一种海绵城市地下水位控制装置及控制方法与流程

1.本发明属于地下水水位控制领域，更具体地说，涉及一种海绵城市地下水位控制装置及控制方法。


背景技术：

2.海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，也可称之为“水弹性城市”，指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
3.海绵城市的地下水水位以及水利工程的水位进行预警或控制时，现有控制水位水泵的开关需要人工开启闭合，在控制水位方面需要实时关注，当关注不及时时，就不能实时有效的控制水位，当开启抽水不及时会出现水位过高，当关闭不及时会出现超抽工作，导致水泵电机空转烧毁损坏，引起跳闸，同时增加了维修和设备成本，这两种情况都会影响施工，甚至会引发安全隐患，导致安全事故发生。
4.经检索，专利公告号为cn209211472u的授权的实用新型专利的公开了一种可快速安装拆卸的基坑管井降水自控系统，包括基坑管井、排水管、潜水泵、控制开关、导向管、浮子及配重，潜水泵设置在基坑管井内，排水管与潜水泵连接，潜水泵在控制开关闭合及断开状态下启停，导向管的管壁上均布有多个通孔，浮子及配重设置在导向管内，浮子上设有上挂绳及下挂绳，控制开关的动触点臂的一端与上挂绳的上端连接，下挂绳的下端与所述配重连接。该实用新型结构简单，安装拆卸快捷容易。该实用新型的使用过程中，如果水位频繁上下，会带动浮子起伏不定，容易造成潜水泵频繁的开关进而影响其使用寿命。


