虹吸排水雨水系统的制作方法

本发明涉及虹吸排水，更具体地说，本发明涉及虹吸排水雨水系统。

背景技术：

1、虹吸排水系统是一种用于雨水排放和回收利用的系统，它可以有效解决城市中的排水问题，负压分配是虹吸排水系统中的关键环节，它决定了雨水从不同收集设施被抽取和输送的优先级和流量。

2、目前的虹吸排水系统，雨水进入收集池后，只能实现均匀分配，或人工干预，如公告号为cn107419796b，公开的一种虹吸式雨水篦子排水系统，其将雨水排入排水井后无法快速分配出去雨水，这样会导致雨水聚集，尤其是降雨量大，降雨集中时，无法快速合理的分配走雨水，会导致排水井及排水管内负压异常，影响虹吸排水系统的正常实施。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供虹吸排水雨水系统。

2、包括：

3、kafka数据采集模块，采集雨水收集量、虹吸管道流量、外部积水水位以及周边设施管道阀门点位；

4、数据分析模块，对雨水收集量、虹吸管道流量以及外部积水水位进行分析，将分析结果分开存储；

5、分配模块，计算不同收集设施之间的实时参数，以确定从哪些收集设施抽取雨水，生成控制指令；

6、控制模块，根据控制指令控制设施管道阀门，根据优先级进行分配。

7、通过控制计划分配，避免降水量突增时，集水池产生堵塞，并且让周边设施可以同步进行配合，达到最佳的排水速率。

8、优选地，根据雨水收集量、虹吸管道流量及外部积水水位计算获得排水速率，标记为pa(t)，排水速率pa(t)的表达式为：pa(t)＝c×a×v×r/l，其中，c是虹吸速率常数，用于调整虹吸排水速率的常数，a，管道截面积，表示管道横截面的面积，v是雨水收集量，表示收集到的雨水的体积，r是降雨速度，表示单位时间内的降雨量，l是由排水口到集水池的管道长度，表示虹吸管道的长度

9、优选地，所述kafka数据采集模块采集到的雨水收集量到各个周边设施的传输速率，标记为lag。

10、优选地，lag的获取方法包括：

11、从所述kafka数据采集模块采集到的雨水收集量为lag，标记为l(t)；

12、lag为雨水收集量与周边设施使用量的偏移量之差，实际中有：

13、

14、即l(t)实际为排水速率与集水池水量之差的累积值；

15、其中pa(t)表示排水速率，n(t)表示当前时刻的排水量，而pb(t)表示集水池向单个周边设施的排水量，n(t)pb(t)则表示向外排水速率。

16、优选地，所述数据分析模块包括反馈控制器，反馈控制器为pid控制器，由pid控制器处理反馈误差信号，误差信号标记为nb(t)。

17、优选地，nb(t)的表达公式为：

18、

19、其中，kp为pid控制器的比例常数，ki为pid控制器的积分常数，kd为pid控制器的微分常数。

20、优选地，所述数据分析模块还包括前馈控制器，前馈输入信息输入前馈控制器中分析处理，前馈控制器使用预先实施的计划排水量结果作为前馈控制器。

21、优选地，前馈控制器的输出逻辑表达公式为：

22、nf(t)＝kfpa(t)

23、其中，kf为前馈控制的比例系数，由预先对计划排水量预测获得。

24、优选地，所述分配模块的控制指令的实时参数生成方法为：

25、为前馈控制器和反馈控制器输出之和，即：

26、n(t)＝nb(t)+nf(t)。

27、优选地，所述分配模块的控制指令控制方法包括：

28、1≤n(t)≤cp，其中cp为周边设施总数，若计算获得的n(t)＜1，则将其设置n(t)＝1，若n(t)＞cp，则设置n(t)＝cp；

29、若则取作为实时参数，即满足整除原则；

30、根据实时参数进行分配优先级，将实时参数与预设实时参数进行比对，实时参数大于等于预设事实参数，n(t)pb(t)越大优先级越往前；

31、实时参数小于预设事实参数，n(t)pb(t)越小优先级越往前。

32、本发明虹吸排水雨水系统的技术效果和优点：

33、1.根据降雨量与排水速率，最佳控制排放到周边设施的优先级，避免集水池内产生堵塞，同时能让周边设施最快使用雨水。

34、2.利用反馈控制，即使在雨水量降低后，能优先供给较远设施，用水困难的周边设施优先使用。

技术特征：

1.虹吸排水雨水系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，根据雨水收集量、虹吸管道流量及外部积水水位计算获得排水速率，标记为pa(t)，排水速率pa(t)的表达式为：pa(t)＝c×a×v×r/l，其中，c是虹吸速率常数，a，管道截面积，v是雨水收集量，r是降雨速度，l是由排水口到集水池的管道长度。

3.根据权利要求2所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，所述kafka数据采集模块(1)采集到的雨水收集量到各个周边设施的传输速率，标记为lag。

4.根据权利要求3所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，lag的获取方法包括：

5.根据权利要求4所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，所述数据分析模块(2)包括反馈控制器，反馈控制器为pid控制器，由pid控制器处理反馈误差信号，误差信号标记为nb(t)。

6.根据权利要求5所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，nb(t)的表达公式为：

7.根据权利要求6所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，所述数据分析模块(2)还包括前馈控制器，前馈输入信息输入前馈控制器中分析处理，前馈控制器使用预先实施的计划排水量结果作为前馈控制器。

8.根据权利要求7所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，前馈控制器的输出逻辑表达公式为：

9.根据权利要求8所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，所述分配模块(3)的控制指令的实时参数生成方法为：

10.根据权利要求9所述的虹吸排水雨水系统，其特征在于，所述分配模块(3)的控制指令控制方法包括：

技术总结本发明属于虹吸排水技术领域，本发明公开了虹吸排水雨水系统，包括：Kafka数据采集模块，采集雨水收集量、虹吸管道流量、外部积水水位以及周边设施管道阀门点位；数据分析模块，对雨水收集量、虹吸管道流量以及外部积水水位进行分析，将分析结果分开存储；分配模块，计算不同收集设施之间的实时参数，以确定从哪些收集设施抽取雨水，生成控制指令；控制模块，根据控制指令控制设施管道阀门，根据优先级进行分配。通过控制计划分配，避免降水量突增时，集水池产生堵塞，并且让周边设施可以同步进行配合，达到最佳的排水速率。技术研发人员：刘敏受保护的技术使用者：湖北瑞尔德机电设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/21