到一定的位置高度时，液位浮球阀自动关闭，向电磁阀控制模块发出信号，此时抽真空电磁阀和进水电磁阀关闭，通气电磁阀和放水电磁开启，此时集水器内空气进入，内外压强差为0，雨水通过自身重力作用引入雨水样品瓶中；当集水器中的水流完后，液位浮球阀自动下落则阀门开启，向电磁阀控制模块发出信号，抽真空电磁阀和进水电磁阀在电磁阀控制模块的作用下自动开启，通气电磁阀和放水电磁阀自动关闭，抽真空开始，取样继续。当雨水传感器上的感应板没有雨滴或者雨滴量变小时，单片机判断为没有雨水滴落，继电器不动作，延迟I分钟后开关电源自动关闭，真空栗停止工作，收集完成。此时在显示屏上显示的时间即为降雨历时。
[0039]室外取样器
[0040]每一取样点放置一个室外雨水取样器，室外取水器由500ml的塑料饮料瓶制成，在塑料瓶盖上打孔，与内径6_的输水管路相连，注意连接处要严格密封，塑料瓶底部打直径6mm的进水孔3个，呈梅花状排列，靠近瓶底的四周均匀打直径6mm的进水孔6个，接着把瓶子放进高约为12cm带有三脚架的钢圈里，主要起固定瓶身、防止瓶身倾斜的作用，输水管插入砂粒直至瓶底，以保证取到产流第一时刻的水样。
[0041]室外输水管路
[0042]输水管路采用直径6mm的塑料管，铺设通过道路的输水管路要加套钢管，若架设来自屋顶的输水管路时要注意尽量避免死弯，以保证输水通畅。另外，各取样点要使用不同颜色的输水管路，以便于检查维护。
[0043]室内集水器
[0044]每一取样点对应一个室内集水器，室内集水器采用2500ml的玻璃倒口瓶，瓶顶和瓶底各有一个口，依次排列倒置架设在操作台后面板上。其顶口安置放水管路和进水管路，放水管路插进瓶口即可，以保证即时取样，而进水管路则应到达瓶底，以防使用时出现淹没出流状态，在倒口瓶的底部侧向瓶口安置通气管路和抽真空管路，通气管路与大气连通，抽真空管路则通过空气缓冲瓶与真空栗相连。集水瓶的各管路上分别安装放水阀、通气阀及抽真空阀，以控制系统运行。
[0045]室内采样瓶
[0046]每个室内集水器的放水管路对应一个室内采样瓶，采样瓶取自普通容量为450ml的饮料瓶，依次排列在操作台面板上。每次取样的样品瓶要保证事前清洁干净，根据每个室外取样点的取样数量，来确定样品瓶的个数，且标记号顺序，依次排列。
[0047]空气缓冲瓶
[0048]缓冲瓶采用直径为20cm，高为30cm，厚度约5mm的玻璃瓶，瓶口有两个孔口，其中一个孔口连接进气管路，另一个孔口连接抽气管路，进气管路连接各取样点的室内集水器负责把集水器里的空气抽出形成负压，抽气管路连接真空栗，当真空栗开启时抽气管不停地向缓冲瓶抽气，从而间接地把室内集水器的空气抽出形成负压。缓冲瓶的作用是缓解空气压力，同时也起液体和气体分离的作用。
[0049]操作台
[0050]操作台分为垂直后面板和平行操作板两部分，操作台的侧面剖面为h型。材质采用12mm厚的木肩压制木板，木板外层为PVC白色塑料膜包裹。垂直后面板悬挂室内集水器，并按一定的间距依次水平排列，同时采用铁丝固定住，保证无法移动。平行操作板也是操作台，上面摆放样品瓶，盛放取好的样品。同时每次取样后及时清理取样台，保证台面整洁。
[0051]真空栗
[0052]根据管路铺设情况，选用型号为ΧΖ-0.5真空栗一台，流量50L/min，真空压力一般在0.08Mpa左右(单级)，进气接口 Φ6ι?πι，功率60wo
[0053]电磁阀线路控制模块
[0054]当液位浮球开关关闭时，输出信号为“I”的关闭信号给单片机，单片机输出高电平控制信号，控制继电器A失电，抽真空电磁阀和进水电磁阀自动关闭，输出高电平控制信号控制继电器B，放水电磁阀和通气电磁阀自动开启。当液位浮球阀开启时，输出信号为“O”的开启信号给单片机，单片机输出低电平控制信号，控制继电器A通电，抽真空电磁阀和进水电磁阀自动开启，输出高电平控制信号控制继电器B，放水电磁阀和通气电磁阀自动关闭。
[0055]雨水收集操作步骤
