓋，開(kāi)始計(jì)量降雨量；若雨水高度升高至連通雨水過(guò)渡室和降雨缸室的通孔所處位置時(shí)，雨水溢流進(jìn)入雨水過(guò)渡室，再經(jīng)過(guò)安全板，落入第二雨水感應(yīng)器；

當(dāng)?shù)诙晁袘?yīng)器感應(yīng)到雨水時(shí)，向電路控制單元發(fā)出信號(hào)，經(jīng)電路控制單元向排水渠閥門(mén)發(fā)出命令，打開(kāi)閥門(mén)，將排水渠中的徑流直接排放，而不導(dǎo)入收集回用區(qū)域；

一次降雨過(guò)后，排干雨水過(guò)渡室和降雨缸室中的雨水，并使兩個(gè)雨水感應(yīng)器干燥復(fù)位，排水渠閥門(mén)重新關(guān)閉。

作為優(yōu)選，連通雨水過(guò)渡室和降雨缸室的通孔位于降雨缸室一側(cè)的開(kāi)口高度預(yù)設(shè)為：從降雨開(kāi)始到打開(kāi)排水渠閥門(mén)所需的降雨量。

作為優(yōu)選，當(dāng)?shù)诙晁袘?yīng)器感應(yīng)到雨水時(shí)，由電路控制單元同時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完全關(guān)閉降雨缸遮蓋。

本發(fā)明的有益效果為：

1)簡(jiǎn)單易行，智能控制，不用花大代價(jià)便可以更加利用好農(nóng)田排水溝渠；

2)楔形降雨缸蓋，不會(huì)使落在上面的雨水流入降雨缸；

3)可視徑流排水溝渠情況調(diào)控雨量等級(jí)小孔，從而來(lái)控制農(nóng)田排水溝渠閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)；

4)可以截留小雨、中雨的雨水在農(nóng)田菜地形成的徑流，從而避免攜帶的營(yíng)養(yǎng)元素流入河流湖泊；

5)對(duì)于大雨、暴雨的初期雨水所形成的徑流，可以攔截一部分營(yíng)養(yǎng)鹽，但是徑流排放渠閥門(mén)之后便會(huì)受簡(jiǎn)易智能開(kāi)關(guān)控制而打開(kāi)，開(kāi)啟泄洪功能，以避免過(guò)澇。

附圖說(shuō)明

圖1為一種簡(jiǎn)易控制排水渠徑流排放的智能開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：第一雨水感應(yīng)器1、降雨缸遮蓋2、電機(jī)3、支架4、第一雨水?dāng)r截臺(tái)5、50mm雨量等級(jí)控制小孔6、雨水過(guò)渡室7、電路控制單元8、安全板9、第二雨水感應(yīng)器10、降雨缸室11、第二雨水?dāng)r截臺(tái)12、25mm雨量等級(jí)控制小孔13、第三雨水?dāng)r截臺(tái)14、10mm雨量等級(jí)控制小孔15、排水閥門(mén)16。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電路控制圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，以便更好的理解本發(fā)明。本發(fā)明的技術(shù)特征在沒(méi)有沖突的情況下，均可進(jìn)行相互組合。

本發(fā)明的智能開(kāi)關(guān)，其中一種應(yīng)用場(chǎng)景是農(nóng)田初期暴雨徑流的回收利用。根據(jù)初期徑流的特點(diǎn)，其主要污染物集中在徑流產(chǎn)生的初期，因此僅需要對(duì)該部分徑流進(jìn)行收集利用。其具體構(gòu)造如下：在排水渠上設(shè)置一個(gè)用于控制排水的閥門(mén)，閥門(mén)上游連通農(nóng)田灌溉溝渠、蓄水水塘等收集回用區(qū)域。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，徑流直接蓄積于排水渠中，或排入收集回用區(qū)域。當(dāng)閥門(mén)打開(kāi)時(shí)，徑流直接排放至河流、湖泊等周邊水體。

本實(shí)施例中，簡(jiǎn)易控制排水渠徑流排放的智能開(kāi)關(guān)，包括第一雨水感應(yīng)器1、降雨缸遮蓋2、電機(jī)3、雨水過(guò)渡室7、電路控制單元8、安全板9、第二雨水感應(yīng)器10、降雨缸室11。第一雨水感應(yīng)器1用于感應(yīng)開(kāi)關(guān)外部是否發(fā)生降雨；降雨缸室11頂部覆蓋楔形的降雨缸遮蓋2，降雨缸遮蓋2頂部具有排水坡度，可以避免落在上面的雨水流入降雨缸里面。第一雨水感應(yīng)器1可設(shè)置于降雨缸遮蓋2頂部，以減少遮擋。

