排水系统和排水沟的制作方法

本发明涉及一种排水系统和排水沟。

背景技术：

由于对地面进行密封而对地下水平衡产生重大影响。此外，必须将流出的地表水或流出的雨水排出并且输送给污水设施。可能会引起洪水以及在城市区域造成重大损坏的大雨事件形成特殊的挑战。尤其在这种极端情况下必须确保：能够可靠地引出地表水或雨水。

已知的是，使用允许地表水或雨水渗入地下的渗透装置。渗透装置，例如排水沟建造在地下并且能够吸收大量的地表水，所述地表水然后会流出到地下。

从ep1764446a1中已知的是：雨水引导穿过要铺设在地下的蓄水沟。附加地，应在蓄水沟下方设有液体可穿透的分配装置，其面状延展应大于蓄水沟的底面。因此应确保：被蓄水沟吸收的水分布在很大面积上。因此提高了蓄水沟的性能。

然而，上述解决方案具有以下缺点：为了引入分配装置，必须对大的地区进行结构处理。此外，所述分配装置的性能也受到限制，使得在降雨非常大的情况下可能会发生洪水。此外，所述分配装置在安装时可能会被损坏，其中损坏不易被识别并且维护成本是耗费的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，有效地防止在大雨事件中发生洪水。尤其，本发明的目的是，提高渗透装置的有效性。此外尤其，本发明的目的是，简化和改进排水系统的维护。尤其应可行的是，尽早识别出排水系统中的问题。

所述目的通过根据权利要求1所述的排水系统和根据权利要求15所述的排水沟来实现。

尤其，所述目的通过具有以下装置的排水系统来实现：

-至少一个渗透装置，所述渗透装置构成为用于容纳流体；

-与至少一个渗透装置流体连接的收集装置，所述收集装置构成为用于，容纳至少一个渗透装置的流体并且将其传送给流体系统，

在此，设有网关装置，所述网关装置构成为用于，接收传感器数据并且将其发送给接收单元，尤其是服务器装置。

此外，设有至少一个与所述网关装置通信连接的传感器，尤其是环境传感器，以用于传送传感器数据。

本发明的核心是，提出一种多级排水系统，其中当渗透装置满负荷时，流体能够继续引导给收集装置。本发明的另一核心在于，在这种多级排水系统中检测传感器数据并且将其发送给接收装置或服务器装置。因此能够在任何时间监控所述排水系统的特性。

传感器，例如环境传感器例如能够构成为温度传感器、沉淀物传感器、流量传感器、水位传感器、盐含量传感器、雨量传感器和/或湿度传感器。在本发明的意义上，环境传感器也能够是其它传感器，例如用于确定方位、位置、应力的传感器或用于数据耦合的传感器等。可设想的是，使用不同类型的传感器。

因此可行的是，能够检测多个不同的传感器数据，以便能够确保对排水系统进行广泛的监控。尤其，能够借助所记录的传感器数据识别降雨热点，即识别降雨特别多的地区。还能够可行的是，能够识别：在系统中的哪个位置处收集了特别多的水。因此可行的是，启动有针对性的措施来改进系统状态。

在一个实施形式中，至少一个传感器能够构成为用于，以基本上恒定的频率确定和/或传送所述传感器数据。

在本申请的上下文中，基本上恒定的频率表示下述频率，所述频率减去测量误差是恒定的。测量误差能够包括小于10％，优选小于5％，并且特别优选小于1％的基础时间区间。

因此，至少一个传感器能够构成为用于，以均匀的时间区间确定传感器数据。例如，所述时间区间能够小于等于一天、小于等于半天、小于等于一小时、小于等于30分钟、小于等于一分钟、小于等于30秒或小于等于1秒。

由此可行的是，能够以特别节能的方式运行至少一个传感器。在此，频率的选择能够是传感器特定的，因为不同的环境影响较慢地变化，而其它环境影响则较快地变化。意即，能够在考虑环境影响的情况下确定频率，以该频率通过至少一个传感器确定和/或传送传感器数据。

