雨水發(fā)電及土壤回灌照明裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種城市能源保護及利用領(lǐng)域，尤其是發(fā)明一種利用雨水發(fā)電及土壤回灌照明裝置。

背景技術(shù)：

目前，近年來，由于地面水源污染及人們大量開采地下水,因此使地下水資源急劇減少、地下水位逐年降低。區(qū)域性地下水位下降導(dǎo)致海水入侵、耕地鹽堿化、植被干枯和荒漠化等自然災(zāi)害。另外城市區(qū)域硬地化，地表徑流增加，參與自然循環(huán)地下水量大大減少。地下水不能及時得到補充，使得城市地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，地下儲水空間缺乏水體的支撐而萎縮，使土壤中的土石層在重力作用下往下沉，使地面建筑工程出現(xiàn)安全隱患；在雨季，由于降水儲水漏斗的減少，致使地下水資源不斷減少，直至枯竭。同時，由于城市路面硬化、不滲水，造成嚴重的洪澇災(zāi)害。雨水白白流走既增加了排洪排澇的壓力，又使得大量水資源浪費。為了合理利用降水能源，我們應(yīng)該居安思危，提出合理的集水、節(jié)水措施，保護城市地下水資源具有重要意義。

利用大氣降水進行發(fā)電，將其電能供應(yīng)路燈照明。其中國內(nèi)的發(fā)電路燈多數(shù)是利用風能源及太陽光能源的，例如中國專利2016100086073“一種自發(fā)電路燈”是利用太陽能進行發(fā)電照明的。中國專利2014108194132“一種新型風力渦輪發(fā)電路燈”是利用風能進行發(fā)電。中國專利是利用2014106150801“一種基于風光一體發(fā)電路燈的供電電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電的方法”是利用風能和太陽能兩種能源進行發(fā)電。風能和太陽能是當前自動發(fā)電的主要能源，但是利用雨水進行發(fā)電的裝置鮮有發(fā)現(xiàn)，因此，利用下雨的勢能進行自發(fā)發(fā)電是本發(fā)明的重要特點。

關(guān)于土壤水分回灌裝置的研究，國內(nèi)專利多數(shù)是地下水的回灌裝置，例如中國專利2014104654283“智能型地下水抽取及回灌裝置”，該專利是利用地下水進行抽取和回灌的裝置，研究對象是地下水，對于雨水的利用沒有涉及。對于土壤的回灌裝置研究較少，尤其是利用雨水向土壤中回灌裝置鮮有發(fā)現(xiàn)。因此，利用發(fā)電后的雨水進行土壤回灌保護地下水資源是本發(fā)明的另外一重要特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雨水發(fā)電及土壤回灌照明裝置，該裝置不僅節(jié)約水資源，還可以節(jié)約產(chǎn)電能，保護地下水資源，同時該發(fā)明本身是照明裝置，不會影響占地面積，一舉多得，該發(fā)明原理簡單，實用性強。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種雨水發(fā)電及土壤回灌照明裝置，包括固定于地面上的照明底座，照明底座上固定安裝有豎直設(shè)置的支撐桿，支撐桿頂部設(shè)置有上部開口的圓弧形集水裝置，集水裝置外側(cè)面上安裝有照明裝置，支撐桿內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)中由上至下依次設(shè)置有雨水過濾器、水位傳感器、u型排水管路、水力發(fā)電裝置和控制及儲電裝置；支撐桿與照明底座連接處側(cè)面設(shè)置有與支撐桿內(nèi)部輸水管路聯(lián)通的灌溉裝置，支撐桿中空結(jié)構(gòu)底部聯(lián)通至地面，支撐桿中空結(jié)構(gòu)中的輸水管路的末端與延伸至地面以下的土壤中的回灌裝置連通。

所述集水裝置為圓弧形槽溝，其底部有排水口，排水口處設(shè)置雨水過濾器。集水裝置的形狀是圓弧形，以增大其表面積，確保收集足夠多的雨水，雨水在重力作用下流入雨水過濾裝置。

