一种适用于农村家庭雨水再利用的智能装置及控制方法

本发明涉及水环境保护和资源利用，尤其涉及一种适用于农村家庭雨水再利用的智能装置及控制方法。

背景技术：

1、水资源日益短缺，雨水利用逐渐受到重视。大量农村地区地广人稀，土地资源丰富，雨水资源充足，为雨水利用提供了良好的基础条件。雨水利用不仅可以缓解农村地区的水资源短缺问题，还可以改善农村生态环境，促进农业可持续发展；此外，它还可以减少对地下水和自来水等传统水源的依赖，降低对环境的影响，提高水资源利用效率。

2、当前农村雨水利用存在一系列问题，包括1、部分农村地区缺乏对雨水利用的意识观念，对雨水资源的价值认识不足；2、缺乏资金投入：限制了雨水利用的发展；3、缺乏技术支持：农村地区缺乏先进的雨水利用技术，对雨水的收集、储存、处理和利用等方面的技术支持不足。现有的雨水净化与综合利用装置往往需要人工控制、因此运营维护较为复杂、效率较低。此外，农村家庭用水的计量是一项基础而又关键的技术，传统管道输水往往直接根据横截面积或估算出水速度来计算过水量，但是这些方法的精度较低，而近年来超声波流量计等方法的安装复杂且投资成本较高、会增加农民的负担。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于农村家庭雨水再利用的智能装置及控制方法，耦合了水处理技术、太阳能电池板、智能化控制、水量计量功能，大幅度提升水体净化效率，雨水处理系统可以在不同条件下进行灵活地工作，从而保证本发明的处理效果，解决水资源短缺和动力能源不足等问题。

2、为实现上述技术目的，本发明是采用下述方案实现的：

3、本发明提供一种适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，包括水处理系统、动力系统和智能控制系统；水处理系统包括顺序连通的雨水池、进水罐、水泵、多功能净水罐和室内蓄水桶，室内蓄水桶与家用设施连通；动力系统包括太阳能电池板、水泵和电池，水泵分别与太阳能电池板、蓄电池电连接，太阳能电池板与蓄电池电连接；智能控制系统包括液位开关、户外智能开关、控制器、电磁阀和冲击力检测装置，液位开关安装于室内蓄水桶的设定液位处，液位开关与户外智能开关电连接，户外智能开关分别与水泵、太阳能电池板、蓄电池电连接，控制器分别与电磁阀、冲击力检测装置电连接，电磁阀安装于雨水池的出水口，冲击力检测装置安装于进水罐内。

4、进一步地，雨水池固定安装于房屋的顶部，雨水池的一侧壁高于其他侧壁且其顶部固定安装有挡板，控制器固定安装于挡板下方，雨水池的出水口中心距离雨水池底部一定距离，雨水池的上方安装有防尘网。

5、进一步地，多功能净水罐从上至下依次填充有无纺布层、陶粒层、沸石层、焦炭层和活性炭层，每一层的堆积厚度不小于设定值，陶粒层、沸石层、焦炭层和活性炭层中颗粒物质的平均粒径逐渐减小，无纺布层、陶粒层、沸石层、焦炭层和活性炭层放置于多功能净水罐内固定安装的滤料承托板，滤料承托板为圆盘状且表面开设多个空洞。

6、进一步地，进水罐和多功能净水罐的顶部安装有橡胶塞，橡胶塞上开设透气孔。

7、进一步地，水处理系统还包括消毒紫外灯，室内蓄水桶内壁固定安装多个石英套管，消毒外灯安装于石英套管中。

8、进一步地，多块太阳能电池板通过太阳能板支撑杆对称于房屋中线固定安装于屋顶，进水罐、水泵和多功能净水罐均固定安装于房屋一侧。

9、进一步地，智能控制系统还包括室内开关，室内开关与户外智能开关电连接。

10、进一步地，冲击力检测装置包括凹面承水盘、压力传感器和基座，基座固定连接于进水罐内侧壁，压力传感器固定安装于基座上，凹面承水盘固定安装于压力传感器上，凹面承水盘距离进水罐顶部一定距离。

11、进一步地，控制器包括数字变送器和单片机模块，数字变送器和单片机模块电连接，单片机模块中存储有水流冲击力与水流通量的对应关系。

12、本发明还提供一种适用于农村家庭雨水再利用的智能控制方法，应用于前述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，包括：

13、晴朗天气下家庭需要立即用水或储水时，控制器驱动电磁阀打开，太阳能电池板为蓄电池充电，户外智能开关将太阳能电池板的电能输送给水泵并启动水泵，雨水池中的雨水依次进入进水罐、多功能净水罐和室内蓄水桶，室内蓄水桶为家用设施供水；

14、阴雨天气下家庭需要立即用水或储水时，控制器驱动电磁阀打开，户外智能开关将蓄电池的电能输送给水泵并启动水泵，雨水池中的雨水依次进入进水罐、多功能净水罐和室内蓄水桶，室内蓄水桶为家用设施供水；

