智慧城市楼顶水电一体化处理装置的制作方法

本发明属于风力发电和智慧城市领域以及城市减灾领域，具体涉及一种智慧城市楼顶水电一体化处理装置。

背景技术：

智慧城市除了需要把新一代信息技术充分运用之外，城市建筑是重要的构成部分，城市建筑的生态性也是非常重要的。目前有很多的生态建筑，这些生态建筑在建筑理念上注重环保、节能和舒适性，但是除了建筑本身，对于建筑的利用也是智慧城市需要研究的范畴。如何能够确保将自然气候充分利用，避免城市内涝等都需要进行研究。避免城市内涝不仅需要在海绵城市概念中的下水体系进行研究，还可以对落到底面雨水的多少进行控制。同时在台风季的时候，智慧城市也应该适度的在不过多破坏平衡的情况下利用台风，从而可以将台风等恶劣天气对于人类生产生活的影响降到最低。中国专利cn108915028a公开了一种智慧城市景观用水力发电装置，其通过设置景观和水力发电装置，实现了对雨雪的充分利用，但是该装置的景观用途大于能源和灾害缩减用途，并没有充分发挥生态建筑的功能。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提出一种智慧城市楼顶水电一体化处理装置。通过设置与楼顶同宽同长的雨雪收集板，将楼顶的雨雪进行收集，避免了雨雪过多的通过楼顶流到地上而增加地面上出现城市内涝的情况，同时通过小型的风电、水电和太阳能装置将楼顶作为小型的能源产生区域，可以增加智慧城市的景观，同时还能补充楼宇所用电力。

通过如下技术手段实现：

一种智慧城市楼顶水电一体化处理装置，包括机舱、风电叶片、塔架、除冰部件、雨雪收集部件、水体处理部件和辅助部件。

所述塔架的底部与楼顶固接，顶部设置有所述机舱，风电叶片设置在机舱上，在机舱上设置有风向调节部件，所述塔架、机舱和叶片设置有多套，均布排列在楼顶，所述塔架均为中空结构。

所述除冰部件包括机舱位置固定部件、叶片位置固定部件，除冰支架、除冰转轴和除冰凹镜；所述机舱位置固定部件包括支撑旋转轴和机舱卡条，所述支撑旋转轴一端设置在塔架外侧壁的顶端，另一端与所述机舱卡条以垂直的方式连接，所述机舱卡条能够在竖直平面内在180︒范围内以支撑旋转轴为轴转动（即竖直向上至竖直向下的方向），所述叶片位置固定部件包括旋转凸块和叶片卡条，所述旋转凸块设置在机舱外壁靠近风电叶片的位置，所述叶片卡条一端与所述旋转凸块固接，并且所述叶片卡条能够在竖直平面内在竖直和水平的90︒范围内以旋转凸块为轴转动（即竖直向上和水平向右的方向），所述除冰支架的一端设置在与叶片位置固定部件相对一侧下部的塔架的外壁上，另一端设置有所述除冰转轴，在除冰转轴上固接所述除冰凹镜，所述除冰转轴为球体，在除冰支架上设置有用于容置所述除冰转轴的半球体的支撑转动部件，实现除冰转轴能够带动除冰凹镜多角度转动，所述除冰凹镜为球形内凹的镜面结构，且镜面设置在内凹处。

在除冰部件的下部设置有雨雪收集部件，所述雨雪收集部件包括雨雪收集板、雨水入口通道和太阳能板；所述雨雪收集板横置在多个塔架之间，所述雨雪收集板为高强度玻璃材质，在与每个塔架相接处设置有向下凹的所述雨水入口通道，所述雨水入口通道将雨雪收集板上部与塔架内部连通，在雨雪收集板底部设置有所述太阳能板。

所述水体处理部件整体设置在每个塔架内部，包括水体入口、水力发电轴、水力发电机、水力叶片、石英砂过滤吸附层、活性炭过滤吸附层、非晶合金过滤吸附层和塔架水体出口；所述水体入口设置在塔架的一侧壁上并与所述雨水入口通道连通，所述水力发电轴竖直设置在塔架内部中央，在水力发电轴上均布有多排所述水力叶片，在水力发电轴的顶端连接有所述水力发电机，所述水力叶片以及所述水力发电轴的整体直径小于等于所述塔架的内径；在水力发电轴的下部通过多层不锈钢网从上到下依次分割出石英砂过滤吸附层、活性炭过滤吸附层和非晶合金过滤吸附层，所述石英砂过滤吸附层充设有石英砂颗粒，所述活性炭过滤吸附层充设有活性炭颗粒，所述非晶合金过滤吸附层充设有非晶合金颗粒；在非晶合金过滤吸附层下部的所述塔架的侧壁上开设有所述塔架水体出口。

