一种智慧街道局部调温系统

1.本发明涉及一种智慧街道局部调温系统，属于智能城市建设技术领域。


背景技术：

2.全球升温已成定局，极端天气将大幅增加，尤其是极端高温，这将明显降低人类生存的适宜性。我国幅员辽阔，但南北方均有雨热同期的特征，夏季降水集中，常有极端降水发生，高速的城市化加大了城市洪水的风险，硬化路面集水快，同时蒸发损失较大，雨水直接通过管道系统排入河流，没有对雨水资源进行收集利用，同时城市高耸的建设和硬化的路面加大了热岛效应，增加了局地气温，在雨天和晴天的热量和水资源不匹配，严重降低了人类的生存幸福感。研究表明：我国常见装饰用岩多为花岗岩与大理岩，在25℃-350℃的抗压实验中，岩石在33℃时有突变，因此设置的最佳温度为33℃，停止喷雾由人的体感温度为定20℃，岩石开裂常见于步行街等人流量大的地区，想要维修不仅耗财耗时，更是会影响当地经济效益和民生效益。如何合理利用雨热同期这一特征，将雨季水量存储，并在晴天将雨水调用出来，释放在空气中增加湿度，降低局部气温，是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供了一种智慧街道局部调温系统，其可以助力海绵城市、智慧城市的建设，降低城市热岛效应。
4.为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种智慧街道局部调温系统，包括：蓄水槽、导流管路、中间池、调温部和太阳能板，所述蓄水槽用于收集并存储大气降水；所述导流管路连接所述蓄水槽和中间池；所述中间池中设置驱动装置，所述驱动装置用于将大气降水送入所述调温部；所述调温部用于在环境温度超过阈值时对街道进行洒水降温，并在温度下降后自动关闭；所述太阳能板设置在所述调温部顶部，用于给所述驱动装置和调温部供电。
5.进一步，所述蓄水槽外接排水管路，所述蓄水槽与所述排水管路连接处设置若干层过滤网。
6.进一步，所述蓄水槽中设有若干活性炭包或活性炭层。
7.进一步，所述调温部包括喷雾杆、喷雾头和温度控制器，所述喷雾杆为中空杆体，其一端固定在所述中间池上，另一端与所述喷雾头连接，所述温度控制器用于在所述环境温度超过阈值时，控制所述驱动装置驱动大气降水经过喷雾杆从喷雾头喷出。
8.进一步，所述调温部在环境温度在32℃-40℃时对街道进行洒水降温，并在温度下降到20℃-27℃时自动关闭喷雾头。
9.进一步，所述喷雾杆的高度大于等于2m。
10.进一步，所述温度控制器包括温度传感器、微处理器和继电器，所述温度传感器用于检测环境温度，所述微处理器用于接收所述温度传感器的温度信号，并向所述继电器发送控制信号，所述继电器用于控制所述驱动装置的开关。
11.进一步，所述温度传感器的读取方法为：温度传感器上电后要等待预设时长，读取温湿度值，获取一个字节的状态字，如果所述状态字和0x18相与后不等于0x18，初始化寄存器；如果相等，执行下一步；发送触发测量命令，等待80ms待测量完成，如果读取状态字为0，表示测量完成，然后可以连续读取；否则继续等待；当接收完读取的字节后，进行crc校验数据，如果接收端需要crc校验，则在接收完读取的字节后发ack应答，否则发结束。
12.进一步，所述温度传感器的温度转换公式为：
[0013][0014]
其中，t为温度，s
t
是温度输出信号。
[0015]
进一步，所述太阳能板通过变压箱连接蓄电池，所述蓄电池外接所述温度传感器和驱动装置。
[0016]
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0017]
1、本发明中系统可以助力海绵城市、智慧城市的建设，降低城市热岛效应，此外，除了在城市街道规划中可以应用本产品，在农村建设中也可以应用，对技术产业走进乡村，建设美丽乡村、振兴乡村等国家政策性也具有很强的支持作用，真正做到技术惠民、技术服民、技术产民的效果。
[0018]