在一个实施形式中，至少一个传感器构成为用于，在静止阶段和活动阶段之间切换，其中确定和/或传送只能够在活动阶段中进行。

通过在静止阶段和活动阶段之间进行切换，能够节省更多的能量，并且能够减少在电池更换之间的持续时间。此外可行的是，仅在每第二个活动阶段或每第三个活动阶段传送传感器数据。为了中间存储，所述至少一个传感器能够具有存储装置。因此能够节省更多的能量，因为所述传感器数据的传送是非常耗能的。在一个实施形式中，至少一个传感器能够经由无线连接与网关装置通信地连接。例如，所述网关装置和至少一个传感器能够经由窄带iot、低能耗蓝牙连接或远程广域网连接相互通信连接。在一个实施形式中，至少一个传感器能够经由有线连接与网关装置连接。例如能够提供以太网连接。

至少一个传感器和网关装置能够设置在星形的网络拓扑结构中。在一个实施形式中，所述网关装置能够包括用于与服务器装置通信的sim卡和/或sim模块。

至少一个传感器或环境传感器能够具有通信装置，以用于传送传感器数据，所述通信装置能够构成为用于无线和/或有线地传输所述传感器数据。

在一个实施形式中，至少一个传感器能够设置在至少一个渗透装置和/或收集装置中，尤其至少部分地设置在至少一个渗透装置和/或收集装置的维护井道中。

借助所描述的实施形式可行的是，能够监控所述渗透装置和/或收集装置的内部状况。因此例如能够确定：水是否不再流出，或者水是否不再能进入。

在一个实施形式中，至少一个渗透装置能够具有第一温度传感器，而所述收集装置具有第二温度传感器，其中所述渗透装置和所述收集装置能够相对于地面设置在不同的深度水平上。

通过所描述的实施形式，能够在不同的深度水平上测量土壤温度。此外也可行的是，能够在不同的深度上测量水的温度。这在冬天中尤其是有利的，因为能够确定地面霜冻的深度。

在一个实施形式中，至少一个传感器能够构成为沉淀物传感器，尤其构成为超声波传感器，以用于检测至少一个渗透装置中的沉积物。

通过提供用于检测至少一个渗透装置中的沉积物的沉淀物传感器，能够确定：所述渗透装置何时不再能够实现其功能。因此能够以简单的方式和方法告知技术人员：应冲洗所述渗透装置。因此简化了渗透装置的维护。

在一个实施形式中，所述沉淀物传感器能够设置在至少一个渗透装置的进入井道中。

通过将沉淀物传感器设置在进入井道中确保了沉淀物传感器的特别简单的可维护性。此外简化了安装。此外，在进入井道中的布置是有利的，因为能够从该处起监控整个渗透装置。例如，超声波传感器能够检测渗透装置的整个内部状况。

在一个实施形式中，所述排水系统在收集装置中和/或在流体系统中，尤其在污水系统中能够包括至少一个止回阀，以用于阻挡回流的流体，尤其是污水。

在降雨非常大的情况下可能会发生：由于流体系统的过载而产生回流的情况，使得流体或污水能够进入渗透装置或收集装置中。这能够通过在收集装置或流体系统中的止回阀有效地防止。

在一个实施形式中，所述排水系统能够包括用于引出地表水和/或雨水的至少一个排水装置，所述排水装置能够与至少一个渗透装置流体连通。

排水装置尤其能够设置在地表上。例如，至少一个排水装置能够构成为透水的底板或构成为排水元件，其中底板和/或排水元件能够构成为用于，在其背离地面的表面上容纳至少一个传感器，尤其是环境传感器。

所述排水元件能够构成为，使得提供线式和/或点式排水。为此，能够通过排水元件提供点状和/或线状通道。雨水能够穿过这些通道，进而提供排水。在一个实施形式中，点状或线状通道能够横向于地面伸展穿过所述排水元件。

透水的底板或排水元件具有以下优点：雨水能够被有效地引导至渗透装置。在地表上也没有停留的雨水。特别有利的是，传感器，例如环境传感器能够安置在底板或排水元件上，使得能够通过传感器数据检测例如关于降水的其它信息，并且将其传输给网关装置。

