一种雨水高效回收再利用系统及其收集方法与流程

本发明属于雨水回收再利用领域，特别涉及一种雨水高效回收再利用系统及雨水回收再利用应用方法。

背景技术：

我国水资源紧缺，全国多个地级市以上的城市中，一半以上城市缺水或严重缺水，且成递增趋势。雨水是自然界一种优质的淡水资源，经简单处理即可实现冲厕、路面喷洒、绿化浇灌的功能，回用雨水具有显著的节水效能。与此同时，对雨水的回收利用系统，以其良好的节水效益和环境生态效益适应了目前部分需求，是现代水资源利用的重要方向。如何合理的自动收集和再利用雨水资源，则亟待解决。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种雨水高效回收再利用系统及雨水回收再利用应用方法，能够自动收集并利用雨水资源进行再利用。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种雨水高效回收再利用系统，包括棚体、集水装置、门控装置、湿度检测执行装置、灌溉管道和水路开合装置，所述集水装置设置在棚体的顶端，且所述集水装置包括开口朝上的集水容器和转动设置在所述集水容器开口处的翻转盖板，两个所述翻转盖板呈双开门式设置，所述翻转盖板在竖向面内转动，所述门控装置设置在翻转盖板的转动轴上，且所述门控装置驱动翻转盖板转动至盖合或打开集水容器的开口；所述灌溉管道设置在棚体的内部顶端，且连通于集水容器，所述水路开合装置设置在灌溉管道内，且所述水路开合装置连通或阻断灌溉管道的水路，所述湿度检测执行装置设置在所述棚体的内部，所述湿度检测执行装置包括湿度检测机构和执行机构，所述湿度检测机构检测棚体内部的空气湿度，且所述水路开合装置设置在湿度检测装置的执行机构上，所述湿度检测执行装置控制水路开合装置的开合动作。

进一步的，所述门控装置包括主动齿轮、传动齿带、平衡配重件和雨水收集容器，且所述雨水收集容器为顶端开口的半封闭容器，两个所述主动齿轮分别同轴固定设置在两个翻转盖板的转动轴上，且两个主动齿轮同侧设置，所述传动齿带为包含内齿的柔性的环状带，且所述主动齿轮分别啮合设置在传动齿带的内圈，且在位于两个所述主动齿轮之间的两段传动齿带的中段位置上均悬吊设置有平衡配重件和雨水收集容器，所述雨水收集容器位于平衡配重件的下方；通过所述雨水收集容器持续收集雨水逐渐增重向下位移，驱动两个所述主动齿轮转动而打开翻转盖板。

进一步的，所述雨水收集容器的底部贯通开设有渗水微孔，且所述渗水微孔的出水流通量小于所述雨水收集容器的进水流通量；在雨停后，所述雨水收集容器通过渗水微孔逐渐流失水溶液减重向上位移，驱动两个所述主动齿轮转动而闭合翻转盖板。

进一步的，所述灌溉管道为水平设置的且两端封闭的管体结构，所述灌溉管道的上壁上沿长度方向设置有若干连通管，所述灌溉管道通过连通管连通于集水容器，所述灌溉管道的底壁上贯通开设有若干灌溉出水孔；所述水路开合装置包括旋转闭合管，所述旋转闭合管为两端封闭的管体结构，且所述旋转闭合管同轴并贴合穿设在灌溉管道内，所述旋转闭合管的一端设置有连接转轴，且所述旋转闭合管通过连接转轴连接于执行机构的输出端上，且所述旋转闭合管的另一端设置复位体，所述旋转闭合管通过复位体连接于灌溉管道内腔，所述旋转闭合管的圆周管体上沿平行于管体轴线的方向开设有流通豁口，且所述旋转闭合管通过沿轴向转动连通或阻断连通管与灌溉出水孔之间的水路。

进一步的，所述湿度检测机构包括可吸附水分的吸收体，所述执行机构包括电机、磁吸开关、第一电源和电感器，所述电感器、第一电源和吸收体依次串联设置，且所述吸收体吸收空气中水分的含量程度增加或降低所述吸收体自身的导电性能；所述电机的一端连接于第一电源的一电极，且所述电机的另一端通过磁吸开关连接于第一电源的另一电极，所述磁吸开关于电感器正相对设置，且所述磁吸开关通过电感器的通断电产生的磁场变化连通或断开电机的电路；在所述吸收体吸收的水分含量较少的状态下，吸收体不导通，磁吸开关闭合，电机驱动水路开合装置连通水路；在所述吸收体吸收的水分含量较多的状态下，吸收体浸润水分，磁吸开关断开，电机驱动水路开合装置断开水路。