所述雨水過濾器與u型排水管路上端口相連通，且連接處設(shè)置有輸水開關(guān)。雨水過濾器主要過濾雨水中的泥沙顆粒等雜物。u型排水管路降低雨水的指向性，確保雨水能夠準確流入水力發(fā)電裝置，防止雨水流出水力發(fā)電裝置，影響雨水正常發(fā)電。

所述u型排水管路的末端與水力發(fā)電裝置相對應(yīng)，且兩者之間有間隔。水力發(fā)電裝置水流經(jīng)過發(fā)電機進行發(fā)電，將水流的動能轉(zhuǎn)換成電能，確保所發(fā)的電能能夠滿足照明的需求。

所述水力發(fā)電裝置和控制及儲電裝置通過導(dǎo)電線路連接?？刂萍皟﹄娧b置根據(jù)傳感器的變化發(fā)出信號，實現(xiàn)對其它裝置的控制，同時對發(fā)電裝置發(fā)的電能進行儲存，供應(yīng)照明裝置所使用的電能。

所述控制及儲電裝置通過導(dǎo)電線路分別與照明裝置、光感應(yīng)傳感器、水位傳感器、輸水開關(guān)、灌溉裝置、回灌裝置和濕度傳感器相連。水位傳感器主要根據(jù)雨水水位高低調(diào)節(jié)u形管道的開關(guān)，當水位高時，將兩個u形管道都打開，調(diào)節(jié)u型管道的雨水量；當水位低時，關(guān)閉開關(guān)，減少管道內(nèi)的水量。

所述地面下部土壤中的回灌裝置的旁邊設(shè)置有濕度傳感器。土壤濕度傳感器監(jiān)測土壤中水分的變化，基于觀測數(shù)據(jù)發(fā)出信號，調(diào)節(jié)回灌裝置或者灌溉裝置中水量大小，向土壤中進行灌溉或者回灌，保持土壤中水分的穩(wěn)定性。

回灌裝置到達地下0.4m以下土壤輸水管路，根據(jù)深部土壤中水分的多少，調(diào)節(jié)水量，向深部土壤中進行灌溉，確保深部土壤含水量處于正常狀態(tài)。

所述水力發(fā)電裝置的出水口與中空結(jié)構(gòu)中的輸水管路連通，輸水管路分別與灌溉裝置和回灌裝置連接。灌溉裝置根據(jù)地表0.4m以上的土壤含水的多少，調(diào)節(jié)灌溉水量，確保地表上種植的植物正常生長。

所述照明裝置上設(shè)有光感應(yīng)傳感器開關(guān)。照明裝置在夜晚通電后能夠照明馬路邊事物；光感應(yīng)傳感器開關(guān)根據(jù)外界的光線強度發(fā)出信號，將照明裝置電路接通或者關(guān)閉，在白天時將照明電路關(guān)閉，在夜晚時將照明電路開通。

照明裝置支撐桿主要支撐雨水收集裝置和照明裝置的重量，要求支撐桿有足夠的高度，確保照明裝置照明周圍一定距離的事物。

所述照明底座通過固定螺母固定于土壤中，確保照明裝置的穩(wěn)定性，保障路人的生命安全。

本發(fā)明的有益效果是，利用積水裝置收集雨水能源，結(jié)合控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)流出雨水量，通過雨水過濾裝置將雨水過濾，結(jié)合u型排水管道裝置，增加雨水流動的指向性，確保雨水準確流入發(fā)電裝置，實現(xiàn)雨水的發(fā)電功能。發(fā)電完成后的雨水通過控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，選擇灌溉裝置或回灌裝置，將發(fā)電后的水進行灌溉或者回灌，保持土壤中水分的穩(wěn)定性，防治地下水下降，保障地下水資源。該裝置不僅節(jié)約水資源，還可以節(jié)約產(chǎn)電能，保護地下水資源，同時該發(fā)明本身是照明裝置，不會影響占地面積，一舉多得，該發(fā)明原理簡單，實用性強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是控制及儲電裝置示意圖；