所述辅助部件包括储水箱部件、融雪部件和霓虹照明部件。

所述储水箱部件包括储水箱、储水箱入水通道和消毒器，所述储水箱以卡接的方式卡接在塔架底部的外侧壁上，所述储水箱入水通道一端与所述塔架水体出口，另一端与储水箱内部连通，在储水箱内设置有所述消毒器。

所述融雪部件设置在储水箱上部，包括融雪凹镜和凹镜转轴，所述凹镜转轴为球形转轴，所述融雪凹镜设置在凹镜转轴上且能够以凹镜转轴为轴多角度转动，所述融雪凹镜与所述除冰凹镜的设置方式相同。

所述霓虹照明部件包括拼接而成的玻璃基板和led发光部件；所述拼接而成的玻璃基板设置在所述塔架的外壁上，在每块拼接而成的玻璃基板内设置凹槽，所述凹槽用于承接所述led发光部件。

作为优选，所述辅助部件还包括控制部件，所述控制部件包括蓄电池、电控模块、存储模块和信号传输模块；所述蓄电池与所述水力发电机、机舱、太阳能板、电控模块、存储模块和信号传输模块电连接，所述电控模块用于根据内设程序或信号传输模块传送的信号对机舱位置固定部件、叶片位置固定部件、除冰转轴、凹镜转轴、塔架水体出口和led发光部件进行控制，所述存储模块用于存储内置程序和数据，所述信号传输模块用于通过无线或有线通信的方式与外部智能终端设备进行信息连通。

作为优选，所述智能终端设备为个人pc、智能手机和/或平板电脑等。

作为优选，在机舱顶部或塔架顶部的侧部设置有避雷针。

作为优选，在雨雪收集板的边部设置有向上突起的边部。

作为优选，在塔架水体出口下方的塔架内部横置有水处理部件底板，且所述水处理部件底板倾斜设置，倾斜的方式为靠近塔架水体出口一端为较低端。

作为优选，所述消毒器为紫外消毒灯或囊包包裹的水体消毒剂。

作为优选，所述储水箱底部设置有出水管道，所述出水管道与楼宇内设置的出水口连通，且在出水管道上设置有出水开关。

本发明的技术效果在于：

通过在楼顶设置密排的小微型风力发电机，配合横置的雨雪收集板，可以将楼顶的风动能进行收集，同时在台风季到来的时候，可以通过遍布楼顶的风力发电机将台风的风动能进行转化，从而将台风的风力进行适度的减小，从而弱化了台风对于城市的过大影响。而台风季的时候会带来大量的雨水，容易造成城市内涝，通过遍布楼顶的雨雪收集板，可以将与楼体同面积（或更大面积）的雨水进行收集处理再利用，从而将掉落到地面的雨水的数量得到极大的减小，从而在避免了城市内涝的同时还在初期即进行了雨水的收集处理和应用。

通过设置凹镜面，可以通过聚集反射太阳光，从而当风电叶片产生一定的结冰情况的时候，通过机舱位置固定部件和叶片位置固定叶片将机舱和叶片固定在特定位置后，转动除冰转轴，将凹镜聚集反射的太阳光的焦点在叶片上上下移动，从而通过这样的热量传递将叶片上的冰层融化去除。这样的除冰方式相较现有电阻丝和空心叶片的除冰方式而言，可靠性强（不会由于电阻丝的老化而丧失加热功能），并且除冰全面（不会由于空心叶片部分空心而导致根部区域无法除冰现象的发生），虽然除冰效率会相对低下，但是在除冰的过程中不会耗费大量的能源，可以实现相对长时间的慢速除冰，除冰效果好。