在一个实施形式中，底板和/或排水元件能够包括传感器容纳部，尤其是用于容纳传感器和/或环境传感器的通孔。

在底板中提供通孔是一种特别简单且结构上能够快速实现的传感器容纳部。因此降低了制造成本。

在一个实施形式中，排水系统能够包括服务器装置，所述服务器装置能够与网关装置通信地连接并且能够构成为用于接收传感器数据。

服务器装置也能够理解为例如能够设置在计算中心中的多个不同的服务器。在网关装置和服务器装置之间的通信能够经由无线连接进行，例如经由远程广域网进行。然而也可设想的是，使用有线通信。为此，所述网关装置和服务器装置能够具有相应的通信装置。也能够将不同的空中接口，如lte、umts或gsm考虑作为无线传输接口。

在一个实施形式中，所述服务器装置能够具有计算装置，所述计算装置能够构成为用于，利用传感器数据给仿真模型确定参数和/或学习仿真模型。

特别有利的是，所述服务器装置给仿真模型确定参数或学习仿真模型，使得能够确定或预测所述排水系统的一个和/或多个或所有组件，尤其是至少一个渗透装置和/或收集装置的特性。在此，能够将每单位时间的水量用作为用于仿真模型的输入参数。在渗透装置中存在的水量能够代表仿真模型的输出。然而也可设想的是，将所述渗透装置或所述收集装置的其它参数确定为仿真模型的输入或输出。

在一个实施形式中，所述仿真模型能够根据所引入的流体，尤其是污水的量来给出在至少一个渗透装置和/或收集装置中的水位。

所述目的尤其还通过一种用于根据上述权利要求中任一项所述的排水系统中的排水沟来实现，所述排水沟包括：

-下部的排水沟元件；

-上部的排水沟元件；

-间隔元件，所述下部的和所述上部的排水沟元件能够经由所述间隔元件相互连接；

其中设有至少一个设置在下部的和/或上部的排水沟元件上的传感器，尤其是环境传感器，以用于传送传感器数据。

上述的模块化构建的排水沟具有以下优点：能够将传感器直接地集成到排水沟中。通过模块化构造简化了制造，因为所述传感器因此能够容易地安置在排水沟上。此外，产生稳定的结构，所述结构特别适合在如上所述的排水系统中使用。

在从属权利要求中获得其它实施形式。

附图说明

下面借助实施例详细阐述本发明。在此示出：

图1示出排水系统的示意图；

图2示出多个排水沟元件的立体图；

图3示出排水沟元件的剖视图。

具体实施方式

在下文中，对于相同的或起相同作用的部件使用相同的附图标记。

图1示出排水系统1的示意图。在降雨时，通过雨水槽21接收雨水，并且经由雨水收集管20将雨水输送给排水沟主体10。在雨水收集管20中设置有流量传感器6，所述流量传感器构成为用于确定流过的水量。

所述流量传感器6经由无线连接与网关装置51连接，所述网关装置设置在天线杆50上的网关。为了将流量传感器6的传感器数据传输给所述网关装置51，在所示出的实施例中使用低能耗的蓝牙。所述流量传感器6构成为用于，当雨水流过雨水收集管20时，切换为活动状态。如果没有雨水流过雨水收集管20，则所述流量传感器6切换为非活动状态，在所述非活动状态下不确定和传送传感器数据。因此，所述流量传感器6构成为用于给出体积流，意即每时间段流过所述雨水收集管20的横截面的水的体积。

所述排水沟主体10的上侧设置在地面2下方约80cm处。所述排水沟主体10包括温度传感器11、11’、盐含量传感器12和沉淀物传感器14。所述温度传感器11、11’设置在排水沟主体10的侧壁的内侧上的不同高度处。因此能够确定在两个温度传感器11、11’之间的温度差。所述盐含量传感器12构成为用于，确定被排水沟主体10容纳的水的盐含量。