进一步的，所述湿度检测机构还包括安装壳体，所述安装壳体为上下贯通的筒体结构，且所述安装壳体的壁体上贯通开设有若干吸收孔，所述吸收体干燥状态下的绝缘材质，且所述吸收体穿设在安装壳体内。

进一步的，所述磁吸开关包括固定金属块、活动导电块、导向杆和弹簧，两个所述固定金属块间距设置，所述固定金属块上分别活动穿设有导向杆，所述导向杆的一端通过弹簧与固定金属块弹性连接，且两个导向杆的另一端设置有共用的活动导电块；在弹簧自由状态下，活动导电块贴合连接两固定金属块。

进一步的，还包括灌水量检测装置，所述灌水量检测装置包括第二电源、渗水收集槽体和导电电极，所述渗水收集槽体为平置且间距埋设在耕地地面下方的封闭式壳体结构，所述渗水收集槽体的外壁为渗水膜结构，土壤内的过渗的水溶液通过渗水膜流向渗水收集槽体内，两个所述导电电极分别沿渗水收集槽体的长度方向间距设置渗水收集槽体内腔中，且所述导电电极的底端间距于渗水收集槽体的底壁设置，两个所述导电电极分别电性连接于电感器的两端，且所述第二电源串联于导电电极的电路上；在两个导电电极通过渗水收集槽体的水溶液导通的状态下，第二电源对电感器供电导通，使得磁吸开关断开电路，电机断电。

一种雨水高效回收再利用系统的雨水回收再利用应用方法，包括以下步骤：

s1：在未降雨状态下，所述配重件在自重的作用下驱动两个主动齿轮具有相对转动的趋势，使得两个翻转盖板闭合在集水容器的顶端开口处；

在降雨状态下，所述雨水收集容器持续收集雨水并且逐渐增重，增重后的雨水收集容器的质量大于配重件，并且雨水收集容器逐渐向下位移，进而使得传动齿带驱动两个主动齿轮向外侧转动，则与主动齿轮一体设置的翻转盖板向外转动，打开集水容器的入口，降雨雨水直接落入在集水容器内并存储；

s2：在降雨结束后，雨水收集容器内部的雨水逐渐从渗水微孔向外流出，则雨水收集容器的重量逐渐减小，直至小于配重件的重量后，配重件向下位移，通过传送齿带驱动两个主动齿轮向内侧转动，使得两个翻转盖板闭合在集水容器的顶端开口处；循环s1-s2；

s3：在棚体内部水分充足时，棚体内的空气湿度上升，则所述吸收体能够吸收到一定量的空气中的水分，使吸收体处于被水分浸湿的状态，此时吸收体通过水导电，电感器与第一电源导通，磁吸开关中的活动导电块被通电后的电感器产生的磁场吸附，使得电机断电而无动作，水路开合装置阻断灌溉管道的灌溉水路；

在棚体内部缺水状态时，棚体内的空气湿度下降，则所述吸收体内的水分被蒸发减少，吸收体吸收的水分含量较少，吸收体未全部处于湿润状态，此时吸收体不导通，电感器断电，磁吸开关中的活动导电块在弹簧的复位作用下导通两个固定金属块形成回路，电机驱动水路开合装置的旋转闭合管转动一定的角度，使得旋转闭合管的圆周壁体脱离连通管与灌溉出水孔之间的水路区域，然后灌溉出水孔出水灌溉；

s4：通过灌水量检测装置检测灌溉后土壤中的含水量：渗入到土壤中的水溶液通过渗水膜向渗水收集槽体内流出，在渗水收集槽体内的水量达到一定高度时，两个导电电极被水溶液导通，电感器与第二电源形成回路，使得磁吸开关断开，电机停止工作，旋转闭合管通过复位件回复至初始位置，所述旋转闭合管阻隔灌溉管道的水路，则灌溉停止；

s5：在一段生长周期后，土壤中水分减少，渗水收集槽体内的水溶液向土壤中析出，两导电电极断路；且在灌溉后的时间里，吸收体吸收空气中的水分使吸收体仍为湿润导电体，电感器导电连通，磁吸开关断路；循环步骤s3-s4。

有益效果：本发明通过棚顶的集水装置对雨水进行收集，且通过门控装置自动的在下雨时和未下雨时进行自动的打开或关闭，无需人工干预，减轻人员劳动强度，且操作过程中无需复杂的电器元件等，能够极大程度的减少成本投入以及维修成本；通过湿度检测机构对棚体内部的空气湿度进行检测，以及时发现棚体内是否缺水，并通过执行机构控制水路开合装置连通或阻断灌溉管道的水路，以自动化的进行灌溉。