类似的，通过设置融雪凹镜，可以对雨雪收集板底部进行加热，达到对雨雪收集板上部雪进行加快融化的效果（避免融雪后结冰而对雨雪收集板造成破坏情况的发生）。

由于为了强化风动能的收集，塔架相对楼顶还有一定的高度，因此通过在塔架内设置水力叶片，通过将雨雪收集板中收集到的水体流入到塔架内部时水体拥有的势能而对水力叶片造成转动，从而对水体的势能进行能量收集，补充风力发电的电力。更为主要的，通过设置多排的水力叶片，将水体降落到石英砂过滤吸附层上表面的不锈钢网的冲击力得到了转化，而避免了水体对网和石英砂等物料的长期冲击而造成部件损坏情况的发生。从而在不增加过多成本的情况下将水体势能变害为利，既产生了一部分电能，同时还大大减少了易损部件的更换频率。

通过浸泡的方式设置石英砂颗粒、活性炭颗粒和非晶合金颗粒对水体进行处理，石英砂颗粒将雨水或雪水中的微尘过滤吸附，活性炭颗粒将水体中可能存在的可溶性的有害硫氧化物或氮氧化物进行吸附，非晶合金颗粒进一步的吸附水体中的硫氧化物、氮氧化物、有机物等有害物质，从而对雨水和雪水在落地初期即进行了强化处理（如果采用下水管道收集雨水雪水之后，其水体受到了地面其他污染物的富集，其处理难度大大增加），整体上减少了水处理的成本。

附图说明

图1为本发明的智慧城市楼顶水电一体化处理装置的结构示意图。

图2为部分塔架内部剖视的结构示意图。

其中：11-机舱，12-风电叶片，13-机舱位置固定部件，14-叶片位置固定部件，15-塔架，16-霓虹照明部件，17-雨雪收集板，18-雨水入口通道，19-太阳能板，21-除冰支架，22-除冰转轴，23-除冰凹镜，31-水力发电轴，32-水力发电机，33-水力叶片，34-石英砂过滤吸附层，35-活性炭过滤吸附层，36-非晶合金过滤吸附层，41-储水箱，42-储水箱入水通道，51-融雪凹镜，52-凹镜转轴。

具体实施方式

实施例1

结合附图进行进一步说明：如图1和图2所示的智慧城市楼顶水电一体化处理装置，包括机舱11、风电叶片12、塔架15、除冰部件、雨雪收集部件、水体处理部件和辅助部件。

所述塔架的底部与楼顶固接，顶部设置有所述机舱，风电叶片设置在机舱上，在机舱上设置有风向调节部件，所述塔架、机舱和叶片设置有多套（本实施例为15套），均布排列在楼顶，所述塔架均为中空结构。

在本实施例，楼顶布设有3排，每排5个的风电部件（塔架、机舱和叶片），其中风电部件为小型风力发电机，其中塔架高度为10米，每个叶片长度为1.2米，功率为1.5kw，同排相邻风力发电机的间隔为2.5米。

本实施例在机舱顶部设置有避雷针。当然了更为可用的可以在将避雷针连接线与电力分配模块电连接，将雷电进行降压收集，但是本实施例没有采用这样的设置。

如图1所示，所述除冰部件包括机舱位置固定部件13、叶片位置固定部件14，除冰支架21、除冰转轴22和除冰凹镜23；所述机舱位置固定部件包括支撑旋转轴和机舱卡条，所述支撑旋转轴一端设置在塔架外侧壁的顶端，另一端与所述机舱卡条以垂直的方式连接，所述机舱卡条能够在竖直平面内在180︒范围内以支撑旋转轴为轴转动（即竖直向上至竖直向下的方向），所述叶片位置固定部件包括旋转凸块和叶片卡条，所述旋转凸块设置在机舱外壁靠近风电叶片的位置，所述叶片卡条一端与所述旋转凸块固接，并且所述叶片卡条能够在竖直平面内在竖直和水平的90︒范围内以旋转凸块为轴转动（即竖直向上和水平向右的方向），所述除冰支架的一端设置在与叶片位置固定部件相对一侧下部的塔架的外壁上，另一端设置有所述除冰转轴，在除冰转轴上固接所述除冰凹镜，所述除冰转轴为球体，在除冰支架上设置有用于容置所述除冰转轴的半球体的支撑转动部件，实现除冰转轴能够带动除冰凹镜多角度转动，所述除冰凹镜为球形内凹的镜面结构，且镜面设置在内凹处。

如图1所示，左端的风力发电机的机舱位置固定部件转动到上部竖直方向，即可卡住机舱（在机舱的另一个方向还有一套机舱位置固定部件，反向向上转动），其叶片位置固定部件转动为水平方向，即可卡住叶片（即机舱的另一面还有一套叶片位置固定部件，也从上向下转动到水平位置，将叶片向另一个方向转动的可能卡住）。在图1的右端的风力发电机的机舱位置固定部件和叶片位置固定部件即为释放状态，机舱位置固定部件在不工作的时候竖直向下，叶片位置固定部件在不工作的时候竖直向上。

