本發(fā)明涉及智能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市降水點(diǎn)模擬裝置及模擬方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的不斷發(fā)展，針對城市化帶來的城市排水性能下降后果，對城市雨洪設(shè)計(jì)的方法研究不斷向前推進(jìn)。最初的推理公式法，被運(yùn)用于我國傳統(tǒng)城市雨洪設(shè)計(jì)中。該方法利用最大設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度來設(shè)計(jì)雨水管道。最新的xp-swmm軟件設(shè)計(jì)方法，通過一維和二維模擬功能為城市排水系統(tǒng)的模擬機(jī)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。但是，上述形式均不能直觀反映漬澇區(qū)的實(shí)際下雨情況，使得城市漬澇研究的準(zhǔn)確性減低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種城市降水點(diǎn)模擬裝置及模擬方法，該裝置及方法能模擬下雨情況，為研究與治理漬澇提供了方便的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的城市降水點(diǎn)模擬裝置，其特征在于，它包括框架、設(shè)置在框架底部的水槽、設(shè)置在框架頂部的模擬下雨管路、設(shè)置在框架上的水泵和控制器以及中心控制板，其中，所述模擬下雨管路包括豎向?qū)Ч?、縱向主管和多個(gè)橫向支管，縱向主管和多個(gè)橫向支管位于同一水平面內(nèi)，每個(gè)橫向支管的一端分別連通縱向主管上對應(yīng)的支管連接口，每個(gè)橫向支管的另一端均設(shè)有堵頭，縱向主管的一端通過豎向?qū)Ч苓B接水泵的輸出端，縱向主管的另一端設(shè)有堵頭，所述每個(gè)橫向支管的一端均設(shè)有電控閥門，每個(gè)橫向支管上設(shè)有多個(gè)噴水口，所述水泵的輸入端設(shè)置在水槽內(nèi)，所述豎向?qū)Ч軆?nèi)設(shè)有水流速傳感器，每個(gè)橫向支管均與縱向主管垂直，相鄰兩個(gè)橫向支管之間的距離相等；

所述中心控制板的控制指令通信端連接控制器的控制指令通信端，所述控制器的各個(gè)電控閥門控制信號(hào)輸出端連接對應(yīng)電控閥門的控制信號(hào)輸入端，控制器的水流速信號(hào)輸入端連接水流速傳感器的信號(hào)輸出端，控制器的水泵控制信號(hào)輸出端連接水泵的控制信號(hào)輸入端。

一種利用上述設(shè)備的城市降水點(diǎn)模擬方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：向控制器中儲(chǔ)存各個(gè)雨量等級(jí)與豎向?qū)Ч軆?nèi)水流速的對應(yīng)關(guān)系表，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，中心控制板向控制器發(fā)出指定雨量等級(jí)和指定雨量范圍控制指令，控制器控制水泵將水槽中的水抽到豎向?qū)Ч苤?，豎向?qū)Ч苤械乃魉賯鞲衅鲗?shí)時(shí)感應(yīng)豎向?qū)Ч軆?nèi)的水流速信息，并將水流速信息反饋給控制器，控制器根據(jù)儲(chǔ)存各個(gè)雨量等級(jí)與豎向?qū)Ч軆?nèi)水流速的對應(yīng)關(guān)系通過調(diào)節(jié)水泵的抽水速率，實(shí)現(xiàn)指定雨量等級(jí)的閉環(huán)控制；

同時(shí)，控制器根據(jù)接收到的指定雨量范圍控制指令控制對應(yīng)的電控閥門開啟，開啟的電控閥門對應(yīng)的橫向支管的噴水口噴出對應(yīng)雨量等級(jí)的水；

步驟2：控制器將實(shí)時(shí)的指定雨量等級(jí)和指定雨量范圍信息傳輸給云端服務(wù)器；

步驟3：噴水口噴出的水，滴回到水槽中，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。

本發(fā)明通過中心控制板實(shí)行人機(jī)交互與控制，方便實(shí)驗(yàn)人員對模擬降雨因素進(jìn)行更改，方便進(jìn)行對城市漬水現(xiàn)象的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明能直觀反映漬澇區(qū)的實(shí)際下雨情況，使得城市漬澇研究的準(zhǔn)確性得到提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中電控部分的原理框圖；

圖3為本發(fā)明中縱向主管和多個(gè)橫向支管部分的仰視圖。

其中，1—框架、2—水槽、3—模擬下雨管路、3.1—縱向主管、3.2—橫向支管、3.3—豎向?qū)Ч堋?.4—噴水口、3.5—堵頭、4—水流速傳感器、5—水泵、6—控制器、7—中心控制板、8—電控閥門、9—風(fēng)扇、10—云端服務(wù)器、11—擋風(fēng)板。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

