一种高架桥桥面雨水自动洗车系统
本发明涉及环境工程，特别涉及一种高架桥桥面雨水自动洗车系统。
背景技术：
1、随着城市化进程的加快和机动车数量的增加，城市高架桥作为城市交通的重要组成部分，其桥面污染问题日益严重。高架桥桥面在降雨过程中会积聚大量的污染物，这些污染物包括车辆轮胎磨损产生的橡胶颗粒、路面油污、汽车尾气沉降物等，这些污染物随雨水流入市政管网，对城市排水系统和污水处理厂造成了巨大的负担。
2、此外，城市居民的洗车需求也在不断增加。传统的洗车方式主要依赖自来水，不仅耗费大量水资源，还造成了环境污染。根据相关数据显示，洗一辆车平均需要耗费100-150升自来水，这与当前节能减排和可持续发展的理念不符。
3、目前，城市高架桥桥面雨水主要通过雨水篦子1汇入市政雨水管或者市政污水管道系统，这种处理方式存在以下几个主要问题：
4、增加污水处理负荷：桥面雨水携带大量污染物直接进入污水处理厂，增加了污水处理的难度和成本。
5、交通安全隐患：强降雨时桥面积水，易导致车辆打滑，引发交通事故，影响城市交通安全。
6、资源浪费：雨水资源未得到有效利用，直接排入市政管网，浪费了宝贵的水资源。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，用于解决现有城市高架桥桥面雨水内涝与污染等问题，并对收集的雨水进行二次净化和再利用。
2、为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
3、一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，包括：雨水收集处理模块、中枢处理模块和自助洗车模块。
4、所述雨水收集模块包括：雨水篦子1、汇流雨水管2、初期雨水池3和蓄水池4。
5、雨水篦子1位于高架桥桥面，用于收集桥面上的雨水。
6、汇流雨水管2从桥面延伸至桥墩，用于连接雨水篦子1与初期雨水池3。雨水篦子1收集的雨水通过汇流雨水管2流入初期雨水池3。
7、初期雨水池3设置在高架桥墩的地面位置，用于暂时储存降雨初期的雨水，通过初期雨水排水管5弃流初期污染严重的雨水。
8、初过滤装置6通过盘绕在桥柱上的螺旋管道7连接初期雨水池3和蓄水池4，初过滤装置6内置活性炭和石英砂滤层，用于初步过滤雨水中的悬浮杂质。
9、蓄水池4设置在高架桥下的闲置空间，用于储存经过初过滤装置6处理后的较为洁净的雨水。
10、所述中枢处理模块包括：plc控制系统和终端；
11、plc控制系统设置在高架桥下或附近的控制室内，用于接收终端指令并控制整个系统的运行。
12、终端是一个设置在桥下或者附近的控制面板，或者是用户手机端app。用于接收传感器与用户端app传递的信号并命令plc控制器做出下一步指令；
13、所述自助洗车模块包括：再过滤装置、泵站8和自主洗车装置9；
14、再过滤装置连接蓄水池4和自主洗车装置9，通过反渗透膜进一步净化雨水，确保达到洗车用水标准。放置在蓄水池4附近。
15、泵站8连接再过滤装置和自主洗车装置9，用于将净化后的雨水输送至自主洗车装置9，泵站8设置在蓄水池4附近。
16、自主洗车装置9设置在高架桥下的洗车区域，供用户使用洗车。
17、蓄水池排水管12设置在蓄水池底部，用于排走超出蓄水池收集能力范围的雨水，多余雨水从蓄水池排水管流入雨水管网。
18、进一步地，所述初期雨水池3中设有卡槽3-1、雨水溢流卡3-2、流出口3-3、初期雨水池汇入口3-4，卡槽3-1设置在初期雨水池3中部位置，用于卡住上浮的雨水溢流卡3-2，流出口3-3设置在初期雨水池3的底部，初期雨水池汇入口3-4设置在初期雨水池3侧面，高度高于卡槽3-1；
19、当初期雨水沿汇流雨水管由初期雨水池汇入口3-4流入雨水溢流卡3-2底部，达到预设的初期雨水量时，雨水溢流卡3-2会上浮至卡槽3-1固定住，此时上部相对较清洁的雨水沿着螺旋管道7流出，雨水溢流卡3-2将下部污染较严重的初期雨水与上部相对较清洁的水分隔开。当雨停时，卡槽3-1上方流量传感器向控制系统传来信号，打开初期雨水池3底部的阀门，初期雨水池3内的雨水从流出口3-3沿初期雨水排水管道5排入市政雨水管网。雨水溢流卡3-2由于下方的雨水被排走进而下落，回到原位。
20、进一步地，初过滤装置6滤料由活性炭和石英砂双层滤料组成，每层滤料的厚度均为400毫米。
21、进一步地，再过滤装置使用ro反渗透膜。
22、进一步地，所述自主洗车装置9由以下部分组成：
23、供水系统：提供洗车所需的水源，确保洗车过程中水流持续稳定。
24、计费系统：管理洗车服务的费用，包括不同类型的洗车服务的定价和结算。
25、显示系统：提供用户与管理员所需的信息显示功能，包括订单状态、设备运行状态和费用信息。
26、故障自检系统：监测洗车设备的运行状态，及时发现并处理设备故障，确保设备正常运转。
27、高压喷淋系统：提供高压水流，用于洗车过程中的清洁作用，确保洗车效果。
28、进一步地，所述自主洗车装置9包括以下功能
29、洗车订单管理：管理员能够查看和处理用户的洗车预约订单，包括接单、洗车完成等状态管理。
30、洗车设备监控：实时监控洗车设备的运行状态，确保设备正常运转，并及时处理异常情况。
31、员工管理：管理员能够管理洗车场的员工，包括工作排班和考勤管理。