降雨缸遮蓋2一端由下方通過(guò)支架4固定的直流電機(jī)3驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。且在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，降雨缸遮蓋2的幅度應(yīng)足夠大，可完全打開(kāi)和關(guān)閉降雨缸室11頂部開(kāi)口。完全打開(kāi)時(shí)，降雨缸室11頂部開(kāi)口沒(méi)有遮擋，集水面積與其開(kāi)口大小一致。完全關(guān)閉時(shí)，雨水無(wú)法進(jìn)入降雨缸室11。降雨缸室11與雨水過(guò)渡室7為兩個(gè)長(zhǎng)方形的腔室，兩者之間可設(shè)置多個(gè)連通兩者的通孔，設(shè)置通孔的目的是將降雨缸室11中的雨水溢流至雨水過(guò)渡室7。雨水過(guò)渡室7內(nèi)的橫截面上設(shè)有安全板9，安全板9為一塊水平的中心帶有通孔的隔板。在通孔下方設(shè)置有第二雨水感應(yīng)器10。由于在暴雨時(shí)期，雨水容易飛濺，通過(guò)通孔進(jìn)入雨水過(guò)渡室7，若沒(méi)有安全板9進(jìn)行分隔，很容易造成第二雨水感應(yīng)器10誤報(bào)。所述的第一雨水感應(yīng)器1、電機(jī)3和第二雨水感應(yīng)器10均與電路控制單元8相連，進(jìn)行反饋控制。同時(shí)，電路控制單元8與受控排水渠閥門(mén)相連實(shí)現(xiàn)控制。

為了便于排水，可以在雨水過(guò)渡室7或降雨缸室11底部均設(shè)有排水閥門(mén)16。

通孔的主要作用是調(diào)節(jié)電路控制單元8對(duì)受控排水渠閥門(mén)的打開(kāi)時(shí)機(jī)。因此，為了便于調(diào)節(jié)，可以同時(shí)在不同高度設(shè)置多個(gè)通孔，根據(jù)需要打開(kāi)其中一個(gè)，并將其余進(jìn)行封閉。也可以使通孔位于降雨缸室11一側(cè)開(kāi)口的高度可調(diào)，比如在兩室之間設(shè)置連通槽，再連通槽上設(shè)置可上下拉伸的擋板，以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)其溢流高度。

如圖1所示，為一種具有三個(gè)通孔的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。三個(gè)通孔分別為10mm雨量等級(jí)控制小孔15、25mm雨量等級(jí)控制小孔13、50mm雨量等級(jí)控制小孔6，其距離降雨缸室底部的高度分別為10mm、25mm、50mm。同時(shí)，為了進(jìn)一步防止暴雨飛濺，可在通孔位于降雨缸室11一側(cè)上方設(shè)有雨水?dāng)r截臺(tái)(類似擋片)，用于防止雨水直接滴入通孔中。本處，第一雨水?dāng)r截臺(tái)5、第二雨水?dāng)r截臺(tái)12、第三雨水?dāng)r截臺(tái)14分別設(shè)置于三個(gè)通孔上方?？梢晱搅髋潘笮∏闆r選擇10mm、25mm、50mm雨量等級(jí)控制小孔開(kāi)孔，分別代表的雨量等級(jí)是10mm、25mm、50mm?？梢宰杂蛇x擇雨量等級(jí)來(lái)控制徑流排水閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)。如需當(dāng)雨水達(dá)到50mm時(shí)，排水渠閥門(mén)打開(kāi)，我們可以將其余通孔和用塞子堵起來(lái)即可。等到降雨量達(dá)到50mm時(shí)，雨水便會(huì)從小孔流入雨水過(guò)渡室，再經(jīng)過(guò)安全板落入第二雨水感應(yīng)器，第二雨水感應(yīng)器給電路控制單元發(fā)信號(hào)，經(jīng)其處理后控制徑流排水渠閥門(mén)打開(kāi)，開(kāi)啟泄洪功能。一次降雨過(guò)后，打開(kāi)兩個(gè)排水閥門(mén)排完水，擦干兩個(gè)雨水感應(yīng)器，便可等待下次降雨控制。

本發(fā)明中，各部件之間可通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)連通控制。為了便于理解，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)方式，但不局限與該方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。