2、储水过滤装置采用多重过滤方式，包括预处理过滤、颗粒物过滤、活性炭吸附、反渗透等，能够有效地去除自来水中的杂质和污染物；太阳能储能转账能够将太阳能高效地转化为化学能并储存，从而可以实现节能减排；智能温度控制装置具有自适应调节功能，能够根据人体活动、气象条件等多方面因素进行智能化调节，使得室内温度更加稳定和舒适；水雾散射及增加湿度调温装置采用先进的传感器和控制算法，能够实现对室内温度的精确控制，满足用户不同的需求达到节能减排的功效。
附图说明
[0019]
图1是本发明一实施例中智慧街道局部调温系统。
[0020]
附图说明：
[0021]
1-蓄水槽；11-过滤网；2-导流管路；3-中间池；31-驱动装置；4-调温部；41-喷雾杆；42-喷雾头；43-温度控制器；5-太阳能板。
具体实施方式
[0022]
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023]
为了解决现有技术中存在的缺少合理利用雨热同期这一特征，将雨季水量存储，并在晴天将雨水调用出来，释放在空气中增加湿度，降低局部气温的技术方案。基于我国南北方气候都存在雨热同期的特征，立足于节水调温的基本思路，本发明提出了一种智慧街道局部调温系统，通过利用雨天存储水资源，同时在晴天利用太阳能，通过在雨天通过沉降和过滤工艺将雨水存储于大小适中的蓄水池中，在晴天的时候通过太阳能发电，将太阳能
存储于蓄电池或直接使用，利用气温传感来控制设备工作与否，当气温达到炎热时(一般在室外温度》33℃时)，气温传感器利用主板将信号传输给工作系统，开始利用存储的电能带动泵站工作，并将水通过喷洒系统喷射水雾于空气中，以达到调节局部气温的目的，当温度下降至26℃时，水泵根据温度传感器传来的信息自行关闭。其创新性的将自然“雨晴系统”发挥在提高城市/农村生活适宜度的应用之中，有效利用了雨水和太阳能的时差特性，通过设计局部温控系统，可推进各地区智慧城市/乡村的建设。下面结合附图，通过实施例对本发明方案进行详细说明。
[0024]
实施例
[0025]
本实施例公开了一种智慧街道局部调温系统，本实施中系统可以用于城市中街道、马路、公园、广场等开阔的公共设施，由于其制造成本和维修成本都比较低，故本实施中系统也可以用于乡村街道，不但可以提高乡村的环境的舒适度，也可以使乡村更加美观。如图1所示，包括：蓄水槽1、导流管路2、中间池3、调温部4和太阳能板5。
[0026]
蓄水槽1用于收集并存储大气降水；但是大气降水中通常有比较多的杂质，如降雨中可以会夹带树叶，泥土和小石块等等，长期使用可能会导致导流管路2以及其它的管路堵塞。因此本实施例中系统避免直接收集大气降水，其中蓄水槽1直接外接排水管路，蓄水槽1与排水管路连接处设置若干层过滤网11，大气降水先进入外接排水管路，再通过若干层过滤网11汇聚到蓄水槽1中。本实施例中，蓄水槽1的大小为长3m，宽3m，高2m，共能蓄水18m3的水量。蓄水槽1设置在地下0.2m左右处，圆孔外接城市排水管道或农村渠道，根据城市或农村标准不同而进行调整。需要说明的是，本实施例中蓄水槽1大小尺寸只是进行示意性说明，并不是蓄水槽1只能采用上述尺寸。实际上蓄水槽1的大小可以根据采用本实施例中系统城市或乡村的实际降雨量来定。上述若干层过滤网11用于通过增加不同规格的滤网，将雨水中混杂的杂质或废物过滤掉，亦可使用活性炭提升水体净化效率。每一层可以采用不同的过滤材料，如活性炭层、滤纸层等，过滤层的孔洞大小可以根据实际需要确定，每一层过滤层之间可以间隔一定的角度。比如第一层过滤层水平设置，第二层过滤层垂直设置，第三册过滤层仍然水平设置，以此类推。蓄水槽1中设有若干活性炭包或活性炭层。
[0027]
导流管路2连接蓄水槽1和中间池3；中间池3中设置驱动装置31，驱动装置31用于将大气降水送入调温部4；调温部4用于在环境温度超过阈值时对街道进行洒水降温，并在温度下降后自动关闭。
[0028]