技术实现要素：

5.1、要解决的问题
6.针对现有的水泵控制水位容易引发安全隐患以及水泵频繁的开关影响其使用寿命的问题，本发明提供一种海绵城市地下水位控制装置及控制方法，通过浮块和浮片的协同，达到水泵自动开关的目的，再通过容腔中暂存的水起到延迟开关的作用，提高了水泵的使用寿命。
7.2、技术方案
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种海绵城市地下水位控制装置，包括外壳，外壳的顶端和底端分别固定连接有顶盖和支座，内部形成容腔，外壳的侧壁洞穿有通孔；顶盖的底表面固定有上下错位的两个导电片，两个导电片的固定端分别连接有导线，两根导线的自由端均向上穿出顶盖后，分别与抽水泵的电路连接；容腔内滑动连接有浮块，浮块表面固定有触发顶头；支座的底部还固定连接有底座，支座和底座均上下洞穿有泄水孔，两个泄水孔之间平置有浮片，支座和底座之间形成容纳浮片上下浮动的空腔，具体使用中，浮块、浮片、触发顶头和两个导电片形成开关触发部分，容腔和浮片的协同可形成延时断开保护部分，在实现水泵自动控制开关的
同时，还起到使闭合电路延时断开，避免因为波动而反复开启、闭合电路的目的。
10.作为技术方案的更进一步改进，支座和底座的表面，分别竖向固定有环绕在泄水孔外围的浮块滑动柱和浮片滑动柱，相应的浮块和浮片上洞穿有分别滑动连接于浮块滑动柱和浮片滑动柱的滑孔，使浮块和浮片因浮力和重力差的变化而产生的升降具有均匀的导向性效果，避免其升降偏移。
11.作为技术方案的更进一步改进，浮块滑动柱和浮片滑动柱均呈均匀排列，使浮块和浮片的升降更加稳定。
12.作为技术方案的更进一步改进，通孔以上的外壳内壁上还固定有弹性薄膜，弹性薄膜与顶盖之间形成容纳导电片的密闭式空腔，形成密闭不透水的空间，以保证安全不短路。
13.作为技术方案的更进一步改进，通孔和泄水孔上均固定有滤网，避免水中杂质进入容腔，影响形成开关触发。
14.作为技术方案的更进一步改进，触发顶头的顶部呈弧面设置，起到缓冲式触发的效果，避免与弹性薄膜过硬接触而损伤弹性薄膜。
15.作为技术方案的更进一步改进，顶盖固定连接有牵引绳，当水位较深时使用，根据水位深度确定其长度。
16.作为技术方案的更进一步改进，浮片和浮块均为塑料材质，密度小且使用寿命长，导电片为铜片，导电效果好；牵引绳上设置刻度，将牵引深度进行量化，方便设定水位；浮片上表面固定有橡胶层，提高其密封性。底座为金属材质，起配重作用，避免整个装置翻转。
17.一种海绵城市地下水位控制装置的控制方法，步骤为：
18.s1、将两根导线与抽水泵的电路连接，通过牵引绳将整个装置置于设计水位处；
19.s2、随着水位上升，水的浮力开始作用于浮片，浮片上升，将支座的泄水孔堵住；
20.s3、水位继续上升超过通孔后，水由通孔进入容腔，使容腔内水位上升，浮块受浮力作用上升，触发顶头顶起两导电片中的下导电片，使下导电片与上导电片闭合，形成电路通路，抽水泵开始抽水；
21.s4、水位下降低于通孔高于浮片时，容腔内水位不变，电路通路保持开启状态；
22.s5、水位降至浮片以下时，水的浮力不足以支撑浮片将支座的泄水孔堵住时，浮片下落，容腔内水由泄水孔流出，浮块带动触发顶头失去浮力后下落，使两片导电片分开，电路断开，抽水泵停止。
23.3、有益效果
24.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
25.(1)本发明的海绵城市地下水位控制装置，可以在地下水位超过设计水位时自动开启抽水装置，在水位下降到设计水位时继续抽水一小部分后容腔中暂存的水将电路延迟式自动断开，停止抽水，能实现实时自动控制水位高度，满足水位控制需要；可脱离人工控制抽水，实现抽水自动化，提高工作效率，减少安全隐患。
26.(2)本发明海绵城市地下水位控制装置，两个导电片和导线组成的开关部位安装在装置上部，用来开启、关闭所连接的抽水泵，浮块和触发顶头组成的触发装置位于装置中下部，用来根据水位变化自动开启、关闭开关；容腔和浮片组成的延时触发关闭装置位于主体下部，用来延时关闭开关，减少因水位波动而引起开关频繁开启、关闭所造成的抽水泵负
荷。
附图说明
27.图1为具体实施例的雨污水管分流用防堵清淤装置爆炸示意图；
28.图2为具体实施例的雨污水管分流用防堵清淤装置竖向剖面示意图；
29.图3-图8为具体实施例的抽水泵自动开关装置的控制步骤过程节点分解图。
30.图中：1、牵引绳；2、导线；3、顶盖；4、导电片；5、连接点；6、外壳；7、弹性薄膜；8、通孔；9、触发顶头；10、浮块滑动柱；11、浮块；12、支座；13、浮片；14、浮片滑动柱；15、底座；16、泄水孔；60、容腔。
具体实施方式
31.下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。
32.实施例1