如圖2所示，該電路控制單元8中，主回路12V直流電由220V交流轉(zhuǎn)換器電源12V提供。

控制回路由兩個(gè)12V雨水傳感器外置雨感1(即前述第一雨水感應(yīng)器)和內(nèi)置雨感2(即前述第二雨水感應(yīng)器)，三個(gè)繼電器(控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的開(kāi)繼電器KA1、控制電機(jī)反轉(zhuǎn)的關(guān)繼電器KA2和控制徑流排水渠閥門(mén)的KA3)，兩個(gè)光電限位開(kāi)關(guān)(開(kāi)限位和關(guān)限位)，12V直流電機(jī)M(即前述機(jī)3)組成。

主回路通電，當(dāng)控制回路的外置雨感1感應(yīng)到雨水，KA1通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，電機(jī)M正向啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)旋轉(zhuǎn)擋塊接近光電限位開(kāi)關(guān)的開(kāi)限位時(shí)，串聯(lián)的開(kāi)限位的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，電機(jī)M停止旋轉(zhuǎn)，控制降雨缸遮蓋2完全打開(kāi)。

當(dāng)內(nèi)置雨感2感應(yīng)到溢出的雨水，KA2通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，反接電路，電機(jī)3反向運(yùn)行，開(kāi)限位的常閉觸點(diǎn)復(fù)位，當(dāng)旋轉(zhuǎn)擋塊接近光電限位開(kāi)關(guān)的關(guān)限位時(shí)，串聯(lián)的關(guān)限位的KA2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)、與KA3串聯(lián)的關(guān)限位常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電機(jī)M停止旋轉(zhuǎn)，控制降雨缸遮蓋2完全關(guān)閉，同時(shí)KA3通電啟動(dòng)控制徑流排水渠閥門(mén)。

基于上述裝置的一種排水渠徑流排放控制方法，具體步驟如下：

預(yù)先設(shè)置連通雨水過(guò)渡室和降雨缸室的通孔位于降雨缸室一側(cè)的開(kāi)口高度；其下方若有其他通孔，均需進(jìn)行封閉；保持排水渠閥門(mén)的初始狀態(tài)處于關(guān)閉狀態(tài)，排水渠中的徑流導(dǎo)入收集回用區(qū)域；將智能開(kāi)關(guān)放置于待監(jiān)測(cè)區(qū)域的開(kāi)闊位置，使第一雨水感應(yīng)器處于無(wú)遮擋狀態(tài)下，以感應(yīng)是否發(fā)生降雨；

當(dāng)?shù)谝挥晁袘?yīng)器感應(yīng)到降雨發(fā)生時(shí)，向電路控制單元發(fā)出信號(hào)，由電路控制單元控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完全打開(kāi)降雨缸遮蓋，開(kāi)始計(jì)量降雨量；若雨水高度升高至連通雨水過(guò)渡室和降雨缸室的通孔所處位置時(shí)，雨水溢流進(jìn)入雨水過(guò)渡室，再經(jīng)過(guò)安全板，落入第二雨水感應(yīng)器；

當(dāng)?shù)诙晁袘?yīng)器感應(yīng)到雨水時(shí)，向電路控制單元發(fā)出信號(hào)，經(jīng)電路控制單元向排水渠閥門(mén)發(fā)出命令，打開(kāi)閥門(mén)，將排水渠中的徑流直接排放，而不導(dǎo)入收集回用區(qū)域；

一次降雨過(guò)后，排干雨水過(guò)渡室和降雨缸室中的雨水，并使兩個(gè)雨水感應(yīng)器干燥復(fù)位，排水渠閥門(mén)重新關(guān)閉。

連通雨水過(guò)渡室和降雨缸室的通孔位于降雨缸室一側(cè)的開(kāi)口高度預(yù)設(shè)為：從降雨開(kāi)始到打開(kāi)排水渠閥門(mén)所需的降雨量。

另外，為了防止過(guò)量的雨水進(jìn)入雨水過(guò)渡室，損壞電路和電子元件，當(dāng)?shù)诙晁袘?yīng)器感應(yīng)到雨水時(shí)，可由電路控制單元同時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完全關(guān)閉降雨缸遮蓋。

本發(fā)明旨在雨量較少時(shí)，可以回用徑流水，而不用排放出去，造成徑流中的營(yíng)養(yǎng)鹽流入河流湖泊造成污染。而在雨水較大時(shí)，又不失其泄洪功能，簡(jiǎn)單、環(huán)保、易操作，又很實(shí)用，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

上述實(shí)施例僅用于解釋說(shuō)明本發(fā)明要求保護(hù)的內(nèi)容，但并不是用于限制本發(fā)明的要求保護(hù)的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明精神內(nèi)所做的改進(jìn)和替換，均屬于保護(hù)范圍內(nèi)。