附图说明

附图1为本发明的整体结构的立体透视示意图；

附图2为本发明的整体结构的另一视角的立体示意图；

附图3为本发明的整体结构的侧视图；

附图4为本发明的e-e向半剖示意图；

附图5为本发明的翻转盖板在打开状态下的侧视图；

附图6为本发明的翻转盖板在打开状态下的立体示意图；

附图7为本发明的灌溉管道和湿度检测执行装置的立体结构示意图；

附图8为本发明的局部c的结构放大示意图；

附图9为本发明的局部d的结构放大示意图；

附图10为本发明的局部a的结构放大示意图；

附图11为本发明的局部b的结构放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至附图7所示，一种雨水高效回收再利用系统，包括种植植物的棚体1、集水装置、门控装置5、湿度检测执行装置6、灌溉管道7和水路开合装置8，所述集水装置设置在棚体1的顶端，且所述集水装置包括开口朝上的集水容器4和转动设置在所述集水容器4开口处的翻转盖板2，所述棚体1的顶部向下凹设形成凹槽状，以用于形成集水腔，在集水腔的两端设置有端板3，通过集水腔于端板3形成集水容器4，该结构整体简单，额外附加的结构较少，能够减轻棚体1的承载压力，所述翻转盖板2的形状大致呈弧状板，以用于遮挡在集水容器4的上方，减少收集雨水的蒸发。两个所述翻转盖板2呈双开门式设置，所述翻转盖板2在竖向面内转动，转动轴为沿棚体1长度方向设置，所述门控装置5设置在翻转盖板5的转动轴端部上，且所述门控装置5驱动翻转盖板5转动至盖合或打开集水容器4的开口；所述灌溉管道7设置在棚体1的内部顶端，且连通于集水容器4，所述水路开合装置8设置在灌溉管道7内，且所述水路开合装置8连通或阻断灌溉管道7的水路，所述湿度检测执行装置6设置在所述棚体1的内部，所述湿度检测执行装置6包括湿度检测机构和执行机构，所述湿度检测机构检测棚体1内部的空气湿度，所述执行机构根据湿度检测机构检测的空气湿度状况进行选择性启动或停止，且所述水路开合装置8设置在湿度检测装置6的执行机构上，所述湿度检测执行装置6控制水路开合装置8的开合动作。

如附图1至附图6所示，所述门控装置5包括主动齿轮10、传动齿带12、平衡配重件11和雨水收集容器13，且所述雨水收集容器13为顶端开口的半封闭容器，两个所述主动齿轮10分别同轴固定设置在两个翻转盖板2的转动轴端部上，且两个主动齿轮10同侧设置，所述传动齿带12为包含内齿的柔性的环状带，且所述主动齿轮10分别啮合设置在传动齿带12的内圈，且在位于两个所述主动齿轮10之间的两段传动齿带12的中段位置上均悬吊设置有平衡配重件11和雨水收集容器13，所述平衡配重件11的重量大于雨水收集容器13的重量，且小于集水后的雨水收集容器13，以保证雨水收集容器根据水量多少进行上升或下降动作。所述雨水收集容器13位于平衡配重件11的下方；通过所述雨水收集容器13持续收集雨水逐渐增重向下位移，驱动两个所述主动齿轮10转动而打开翻转盖板5。

在降雨状态下，所述雨水收集容器13持续收集雨水并且逐渐增重，增重后的雨水收集容器13的质量大于配重件11，并且雨水收集容器13逐渐向下位移，进而使得传动齿带12驱动两个主动齿轮10向外侧转动，则与主动齿轮10一体设置的翻转盖板2向外转动，打开集水容器4的入口，降雨雨水直接落入在集水容器4内并存储。

所述雨水收集容器13的底部贯通开设有渗水微孔14，且所述渗水微孔14的出水流通量小于所述雨水收集容器13的进水流通量；在雨停后，所述雨水收集容器13通过渗水微孔14逐渐流失水溶液减重向上位移，驱动两个所述主动齿轮10转动而闭合翻转盖板5。通过棚顶的集水装置对雨水进行收集，且通过门控装置自动的在下雨时和未下雨时进行自动的打开或关闭，无需人工干预，减轻人员劳动强度，且操作过程中无需复杂的电器元件等，能够极大程度的减少成本投入以及维修成本。

在降雨结束后，雨水收集容器13内部的雨水逐渐从渗水微孔14向外流出，则雨水收集容器13的重量逐渐减小，直至小于配重件11的重量后，配重件11向下位移，通过传送齿带12驱动两个主动齿轮10向内侧转动，使得两个翻转盖板2闭合在集水容器4的顶端开口处。