一種城市降水點(diǎn)模擬裝置，如圖1～3所示，它包括框架1、設(shè)置在框架1底部的水槽2、設(shè)置在框架1頂部的模擬下雨管路3、設(shè)置在框架1上的水泵5和控制器6以及中心控制板7，其中，所述模擬下雨管路3包括豎向?qū)Ч?.3、縱向主管3.1和多個(gè)橫向支管3.2(本實(shí)施例設(shè)有6個(gè)橫向支管3.2)，縱向主管3.1和多個(gè)橫向支管3.2位于同一水平面內(nèi)，每個(gè)橫向支管3.2的一端分別連通縱向主管3.1上對應(yīng)的支管連接口，每個(gè)橫向支管3.2的另一端均設(shè)有堵頭3.5，縱向主管3.1的一端通過豎向?qū)Ч?.3連接水泵5的輸出端，縱向主管3.1的另一端設(shè)有堵頭3.5，所述每個(gè)橫向支管3.2的一端均設(shè)有電控閥門8，每個(gè)橫向支管3.2上設(shè)有多個(gè)噴水口3.4(本實(shí)施例中每個(gè)橫向支管3.2上并排設(shè)有6個(gè)噴水口3.4)，所述水泵5的輸入端設(shè)置在水槽2內(nèi)，所述豎向?qū)Ч?.3內(nèi)設(shè)有水流速傳感器4，每個(gè)橫向支管3.2均與縱向主管3.1垂直，相鄰兩個(gè)橫向支管3.2之間的距離相等；

所述中心控制板7的控制指令通信端連接控制器6的控制指令通信端，所述控制器6的各個(gè)電控閥門控制信號(hào)輸出端連接對應(yīng)電控閥門8的控制信號(hào)輸入端，控制器6的水流速信號(hào)輸入端連接水流速傳感器4的信號(hào)輸出端，控制器6的水泵控制信號(hào)輸出端連接水泵5的控制信號(hào)輸入端。中心控制板7用于向控制器6發(fā)出各種控制指令，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

上述技術(shù)方案中，所述框架1頂部的前后左右四個(gè)側(cè)面均設(shè)有擋風(fēng)板11。左側(cè)的擋風(fēng)板11和右側(cè)的擋風(fēng)板11上分別設(shè)有風(fēng)扇9，所述控制器6的兩個(gè)風(fēng)扇控制信號(hào)輸出端連接對應(yīng)風(fēng)扇9的控制信號(hào)輸入端，所述風(fēng)扇9的出風(fēng)口面向所述噴水口3.4。所述擋風(fēng)板11能避免實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)側(cè)風(fēng)對降雨模擬的影響。

上述技術(shù)方案中，每個(gè)橫向支管3.2的噴水口3.4均朝下。每個(gè)噴水口3.4的直徑均為0.01cm，反復(fù)驗(yàn)證表明0.01cm的噴水口3.4直徑能完全模擬出降雨的效果，另外，噴水口3.4朝下能模擬降雨的自然下落過程。

本發(fā)明還包括云端服務(wù)器10，所述控制器6的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信端與云端服務(wù)器10的通信端之間無線通信連接。云端服務(wù)器10用于保存上述模擬數(shù)據(jù)，方便遠(yuǎn)端工作人員查詢。

上述技術(shù)方案中，所述控制器6為可編程邏輯控制器(plc，programmablelogiccontroller)。

上述技術(shù)方案中，風(fēng)扇9用于控制模擬降雨時(shí)的風(fēng)力條件，電控閥門8的開閉用于控制模擬降雨時(shí)的降雨范圍。

一種利用上述設(shè)備的城市降水點(diǎn)模擬方法，它包括如下步驟：

步驟1：向控制器6中儲(chǔ)存各個(gè)雨量等級(jí)與豎向?qū)Ч?.3內(nèi)水流速的對應(yīng)關(guān)系表，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，中心控制板7向控制器6發(fā)出指定雨量等級(jí)和指定雨量范圍控制指令，控制器6控制水泵5將水槽2中的水抽到豎向?qū)Ч?.3中，豎向?qū)Ч?.3中的水流速傳感器4實(shí)時(shí)感應(yīng)豎向?qū)Ч?.3內(nèi)的水流速信息，并將水流速信息反饋給控制器6，控制器根據(jù)儲(chǔ)存各個(gè)雨量等級(jí)與豎向?qū)Ч?.3內(nèi)水流速的對應(yīng)關(guān)系通過調(diào)節(jié)水泵的抽水速率，實(shí)現(xiàn)指定雨量等級(jí)的閉環(huán)控制；

同時(shí)，控制器6根據(jù)接收到的指定雨量范圍控制指令控制對應(yīng)的電控閥門8開啟，開啟的電控閥門8對應(yīng)的橫向支管3.2的噴水口3.4噴出對應(yīng)雨量等級(jí)的水；

步驟2：控制器6將實(shí)時(shí)的指定雨量等級(jí)和指定雨量范圍信息傳輸給云端服務(wù)器10；

步驟3：噴水口3.4噴出的水，滴回到水槽2中，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。

上述技術(shù)方案的步驟1中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，中心控制板7還向控制器6發(fā)出指定風(fēng)速等級(jí)及風(fēng)向控制指令，控制器6根據(jù)指定風(fēng)速等級(jí)及風(fēng)向控制指令控制開啟對應(yīng)的風(fēng)扇9并控制開啟風(fēng)扇9的功率，實(shí)現(xiàn)指定風(fēng)速等級(jí)及風(fēng)向的模擬。

上述技術(shù)方案的步驟2中，控制器6將實(shí)時(shí)的指定風(fēng)速等級(jí)及風(fēng)向信息傳輸給云端服務(wù)器10。

本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。