32、财务管理：统计洗车场的营业额和订单收入情况，进行财务报表的生成和分析。
33、促销活动管理：管理员能够发布洗车优惠活动，吸引用户参与，并对活动效果进行评估。
34、进一步地，蓄水池4连接市政雨水管网，在蓄水池4装满后将多余雨水排入市政雨水管网。
35、进一步地，蓄水池4的容量设计需要满足以下公式：
36、
37、式中，
38、q：表示蓄水池4的设计容积。
39、u1：典型年小于五年一遇的总降雨量。
40、w：雨水收集率，按照90％计算。
41、s：汇水面积，单位为m2。
42、a：典型年大于五年一遇小于十年一遇的降雨次数。
43、b：典型年大于十年一遇小于二十年一遇的降雨次数。
44、c：典型年二十年一遇的降雨次数。
45、vi：分别对应五年一遇、十年一遇和二十年一遇蓄水池4的设计容积。vi(i＝a,b,c)分别对应五年一遇、十年一遇、二十年一遇蓄水池4设计容积；
46、ha：五年一遇的降雨量。
47、hb：十年一遇的降雨量。
48、进一步地，高架桥桥面雨水自动洗车系统还包括太阳能板11，太阳能板11设置在高架桥路面两侧，用于整个系统的供能。
49、进一步地，泵站8连接回水管10，回水管10从桥下沿桥柱敷设至桥面，用于连接泵站8与桥面喷头。加压的水通过回水管输送至桥面进行道路浇洒。
50、与现有技术相比，本发明的优点在于：
51、1.利用高架桥桥面的硬化汇水性能，有效将雨水集中，提高了雨水收集效率。
52、2.通过利用高架桥的空间、高度和位能，将雨水转化为势能，并通过落差实现自然净化处理，无需额外加压处理，从而节约了能源和成本。
53、3.通过plc控制系统实现雨水的自动调配，根据外界环境的实际需要进行雨水供给，无需人工操作，提高了系统的智能化程度。
54、4.利用太阳能板将太阳能转化为电能，给水泵电机提供工作电力，实现了绿色能源的利用，符合环保理念。
55、5.具有经济性和可靠性，能够快速、高效地处理雨水，并保证水质达到洗车标准，同时降低了运行成本和维护成本。
56、6.考虑了环保和可持续发展的理念，通过有效地利用资源和能源，实现了水资源的循环利用，对城市环境的改善具有积极意义。
技术特征：
1.一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于，包括：雨水收集处理模块、中枢处理模块和自助洗车模块；
2.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：所述初期雨水池(3)中设有卡槽(3-1)、雨水溢流卡(3-2)、流出口(3-3)、初期雨水池汇入口(3-4)，卡槽(3-1)设置在初期雨水池(3)中部位置，用于卡住上浮的雨水溢流卡(3-2)，流出口(3-3)设置在初期雨水池(3)的底部，初期雨水池汇入口(3-4)设置在初期雨水池(3)侧面，高度高于卡槽(3-1)；
3.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：初过滤装置(6)滤料由活性炭和石英砂双层滤料组成，每层滤料的厚度均为400毫米。
4.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：再过滤装置使用ro反渗透膜。
5.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：所述自主洗车装置(9)由以下部分组成：
6.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：所述自主洗车装置(9)包括以下功能
7.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：蓄水池(4)连接市政雨水管网，在蓄水池(4)装满后将多余雨水排入市政雨水管网。
8.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：蓄水池(4)的容量设计需要满足以下公式：
9.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：高架桥桥面雨水自动洗车系统还包括太阳能板(11)，太阳能板(11)设置在高架桥路面两侧，用于整个系统的供能。
10.根据权利要求1所述的一种高架桥桥面雨水自动洗车系统，其特征在于：泵站(8)连接回水管(10)，回水管(10)从桥下沿桥柱敷设至桥面，用于连接泵站(8)与桥面喷头；加压的水通过回水管输送至桥面进行道路浇洒。
技术总结
本发明公开了一种利用雨水进行自主洗车的系统包括雨水收集处理模块、中枢处理模块和自主洗车模块。系统利用高架桥的雨水收集能力，将初期排放和剩余雨水经过初步过滤后存储在蓄水池中。用户通过手机APP向中枢处理系统发送洗车指令，系统控制再过滤装置过滤雨水至城市杂用水标准，启动自主洗车装置进行洗车。该系统有效利用高架桥区雨水资源，通过自主洗车模块实现雨水资源的高效利用，提高水资源的经济属性，缓解城市水资源短缺问题，同时有助于降低城市内涝灾害风险。
技术研发人员：周晋军,杨旭,徐浩伦,王昊阳,吕欣乐,徐博,王昊
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23