15、冲击力检测装置将检测到的水流冲击力发送给控制器，控制器将水流冲击力转换为瞬时过水量并累计，当累计进水量达到设定水量时，控制器驱动电磁阀关闭；

16、当液位开关检测到室内蓄水桶液位到达设定液位时，户外智能开关关闭水泵。

17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

18、1、本发明通过多级装置实现农村家庭对雨水的净化、综合利用、科学计量和智能控制，大幅度提升水资源净化与综合利用效率，符合乡村振兴和新农村建设的相关背景。

19、2、本发明的控制系统可以在晴朗和阴雨天气等不同条件下进行工作，而且采用水量计量和控制一体化结构，当实际过水量超过预置过水总量时，或室内蓄水桶存在溢出风险时，通过电磁阀或液位开关关闭水处理系统，有效避免水资源浪费。

20、3、本发明采用在相同管径和跌水高度条件下的水流冲击力与水流通量的对应关系，通过连续测量水流冲击力的方式来计量过水量，原理简单、计量范围宽；

21、4、净化罐内的填料可以自主选择种类和层数，其中的净化材料可以随时取走进行更换和修理，同时可根据雨水回用方向设计净化罐的内部构造，进而节约建设成本。

22、5、本发明易于实现远程网络自动控制，从而对净化雨水进行合理配置，大幅度提高水资源的使用效率；

23、6、本发明的结构简单且便于安装，施工过程便捷且易于推广实施，不需要大量基建工程并可在农村中推广使用，能够有效提高对水资源的保护和利用效率。

技术特征：

1.一种适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，包括水处理系统、动力系统和智能控制系统；水处理系统包括顺序连通的雨水池、进水罐、水泵、多功能净水罐和室内蓄水桶，室内蓄水桶与家用设施连通；动力系统包括太阳能电池板、水泵和电池，水泵分别与太阳能电池板、蓄电池电连接，太阳能电池板与蓄电池电连接；智能控制系统包括液位开关、户外智能开关、控制器、电磁阀和冲击力检测装置，液位开关安装于室内蓄水桶的设定液位处，液位开关与户外智能开关电连接，户外智能开关分别与水泵、太阳能电池板、蓄电池电连接，控制器分别与电磁阀、冲击力检测装置电连接，电磁阀安装于雨水池的出水口，冲击力检测装置安装于进水罐内。

2.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，雨水池固定安装于房屋的顶部，雨水池的一侧壁高于其他侧壁且其顶部固定安装有挡板，控制器固定安装于挡板下方，雨水池的出水口中心距离雨水池底部一定距离，雨水池的上方安装有防尘网。

3.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，多功能净水罐从上至下依次填充有无纺布层、陶粒层、沸石层、焦炭层和活性炭层，每一层的堆积厚度不小于设定值，陶粒层、沸石层、焦炭层和活性炭层中颗粒物质的平均粒径逐渐减小，无纺布层、陶粒层、沸石层、焦炭层和活性炭层放置于多功能净水罐内固定安装的滤料承托板，滤料承托板为圆盘状且表面开设多个空洞。

4.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，进水罐和多功能净水罐的顶部安装有橡胶塞，橡胶塞上开设透气孔。

5.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，水处理系统还包括消毒紫外灯，室内蓄水桶内壁固定安装多个石英套管，消毒外灯安装于石英套管中。

6.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，多块太阳能电池板通过太阳能板支撑杆对称于房屋中线固定安装于屋顶，进水罐、水泵和多功能净水罐均固定安装于房屋一侧。

7.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，智能控制系统还包括室内开关，室内开关与户外智能开关电连接。

8.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，冲击力检测装置包括凹面承水盘、压力传感器和基座，基座固定连接于进水罐内侧壁，压力传感器固定安装于基座上，凹面承水盘固定安装于压力传感器上，凹面承水盘距离进水罐顶部一定距离。

9.根据权利要求1所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，控制器包括数字变送器和单片机模块，数字变送器和单片机模块电连接，单片机模块中存储有水流冲击力与水流通量的对应关系。

10.一种适用于农村家庭雨水再利用的智能控制方法，应用于权利要求1至9任一项所述适用于农村家庭雨水再利用的智能装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种适用于农村家庭雨水再利用的智能装置及控制方法，包括：顺序连通的雨水池、进水罐、水泵、多功能净水罐和室内蓄水桶，室内蓄水桶与家用设施连通；水泵分别与太阳能电池板、蓄电池电连接，太阳能电池板与蓄电池电连接；液位开关安装于室内蓄水桶的设定水位处，液位开关与户外智能开关电连接，户外智能开关分别与水泵、太阳能电池板、蓄电池电连接，控制器分别与电磁阀、冲击力检测装置电连接，电磁阀安装于雨水池的出水口，冲击力检测装置安装于进水罐内。本发明实现农村家庭对雨水的净化、综合利用、科学计量和智能控制，大幅度提升水资源净化与综合利用效率。

技术研发人员：任凌霄,陈晓宇,潘宇阳,吴志洋,张昕冉,郭健阳,王印天,吕杨
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23