如附图7至附图9所示，所述灌溉管道7为水平设置的且两端封闭的管体结构，且所述灌溉管道7沿棚体的长度方向设置，灌溉管道7为主管道，其上还可连通设置有若干分支管道，以用于将水溶液输送至棚体内各处，所述灌溉管道7的上壁上沿长度方向设置有若干连通管26，所述灌溉管道7通过连通管26连通于集水容器4，所述灌溉管道7的底壁上贯通开设有若干灌溉出水孔，以进行灌溉；所述水路开合装置8包括旋转闭合管25，所述旋转闭合管25为两端封闭的管体结构，且所述旋转闭合管25同轴并贴合穿设在灌溉管道7内，所述旋转闭合管25的一端设置有连接转轴28，且所述旋转闭合管25通过连接转轴28连接于执行机构15的输出端上，通过执行机构15驱动旋转闭合管25绕轴线旋转。且所述旋转闭合管25的另一端设置复位体29，所述旋转闭合管25通过复位体29连接于灌溉管道7内腔，所述复位体29为扭簧，其一方面可限位执行机构15旋转所述旋转闭合管25的转动角度和转动行程，另一方面，在所述旋转闭合管25失去执行机构15的作用力之后，能够通过扭簧进行复位。所述旋转闭合管25的圆周管体上沿平行于管体轴线的方向开设有流通豁口27，在旋转闭合管25旋转过程中，能够通过流通豁口27导通灌溉管道7的水路，流通豁口27的深度大于灌溉管道内管的半径值，也即旋转闭合管25的管体为弧状板体，目的在于使得其在旋转过程中能够封堵连通管26的出水口或者封堵灌溉出水孔，所述旋转闭合管25通过沿轴向转动连通或阻断连通管26与灌溉出水孔之间的水路。

如附图10和附图11所示，所述湿度检测机构包括安装壳体23和可吸收水分的吸收体21，所述安装壳体23为上下贯通的筒体结构，且所述安装壳体23的壁体上贯通开设有若干吸收孔22，所述吸收体21穿设在安装壳体23内，所述吸收体21为干燥状态下的绝缘材质，例如所述吸收体21可为吸水纸、吸水棉等材质，在吸收体21吸收水分较少时为不导体，吸收水分较多时，可导通电路。

所述执行机构15包括电机18、磁吸开关17、第一电源19和电感器24，所述电感器24、第一电源19和吸收体21依次串联设置，所述吸收体21的一端通过导向20d串联电感器后连接于第一电源的一电极，且吸收体21的另一端通过导线20c连接于第一电源19的另一电极，形成回路。且所述吸收体21吸收空气中水分的含量程度增加或降低所述吸收体自身的导电性能。

所述电机18的一端通过导向20b连接于第一电源19的一电极，且所述电机的另一端通过导线20a串联磁吸开关17连接于第一电源19的另一电极，形成回路，所述磁吸开关17与电感器24正相对设置，且所述磁吸开关17通过电感器的通断电产生的磁场变化连通或断开电机18的电路；在所述吸收体21吸收的水分含量较少的状态下，吸收体21不导通，磁吸开关闭合，电机驱动水路开合装置8连通水路，开始灌溉；在所述吸收体21吸收的水分含量较多的状态下，吸收体21浸润水分，磁吸开关断开，电机驱动水路开合装置8断开水路，停止灌溉。

如附图11所示，所述磁吸开关17包括固定金属块34、活动导电块35、导向杆33和弹簧32，两个所述固定金属块34间距设置，所述固定金属块34上分别活动穿设有导向杆33，所述导向杆33的一端通过弹簧32与固定金属块34弹性连接，且两个导向杆33的另一端设置有共用的活动导电块35，所述活动导电块35为铁质金属；在弹簧自由状态下，活动导电块35贴合连接两固定金属块34，也即在电感器24断电时，活动导电块35闭合电路。

在棚体1内部水分充足时，棚体内的空气湿度上升，则所述吸收体21能够吸收到一定量的空气中的水分，使吸收体21处于被水分浸湿的状态，此时吸收体21通过水导电，电感器24与第一电源19导通，磁吸开关17中的活动导电块35被通电后的电感器产生的磁场吸附，使得电机18断电而无动作，水路开合装置8阻断灌溉管道7的灌溉水路。