[0056]可按水质监测方案要求的时间间隔放取水样，若有一个集水瓶流进雨水径流，则开始计时，其它集水器也以此时开始划分时间间隔段，等雨水到达集水器预设高度则自动放空所有集水器，将水样分别装入样品瓶，并贴好标签，对于不到取样时间间隔点时，集水瓶中水面已接近瓶顶，应放水至样品瓶，并记录放水时间，贴好标签，作为加测水样，或作为弃水处理，这样可防止雨水流入空气缓冲瓶，同时也可保证集水瓶中的水样是刚从取样点抽取的最新水样。但在确定的时间间隔点仍要放空所有集水器中的集水，以保证在规定的时间间隔点有采集水样。取水样和弃水时，可自动开启和关闭通气电磁阀和放水电磁阀，将水样放入样品瓶或弃水瓶。
[0057]降雨结束后传感器信号断开，约Imin后真空栗自动关闭。此时单片机的显示屏的显示时间即为降雨历时。
【主权项】
1.一种自动雨水径流收集器，其特征在于，主要由雨水传感器(4)、电路控制模块(5)、电磁阀、液位浮球开关(11)、电磁阀线路控制模块(6)、室外雨水取样器(I)、室外输水管路(3)、室内集水器(10)、室内采样瓶(16)、空气缓冲瓶(9)、取样台(17)、真空栗(8)、控制电源(7)几部分组成； 雨水传感器(4)位于室外，通过电路依次与室内的电路控制模板(5)、控制电源(7)连接，同时控制电源(7)与真空栗(8)电路连接，真空栗(8)与空气缓冲瓶(9)管路连通；取样台(17)上固定多个并行独立的室内集水器(10)，室内集水器(10)为玻璃倒口瓶，瓶底侧面还有一个口，称为瓶底口，室内集水器(10)密封，每个室内集水器(10)的下端的瓶口通过放水电磁阀(15)与室内采样瓶(16)连接，每个室内集水器(10)内设有进水管，进水管通过室内集水器(10)下端的瓶口与进水电磁阀(13)连接；每个室内集水器(10)瓶底口与抽真空电磁阀(12)连接，同时每个室内集水器(10)瓶底口还与通气电磁阀(14)连接，每个室内集水器(10)还设有液位浮球开关(11);每个室内集水器(10)的放水电磁阀(15)、抽真空电磁阀(12)、通气电磁阀(14)、进水电磁阀(13)和液位浮球开关(11)均与电磁阀线路控制模块(6)连接；每个室内集水器(10)的抽真空电磁阀(12)通过一条总管道与空气缓冲瓶(9)连接；室外雨水取样器(I)通过室外输水管路(3)与某一个室内集水器(10)的进水电磁阀(13)连通。2.按照权利要求1的一种自动雨水径流收集器，其特征在于，进一步配备多个室外雨水取样器(I)分别与多个室内集水器(10)连通，解决多点同时的问题。3.权利要求1的一种自动雨水径流收集器收集雨水的方法，其特征在于，降雨时雨滴降落在雨水传感器的接受面板上时，电路控制模块的单片机判断为有足够强的雨水滴落，电路控制模块的继电器延迟I分钟开启控制电源开关从而使真空栗开始工作，此时室内集水器中的液位浮球开关处于开启状态，进水电磁阀和抽真空电磁阀也处于开启状态，而通气电磁阀和出水电磁阀则处于关闭状态；真空栗通过抽真空管将室内集水器里的空气抽出使集水器内形成负压，室外雨水在大气压强差的作用下通过雨水输水管路引入集水器，当集水器里的水达到一定的位置高度时，液位浮球阀自动关闭，向电磁阀控制模块发出信号，此时抽真空电磁阀和进水电磁阀关闭，通气电磁阀和放水电磁开启，此时集水器内空气进入，内外压强差为0，集水器中的雨水通过自身重力作用引入雨水样品瓶中；当集水器中的雨水流完后，液位浮球阀自动下落则液位浮球开关开启，向电磁阀控制模块发出信号，抽真空电磁阀和进水电磁阀在电磁阀控制模块的作用下自动开启，通气电磁阀和放水电磁阀自动关闭，抽真空开始，取样继续；当雨水传感器上的感应板没有雨滴或者雨滴量变小时，单片机判断为没有雨水滴落，继电器不动作，延迟I分钟后控制电源自动关闭，真空栗停止工作，收集完成；此时在电路控制器模块显示屏上显示的时间即为降雨历时；整个自动收集工作完成。
【专利摘要】一种自动雨水径流收集器，属于雨水收集检测技术领域。主要由雨水传感器、电路控制模块、电磁阀、液位浮球开关、电磁阀线路控制模块、室外雨水取样器、室外输水管路、室内集水器、室内采样瓶、空气缓冲瓶、取样台、真空泵、控制电源几部分组成；系统设备自动启动与关闭，自动化程度高，操作简单，一人操控代替多人操作。
【IPC分类】G01N1/14
【公开号】CN105136519
【申请号】CN201510502913
【发明人】赵树旗, 卢兴超, 胡志强, 王中正, 周玉文
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月14日