调温部4包括喷雾杆41、喷雾头42和温度控制器43，喷雾杆41为中空杆体，其一端固定在中间池3上，另一端与喷雾头42连接，温度控制器43用于在环境温度超过阈值时，控制驱动装置31驱动大气降水经过喷雾杆41从喷雾头42喷出。本实施例中驱动装置31采用的是水泵。本实施例中水泵型号为45w微型隔膜水泵，该水泵与喷雾装置，即喷雾杆41和喷雾头42连接，用于将水输送至喷雾杆41和喷雾头42。本实施例中喷雾头42可以是类似于加湿器的出雾装备、普通的喷淋花洒或者雾化头等，但不以此为限。本实施例中喷雾头42根据温度控制器43以稳定的喷水量进行喷水，喷雾头42也可以温度控制器43对喷水量进行调节，根据如温度只是接近33℃可以选择比较小的喷水量，若温度达到39℃，则可以调大喷水量。
[0029]
温度控制器43包括温度传感器、微处理器和继电器，温度传感器用于检测环境温度，微处理器用于接收温度传感器的温度信号，并向继电器发送控制信号，继电器用于控制驱动装置31的开关，使得水泵在固定条件下进行开关。本实施例中微处理器为arduino开发
板，温度传感器为奥松温度传感器。其中温度传感器使用i2c总线协议，在arduino ide中调用wire库，接收温度信号。
[0030]
太阳能板5设置在调温部4顶部，用于给驱动装置31和调温部4供电，太阳能板5设置在调温部4的喷雾杆41的顶部，以便太阳能板5尽可能多的接收太阳光。但由于设置在喷雾杆41顶部的太阳能板5，受不同的天气影响，导致太阳能板5发电不均，故需要通过变压器改变电伏来稳定输出至蓄电池，即太阳能板5通过变压箱连接蓄电池，蓄电池外接温度传感器和驱动装置31。太阳能板5的供能原理是太阳能发电，太阳能板5是太阳能发电系统的核心部件，它由多个太阳能电池组成，每个太阳能电池都能将阳光直接转换为电能。当阳光照射到太阳能板5上时，太阳能电池会将阳光吸收并产生电能，然后通过线路输送到蓄电池中。蓄电池将这些电能存储下来，以备之后的使用。本实施例中太阳能板5型号为swm100w，蓄电池为额定电压12v的锂电池。
[0031]
电能储存能量输出效率为70％，10w的太阳能板5每小时平均输出7w的电量，蓄电池容量为102w，北京地区平均每日阳光直射时间为2000～2800小时，约15小时即可充满蓄电池，多余的电力可以直供周围商家。水泵型号为45w微型隔膜水泵，据我们调查，平均33℃降温至20℃所需的时间为15min，所耗水量为0.0208m3，因此18m3的水量能够供给设施865次的使用，以北京地区为例，平均气温到达33℃的天气约为90天，因此能够供给9年左右的水量供给。
[0032]
调温部4在环境温度在32℃-40℃时对街道进行洒水降温，并在温度下降到20℃-27℃时自动关闭喷雾头42。
[0033]
喷雾杆41的高度大于等于2m。本实施例中喷雾头42高度设置为2m，避免直接影响行人，由街道长度设置参数，尽可能使雾气能够全方面覆盖街道，达到降温除尘效果。
[0034]
温度传感器的读取方法为：
[0035]
温度传感器上电后要等待100ms，读取温湿度值之前，通过发送0x71获取一个字节的状态字，如果状态字和0x18相与后不等于0x18，初始化0x1b、0x1c、0x1e寄存器；如果相等，执行下一步；
[0036]
等待10ms发送触发测量命令(0xac命令)，触发测量命令参数有两个字节，第一个字节为0x33，第二个字节为0x00；
[0037]
等待80ms待测量完成，如果读取状态字bit[7]为0，表示测量完成，然后可以连续读取六个字节；否则继续等待；
[0038]
当接收完六个字节后，紧接着下一个字节是crc校验数据，用户可以根据需要读出，如果接收端需要crc校验，则在接收完读取的字节后发ack应答，否则发nack结束，crc初始值为0xff，crc8校验多项式为：crc[7:0]＝1+x4+x5+x。
[0039]
温度传感器的温度转换公式为：
[0040][0041]
其中，t为温度，s
t
是温度输出信号。
[0042]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何