在棚体1内部缺水状态时，棚体内的空气湿度下降，则所述吸收体21内的水分被蒸发减少，吸收体21吸收的水分含量较少，吸收体未全部处于湿润状态，此时吸收体21不导通，电感器24断电，磁吸开关中的活动导电块35在弹簧32的复位作用下导通两个固定金属块34形成回路，电机18驱动水路开合装置8的旋转闭合管25转动一定的角度，使得旋转闭合管25的圆周壁体脱离连通管26与灌溉出水孔之间的水路区域，然后灌溉出水孔出水灌溉。

如附图1至附图6所示，还包括灌水量检测装置40，所述灌水量检测装置7包括第二电源41、渗水收集槽体42和导电电极43，所述渗水收集槽体42为平置且间距埋设在耕地地面下方的封闭式壳体结构，所述渗水收集槽体42的外壁为渗水膜结构，土壤内的过渗的水溶液通过渗水膜流向渗水收集槽体42内，两个所述导电电极43分别沿渗水收集槽体42的长度方向间距设置渗水收集槽体42内腔中，且所述导电电极43的底端间距于渗水收集槽体42的底壁设置，两个所述导电电极43分别电性连接于电感器24的两端，且所述第二电源41串联于导电电极43的电路上；在两个导电电极43通过渗水收集槽体42的水溶液导通的状态下，第二电源41对电感器24供电导通，使得磁吸开关17断开电路，电机18断电。通过灌水量检测装置40检测灌溉后土壤中的含水量：渗入到土壤中的水溶液通过渗水膜向渗水收集槽体42内流出，在渗水收集槽体42内的水量达到一定高度时，两个导电电极43被水溶液导通，电感器24与第二电源41形成回路，使得磁吸开关17断开，电机18停止工作，旋转闭合管25通过复位件29回复至初始位置，所述旋转闭合管25阻隔灌溉管道7的水路，则灌溉停止。

一种雨水高效回收再利用系统的雨水回收再利用应用方法，包括以下步骤：

s1：在未降雨状态下，所述配重件11在自重的作用下驱动两个主动齿轮10具有相对转动的趋势，使得两个翻转盖板2闭合在集水容器4的顶端开口处；

在降雨状态下，所述雨水收集容器13持续收集雨水并且逐渐增重，增重后的雨水收集容器13的质量大于配重件11，并且雨水收集容器13逐渐向下位移，进而使得传动齿带12驱动两个主动齿轮10向外侧转动，则与主动齿轮10一体设置的翻转盖板2向外转动，打开集水容器4的入口，降雨雨水直接落入在集水容器4内并存储；

s2：在降雨结束后，雨水收集容器13内部的雨水逐渐从渗水微孔14向外流出，则雨水收集容器13的重量逐渐减小，直至小于配重件11的重量后，配重件11向下位移，通过传送齿带12驱动两个主动齿轮10向内侧转动，使得两个翻转盖板2闭合在集水容器4的顶端开口处；循环s1-s2；

s3：在棚体1内部水分充足时，棚体内的空气湿度上升，则所述吸收体21能够吸收到一定量的空气中的水分，使吸收体21处于被水分浸湿的状态，此时吸收体21通过水导电，电感器24与第一电源19导通，磁吸开关17中的活动导电块35被通电后的电感器产生的磁场吸附，使得电机18断电而无动作，水路开合装置8阻断灌溉管道7的灌溉水路；

在棚体1内部缺水状态时，棚体内的空气湿度下降，则所述吸收体21内的水分被蒸发减少，吸收体21吸收的水分含量较少，吸收体未全部处于湿润状态，此时吸收体21不导通，电感器24断电，磁吸开关中的活动导电块35在弹簧32的复位作用下导通两个固定金属块34形成回路，电机18驱动水路开合装置8的旋转闭合管25转动一定的角度，使得旋转闭合管25的圆周壁体脱离连通管26与灌溉出水孔之间的水路区域，然后灌溉出水孔出水灌溉；

s4：通过灌水量检测装置40检测灌溉后土壤中的含水量：渗入到土壤中的水溶液通过渗水膜向渗水收集槽体42内流出，在渗水收集槽体42内的水量达到一定高度时，两个导电电极43被水溶液导通，电感器24与第二电源41形成回路，使得磁吸开关17断开，电机18停止工作，旋转闭合管25通过复位件29回复至初始位置，所述旋转闭合管25阻隔灌溉管道7的水路，则灌溉停止；

s5：在一段生长周期后，土壤中水分减少，渗水收集槽体42内的水溶液向土壤中析出，两导电电极43断路；且在灌溉后的时间里，吸收体吸收空气中的水分使吸收体21仍为湿润导电体，电感器24导电连通，磁吸开关17断路；循环步骤s3-s4。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。