如图1所示，在除冰部件的下部设置有雨雪收集部件，所述雨雪收集部件包括雨雪收集板17、雨水入口通道18和太阳能板19；所述雨雪收集板横置在多个塔架之间，所述雨雪收集板为高强度玻璃材质，在与每个塔架相接处设置有向下凹的所述雨水入口通道，所述雨水入口通道将雨雪收集板上部与塔架内部连通，在雨雪收集板底部设置有所述太阳能板。

如图1所示，在雨雪收集板的边部设置有向上突起的边部。

本实施例的雨雪收集板的底部通过多根高强度不锈钢筋与楼顶固接以强化其稳定性。

如图2所示，所述水体处理部件整体设置在每个塔架内部，包括水体入口、水力发电轴31、水力发电机32、水力叶片33、石英砂过滤吸附层34、活性炭过滤吸附层35、非晶合金过滤吸附层36和塔架水体出口；所述水体入口设置在塔架的一侧壁上并与所述雨水入口通道连通，所述水力发电轴竖直设置在塔架内部中央，在水力发电轴上均布有多排所述水力叶片，在水力发电轴的顶端连接有所述水力发电机，所述水力叶片以及所述水力发电轴的整体直径小于等于所述塔架的内径；在水力发电轴的下部通过多层不锈钢网从上到下依次分割出石英砂过滤吸附层、活性炭过滤吸附层和非晶合金过滤吸附层，所述石英砂过滤吸附层充设有石英砂颗粒，所述活性炭过滤吸附层充设有活性炭颗粒，所述非晶合金过滤吸附层充设有非晶合金颗粒；其中石英砂颗粒和活性炭颗粒都是市购粒径分别为35mm和30mm的颗粒，非晶合金颗粒为市购的多孔处理后的铁基水处理吸附用非晶合金颗粒。在非晶合金过滤吸附层下部的所述塔架的侧壁上开设有所述塔架水体出口。

在塔架水体出口下方的塔架内部横置有水处理部件底板，且所述水处理部件底板倾斜设置，倾斜的方式为靠近塔架水体出口一端为较低端。

如图2所示，所述辅助部件包括储水箱部件、融雪部件和霓虹照明部件。

所述储水箱部件包括储水箱41、储水箱入水通道42和消毒器，所述储水箱以卡接的方式卡接在塔架底部的外侧壁上，所述储水箱入水通道一端与所述塔架水体出口，另一端与储水箱内部连通，在储水箱内设置有所述消毒器。

所述消毒器为紫外消毒灯。

所述储水箱底部设置有出水管道，所述出水管道与楼宇内设置的出水口连通，且在出水管道上设置有出水开关，从而可以实现在楼宇内部直接使用处理后的雨雪水体。

所述融雪部件设置在储水箱上部，包括融雪凹镜51和凹镜转轴52，所述凹镜转轴为球形转轴，所述融雪凹镜设置在凹镜转轴上且能够以凹镜转轴为轴多角度转动，所述融雪凹镜与所述除冰凹镜的设置方式相同。

所述霓虹照明部件包括拼接而成的玻璃基板和led发光部件；所述拼接而成的玻璃基板设置在所述塔架的外壁上，在每块拼接而成的玻璃基板内设置凹槽，所述凹槽用于承接所述led发光部件（图中未示出）。

本实施例的所述辅助部件还包括控制部件，所述控制部件包括蓄电池、电控模块、存储模块和信号传输模块；所述蓄电池与所述水力发电机、机舱、太阳能板、电控模块、存储模块和信号传输模块电连接，所述电控模块用于根据内设程序或信号传输模块传送的信号对机舱位置固定部件、叶片位置固定部件、除冰转轴、凹镜转轴、塔架水体出口和led发光部件进行控制，所述存储模块用于存储内置程序和数据，所述信号传输模块用于通过无线或有线通信的方式与外部智能终端设备进行信息连通。其中信号传输模块为市购的q3086无线wifi模块，蓄电池为c10硫酸铁锂蓄电池，电控模块是开关式电控模块集成中央处理器，存储模块为闪存1g存储模块，在安装之前将预定程序存储在存储模块中。所述智能终端设备为智能手机。