修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种智慧街道局部调温系统，其特征在于，包括：蓄水槽、导流管路、中间池、调温部和太阳能板；所述蓄水槽用于收集并存储大气降水；所述导流管路连接所述蓄水槽和中间池；所述中间池中设置驱动装置，所述驱动装置用于将大气降水送入所述调温部；所述调温部用于在环境温度超过阈值时对街道进行洒水降温，并在温度下降后自动关闭；所述太阳能板设置在所述调温部顶部，用于给所述驱动装置和调温部供电。2.如权利要求1所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述蓄水槽外接排水管路，所述蓄水槽与所述排水管路连接处设置若干层过滤网。3.如权利要求1所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述蓄水槽中设有若干活性炭包或活性炭层。4.如权利要求1所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述调温部包括喷雾杆、喷雾头和温度控制器，所述喷雾杆为中空杆体，其一端固定在所述中间池上，另一端与所述喷雾头连接，所述温度控制器用于在所述环境温度超过阈值时，控制所述驱动装置驱动大气降水经过喷雾杆从喷雾头喷出。5.如权利要求4所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述调温部在环境温度在32℃-40℃时对街道进行洒水降温，并在温度下降到20℃-27℃时自动关闭喷雾头。6.如权利要求4所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述喷雾杆的高度大于等于2m。7.如权利要求4所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述温度控制器包括温度传感器、微处理器和继电器，所述温度传感器用于检测环境温度，所述微处理器用于接收所述温度传感器的温度信号，并向所述继电器发送控制信号，所述继电器用于控制所述驱动装置的开关。8.如权利要求7所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述温度传感器的读取方法为：温度传感器上电后要等待预设时长，读取温湿度值，获取一个字节的状态字，如果所述状态字和0x18相与后不等于0x18，初始化寄存器；如果相等，执行下一步；发送触发测量命令，等待预设时间待测量完成，如果读取状态字为0，表示测量完成，然后可以连续读取；否则继续等待；当接收完读取的字节后，进行crc校验数据，如果接收端需要crc校验，则在接收完读取的字节后发ack应答，否则发结束。9.如权利要求8所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述温度传感器的温度转换公式为：其中，t为温度，s
t
是温度输出信号。10.如权利要求4所述的智慧街道局部调温系统，其特征在于，所述太阳能板通过变压箱连接蓄电池，所述蓄电池外接所述温度传感器和驱动装置。

技术总结
本发明属于智能城市建设技术领域，涉及一种智慧街道局部调温系统，包括：蓄水槽、导流管路、中间池、调温部和太阳能板，蓄水槽用于收集并存储大气降水；导流管路连接蓄水槽和中间池；中间池中设置驱动装置，驱动装置用于将大气降水送入调温部；调温部用于在环境温度超过阈值时对街道进行洒水降温，并在温度下降后自动关闭；太阳能板设置在调温部顶部，用于给驱动装置和调温部供电。本发明可以助力海绵城市、智慧城市的建设，降低城市热岛效应。降低城市热岛效应。降低城市热岛效应。


技术研发人员：周扬 付晟君 朱玉龙 陈政宇
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/22