33.本实施例的一种海绵城市地下水位控制装置，应用于某海绵城市水利工程的地下水水位控制，如图1、2所示，包括外壳6，外壳6的顶端和底端分别固定连接有顶盖3和支座12，固定连接可通过螺接实现可拆卸连接，螺接后，外壳6内部形成容腔60，外壳6的侧壁洞穿有通孔8；顶盖3的底表面固定有上下错位的两个导电片4，两个导电片4的固定端分别连接有导线2，导电片4和导线2可通过锡焊连接，连接后形成连接点5；两根导线2的自由端均向上穿出顶盖3后，分别与抽水泵的电路连接，抽水泵固定于水位线以下，通过排水管将水外排；容腔60内滑动连接有浮块11，浮块11表面固定有触发顶头9；支座12的底部还固定连接有底座15，支座12和底座15均上下洞穿有泄水孔16，两个泄水孔16之间平置有浮片13，支座12和底座15之间形成容纳浮片13上下浮动的空腔。
34.本实施例的一种海绵城市地下水位控制装置，在具体应用过程中，两个导电片4和导线2组成的开关部位安装在外壳6上部；浮块11、浮片13和触发顶头9形成开关触发部分安装在外壳6中下部，容腔60和浮片13的协同可形成延时断开保护部分，在实现水泵自动控制开关的同时，还起到使闭合电路延时断开，避免因为波动而反复开启、闭合电路的目的。整个装置可以在在地下水位超过设计水位时自动开启抽水泵，在水位下降到设计水位时继续抽水一小部分后容腔中暂存的水起到延迟式自动断开电路的作用，停止抽水，能实现实时自动控制水位高度，满足水位控制需要；可脱离人工控制抽水，实现抽水自动化，提高工作效率，减少安全隐患
35.实施例2
36.本实施例的一种海绵城市地下水位控制装置，其基本结构同实施例1，不同或改进之处在于：如图1、2所示，支座12和底座15的表面，分别竖向固定有环绕在泄水孔16外围的浮块滑动柱10和浮片滑动柱14，相应的浮块11和浮片13上洞穿有分别滑动连接于浮块滑动
柱10和浮片滑动柱14的滑孔，使浮块11和浮片13因浮力和重力差的变化而产生的升降具有均匀的导向性效果，避免其升降偏移。
37.为了进一步加强浮块11和浮片13升降的稳定性，浮块滑动柱10和浮片滑动柱14均呈均匀排列。通孔8以上的外壳6内壁上还固定有弹性薄膜7，弹性薄膜7与顶盖3之间形成容纳导电片4的密闭式空腔，形成密闭不透水的空间，以保证电路安全不短路。通孔8和泄水孔16上均固定有滤网，避免水中杂质进入容腔60，影响形成开关触发，通孔8为在外壳6的上部均匀分布的多个；因为泄水孔16是出水口，可不安装滤网。触发顶头9的顶部呈弧面设置，起到缓冲式触发的效果，避免与弹性薄膜7过硬接触而损伤弹性薄膜7。顶盖3固定连接有牵引绳1，顶盖3上可安装把手，方便安装和固定牵引绳1，当水位较深时使用，根据水位深度确定其长度。牵引绳1上最好设置刻度，将牵引深度进行量化，方便设定水位；浮片13和浮块11均为塑料材质，密度小且使用寿命长，导电片4为铜片，导电效果好，成本低；浮片13上表面固定有一层橡胶层，提高其密封泄水孔16时的密封性。底座15为金属材质，可以起配重作用，避免整个装置翻转。
38.一种海绵城市地下水位控制装置的控制方法，步骤为：
39.s1、将两根导线2与抽水泵的控制电路连接，通过牵引绳1将整个装置置于设计水位处；
40.s2、随着水位上升，水的浮力开始作用于浮片13，浮片13上升，将支座12的泄水孔16堵住；
41.s3、水位继续上升超过通孔8后，水由通孔8进入容腔60，使容腔60内水位上升，浮块11受浮力作用上升，触发顶头9顶起两导电片4中的下导电片4，使下导电片4与上导电片4闭合，形成电路通路，抽水泵开始抽水；
42.s4、水位下降低于通孔8高于浮片13时，容腔60内水位不变，电路通路保持开启状态；
43.s5、水位降至浮片13以下时，水的浮力不足以支撑浮片13将支座12的泄水孔16堵住时，浮片13下落，容腔60内水由泄水孔16流出，浮块11带动触发顶头9失去浮力后下落，使两片导电片4分开，电路断开，抽水泵停止。
44.实施例3
45.本实施例的一种海绵城市地下水位控制装置及控制方法，其基本结构和步骤同实施例1，不同或改进之处在于，如图3-8所示：
46.将两根导线与水位以下的抽水泵连接，通过带刻度绳索将整个装置向下牵引置于设计水位处，图中黑色色块表面，黑色色块为水。
47.如图3所示，水位处于整个自动开关装置下方，水的浮力未作用于塑料浮片13上，塑料浮片13因为重力缘故沿塑料浮片滑动柱14下落在金属底座15上；
48.如图4所示，水位上升时，水的浮力开始作用于塑料浮片13上，受水的浮力影响，塑料浮片13上升，将塑料支座12中间的泄水孔16堵住，使之与支座12和外壳6形成杯状的容腔60，使水无法从底部泄水孔16进入容腔60。
49.如图5所示，水位继续上升，由于塑料浮片13的密封性，水还是无法从底部泄水孔16进入容腔60。
50.如图6所示，当水位上升超过开关外壳上部的带滤网通孔8后，水从带滤网通孔8进
入容腔60，使容腔60内水位上升，塑料浮块11受浮力作用沿塑料浮块滑动柱10上升，触发顶头9顶起橡胶材质的弹性薄膜7，进而顶起下铜片使之与上铜片连接，形成通路，闭合开关使抽水泵开始抽水工作。
51.如图7所示，水位下降低于通孔8高于塑料浮片13时，容腔60内水位不变，通路开关保持闭合状态。
52.如图8所示，当水位降至塑料浮片13以下时，水的浮力不足以支撑塑料浮片13上升密封容腔60时，塑料浮片13下落，容腔60内水从泄水孔16流出，塑料浮块11及触发顶头9失去浮力后下落，使两片铜片分开，开关断开，抽水泵停止工作。