能够经由排水沟维护通道13从地面2上方到达所述排水沟主体10。如果在所述排水沟主体10中沉积有污物微粒，意即形成沉积物，那么能够经由排水沟维护通道13冲洗所述排水沟主体10。为了确定：在排水沟主体10中是否存在沉积物，在排水沟维护通道13中设有沉淀物传感器14。在所示出的实施例中，所述沉淀物传感器14构成为超声波传感器14。所述超声波传感器14能够例如测量：包围排水沟主体10的、防止渗入土壤的保护元件是否被堵塞或仍然是可透水的。

所述排水沟主体10的所有传感器11、11’、12和14构成为用于，将传感器数据传送给网关装置51。

当所述排水沟本体10被水填满时，那么溢出的水通过连接管路5流入收集装置30中。在连接管路5中设置有另一流量传感器6’，所述流量传感器6’将关于穿流的水量的传感器数据发送给网关装置51。

在收集装置30中不仅收集排水沟本体10的溢出的水，而且也收集排水沟本体40的溢出的水。所述排水沟主体40的上侧设置在地面2下方约40cm处。在所述排水沟主体40上方设有底板9，所述底板构造为可透水的。从上方穿过底板9渗透的雨水被排水沟主体40接收。所述排水沟主体40同样包括温度传感器41和盐含量传感器42。此外，所述排水沟主体40具有沉淀物传感器44，所述沉淀物传感器44设置在排水沟维护通道43中。此外，所述排水沟主体40具有水位传感器45，所述水位传感器45确定排水沟主体中的当前的水位并且将其作为传感器数据传输给网关装置51。

在排水沟主体40中设置盐含量传感器42是有利的，因为在冬季的人行道上经常借助盐保持不积雪，进而所述污水具有提高的盐含量。为了避免地下水中盐分过多，必须定期测量引入地面中的水的盐含量。

所述排水沟主体40的溢出的水经由连接管路5”被引导给收集装置30。在连接管路5”中设有另一流量传感器6”，所述流量传感器6”确定了穿过连接管5”的水的流量并且将其作为传感器数据发送给网关装置51。

所述收集装置30包括第一温度传感器31和第二温度传感器31’，所述第一和第二温度传感器设置在所述收集装置30的侧壁上的不同的高度处。此外设有盐含量传感器32，所述盐含量传感器32设置为用于确定在收集装置30中收集的污水的盐含量。此外设有水位传感器33，所述水位传感器构成为用于，确定在收集装置30中的水位。

所述收集装置30的溢出的污水经由连接管5’输送给污水管路4，进而例如输送给公共污水系统。

为了防止：在大雨情况下在污水系统或污水管路4中的回流引起粪便和其它污水进入地下水中，在收集装置30中在连接管5’的开口处设有止回阀34，所述止回阀构成为在连接管5’中发生回流时关闭，使得没有排水能够从污水管路4进入收集装置30中。为了能够提高防止回流污水的安全性，同样在污水管5’的端部处设有另一止回阀8，所述另一止回阀建立了与污水管路4的连接。

所述收集装置30还包括土壤润湿单元35，污水能够经由土壤润湿单元35输送给较大的植物，例如树木3。在所示出的实施例中，在树木3的附近同样设有湿度传感器7，所述湿度传感器确定土壤湿度并且将其作为传感器数据传输给网关装置51。在一个实施例中能够可行的是，当树木3周围的土壤已经非常湿润时，能够阻断所述土壤润湿单元35。为此能够设有截止阀，所述截止阀能够经由执行器来控制。

在天线杆50上，除了所述网关装置51和天线52以外，还设有水量传感器53，所述水量传感器构成为用于，确定降水量。所述网关装置51与天线52通信地连接，以便能够将传感器数据传输给服务器装置60。

所述服务器装置60包括用于接收传感器数据的通信装置。此外，所述服务器装置60具有计算装置，借助所述计算装置能够分析和处理所述传感器数据。在所示出的实施例中提出，所述传感器数据用于给仿真模型确定参数或训练/学习仿真模型。例如，能够为每个元件，如排水沟主体10、40以及收集装置30提供仿真模型。