技术特征：
1.一种海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：包括外壳(6)，所述外壳(6)的顶端和底端分别固定连接有顶盖(3)和支座(12)，内部形成容腔(60)，外壳(6)的侧壁洞穿有通孔(8)；所述顶盖(3)的底表面固定有上下错位的两个导电片(4)，两个导电片(4)的固定端分别连接有导线(2)，两根导线(2)的自由端均向上穿出顶盖(3)；所述容腔(60)内滑动连接有浮块(11)，浮块(11)表面固定有触发顶头(9)；所述支座(12)的底部还固定连接有底座(15)，支座(12)和底座(15)均上下洞穿有泄水孔(16)，两个泄水孔(16)之间平置有浮片(13)，支座(12)和底座(15)之间形成容纳浮片(13)上下浮动的空腔。2.根据权利要求1所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述支座(12)和底座(15)的表面，分别竖向固定有环绕在泄水孔(16)外围的浮块滑动柱(10)和浮片滑动柱(14)，相应的浮块(11)和浮片(13)上洞穿有分别滑动连接于浮块滑动柱(10)和浮片滑动柱(14)的滑孔。3.根据权利要求2所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述浮块滑动柱(10)和浮片滑动柱(14)均呈均匀排列。4.根据权利要求2所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述通孔(8)以上的外壳(6)内壁上还固定有弹性薄膜(7)，弹性薄膜(7)与顶盖(3)之间形成容纳导电片(4)的密闭式空腔。5.根据权利要求4所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述通孔(8)和泄水孔(16)上均固定有滤网。6.根据权利要求5所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述触发顶头(9)的顶部呈弧面设置。7.根据权利要求5所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述顶盖(3)固定连接有牵引绳(1)。8.根据权利要求7所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述牵引绳(1)上设置刻度；所述浮片(13)和浮块(11)均为塑料材质，导电片(4)为铜片。9.根据权利要求1至8任一所述的海绵城市地下水位控制装置，其特征在于：所述浮片(13)上表面固定有橡胶层；所述底座(15)为金属材质。10.一种海绵城市地下水位控制装置的控制方法，其特征在于，步骤为：s1、将两根导线(2)与抽水泵的电路连接，通过牵引绳(1)将整个装置置于设计水位处；s2、随着水位上升，水的浮力开始作用于浮片(13)，浮片(13)上升，将支座(12)的泄水孔(16)堵住；s3、水位继续上升超过通孔(8)后，水由通孔(8)进入容腔(60)，使容腔(60)内水位上升，浮块(11)受浮力作用上升，触发顶头(9)顶起两导电片(4)中的下导电片(4)，使下导电片(4)与上导电片(4)闭合，形成电路通路，抽水泵开始抽水；s4、水位下降低于通孔(8)高于浮片(13)时，容腔(60)内水位不变，电路通路保持开启状态；s5、水位降至浮片(13)以下时，水的浮力不足以支撑浮片(13)将支座(12)的泄水孔(16)堵住时，浮片(13)下落，容腔(60)内水由泄水孔(16)流出，浮块(11)带动触发顶头(9)失去浮力后下落，使两片导电片(4)分开，电路断开，抽水泵停止。

技术总结
本发明公开了一种海绵城市地下水位控制装置及控制方法，属于地下水水位控制技术领域。本发明的开关装置包括外壳，外壳的顶端和底端分别固定连接有顶盖和支座，内部形成容腔，外壳的侧壁洞穿有通孔；顶盖的底表面固定有上下错位的两个导电片，两个导电片的固定端分别连接有导线，两根导线的自由端均向上穿出顶盖后，分别与抽水泵的电路连接；容腔内滑动连接有浮块，浮块表面固定有触发顶头；支座的底部还固定连接有底座，支座和底座均上下洞穿有泄水孔，两个泄水孔之间平置有浮片，支座和底座之间形成容纳浮片上下浮动的空腔。本发明通过浮块和浮片的协同，达到水泵自动开关的目的，再通过容腔中暂存的水起到延迟开关的作用，提高了水泵使用寿命。提高了水泵使用寿命。提高了水泵使用寿命。


技术研发人员：满贵鑫 鲍晶晶 韩进 龙江辉 章荣露 陈刚
受保护的技术使用者：中国十七冶集团有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/9