在一个实施例中，能够将仿真模型构成为简单的函数，例如多项式，其中利用仿真数据确定所述函数的参数，例如多项式的阶数和/或多项式的系数。在另一实施例中，仿真模型能够是人工神经网络或其它分类器。

还可行的是，获得关于排水系统1的功能的准确说明。例如，利用水位传感器33、45能够确定：所述排水系统的各个元件是否过载。也能够确定：还能够接收多少水。在此也能够考虑沉淀物传感器14、44的传感器数据，因为在收集装置30或排水沟主体10、40中存在沉积物的情况下，减少了要接收的水量。

能够经由通信装置将仿真数据和/或仿真模型的结果传输给移动终端设备61。为此，能够在服务器60上执行web服务器，所述移动终端设备61能够经由所述web服务器访问所述传感器数据或所述仿真模型的数据。所述移动终端设备61能够是智能电话或者也能够是pc、笔记本电脑或平板电脑。同样提出，在移动终端设备61上执行应用程序，所述应用程序经由api访问存储在服务器60上的数据。

因此可行的是，维修技术人员能够借助其智能电话61接收关于排水系统1的当前的和预测的数据，进而能够启动相应的维护措施。为此，能够在仪表板中显示所述传感器数据，其包括最重要的参数的清晰显示。此外可行的是，可以通知城市居民在特定地区中可能发生的洪水。此外可行的是，所述服务器60以推送消息的形式，例如以电子邮件，sms或其它消息的形式将警报消息发送给移动终端设备61的用户。

图2示出可行的排水沟主体10。在所示出的实施例中，所述排水沟主体10包括上部的排水沟元件18和下部的排水沟元件17。所述排水沟元件17、18截锥式地构成并且以镜像的方式彼此堆叠。所述排水沟元件17、18经由间隔元件19可松开地相互连接。多个排水沟元件一起形成排水沟主体10或排水沟10，所述排水沟主体或所述排水沟尤其通过排水沟壁元件15和排水沟顶盖元件16限界。在使用状态下，意即在埋入状态下，透水的膜，例如带包裹在排水沟主体10周围，以便能够保护排水沟主体免于进入土壤。

图3示出设置在底板70下方的排水沟主体10。所述底板70构成为可透水的。为此，设有垂直于地面伸展的穿过底板70的小孔。在所示出的实施例中，湿度传感器72设置在所述孔之一中。所述湿度传感器72还构成为用于确定：所述底板70的表面是否湿润。所述湿度传感器72构成为用于，将传感器数据传输给网关装置，例如网关装置51。

除了垂直于地面2的孔，所述底板70还具有纵向孔71，所述纵向孔平行于地面2伸展，并且具有约为底板70的2/3高度的直径。通过所述纵向孔71，一方面能够铺设电缆，而另一方面能够引导污水。

在底板70下方设置有排水沟主体10，所述排水沟主体基本上对应于图1和图2的排水沟主体10。图3的排水沟主体10具有温度传感器11和盐含量传感器12。所述温度传感器11可松开地固定在排水沟顶盖元件16的下侧上，例如利用夹紧连接来固定。所述盐含量传感器12可松开地固定在排水沟底部元件16’的上侧上，尤其利用夹紧连接来固定。

附图标记列表：

1排水系统

2地面

3植被/树木

4污水管路

5、5’、5”连接管路

6、6’、6”流量传感器

7湿度传感器

8止回阀

9底板

10排水沟主体

11、11’温度传感器

12盐含量传感器

13排水沟维护通道

14沉淀物传感器

15排水沟壁元件

16、16’排水沟顶盖元件/排水沟底部元件

17下部的排水沟元件

18上部的排水沟元件

19间隔元件

20雨水收集管

21雨水槽

30收集装置

31、31’温度传感器

32盐含量传感器

33水位传感器

34止回阀

35土壤润湿单元

40排水沟主体

41温度传感器

42盐含量传感器

43排水沟维护通道

44沉淀物传感器

45水位传感器

50天线杆

51网关

52天线

53水量传感器

60服务器

61移动终端设备

70底板

71纵向孔

72湿度传感器