其中1.照明裝置，2.光感應(yīng)傳感器，3.雨水過濾器，4.水位傳感器，5.u型排水管路，6.水力發(fā)電裝置，7.控制及儲電裝置，701.照明控制線路，702.發(fā)電控制線路，703.水位控制線路，704.灌溉控制線路，705.回灌控制線路，8.濕度傳感器，9.照明底座，10.固定螺母，11.土壤，12.回灌裝置，13.輸水管路，14.灌溉裝置，15.支撐桿，16輸水開關(guān)，17.集水裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

如圖1、圖2所示，雨水發(fā)電及土壤回灌照明裝置，包括固定于地面上的照明底座9，照明底座9通過固定螺母10固定于土壤11中，確保照明裝置1的穩(wěn)定性，保障路人的生命安全。

照明底座9上固定安裝有豎直設(shè)置的支撐桿15，照明裝置支撐桿15主要支撐集水裝置17和照明裝置1的重量，要求支撐桿15有足夠的高度，確保照明裝置1照明周圍一定距離的事物。

支撐桿15頂部設(shè)置有上部開口的圓弧形集水裝置17，集水裝置17為圓弧形槽溝，其底部有排水口，排水口處設(shè)置雨水過濾器3，雨水過濾器3為網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。集水裝置17的形狀是圓弧形，以增大其表面積，確保收集足夠多的雨水，雨水在重力作用下流入雨水過濾器3。

集水裝置17外側(cè)面上安裝有照明裝置1，照明裝置1上設(shè)有光感應(yīng)傳感器2。照明裝置1在夜晚通電后能夠照明馬路邊事物；光感應(yīng)傳感器2根據(jù)外界的光線強度發(fā)出信號，將照明裝置1電路接通或者關(guān)閉，在白天時將照明電路關(guān)閉，在夜晚時將照明電路開通。

支撐桿15內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)中由上至下依次設(shè)置有雨水過濾器3、水位傳感器4、u型排水管路5、水力發(fā)電裝置6和控制及儲電裝置7。

雨水過濾器3與u型排水管路5上端口相連通，且連接處設(shè)置有輸水開關(guān)16，輸水開關(guān)為電動開關(guān)，由控制及儲電裝置7控制。雨水過濾器3主要過濾雨水中的泥沙顆粒等雜物。u型排水管路5降低雨水的指向性，確保雨水能夠準確流入水力發(fā)電裝置6，防治雨水流出發(fā)電裝置6，影響雨水正常發(fā)電。

u型排水管路5的末端與水力發(fā)電裝置6相對應(yīng)，且兩者之間有間隔。水力發(fā)電裝置6水流經(jīng)過發(fā)電機進行發(fā)電，將水流的動能轉(zhuǎn)換成電能，確保所發(fā)的電能能夠滿足照明的需求。

水力發(fā)電裝置6和控制及儲電裝置7通過導(dǎo)電線路連接?？刂萍皟﹄娧b置7根據(jù)傳感器的變化發(fā)出信號，實現(xiàn)對其它裝置的控制，同時對水力發(fā)電裝置6發(fā)的電能進行儲存，供應(yīng)照明裝置1所使用的電能。

水力發(fā)電裝置6的出水口與中空結(jié)構(gòu)中的輸水管路13連通，輸水管路13分別與灌溉裝置14和回灌裝置12連接。

控制及儲電裝置7通過導(dǎo)電線路分別與照明裝置1、光感應(yīng)傳感器2、水位傳感器4、輸水開關(guān)16、灌溉裝置14、回灌裝置12、濕度傳感器8相連。

水位傳感器4主要根據(jù)雨水水位高低調(diào)節(jié)u形管道的輸水開關(guān)16，當水位高時，將兩個u形管道都打開，調(diào)節(jié)u型管道的雨水量；當水位低時，關(guān)閉開關(guān)，減少管道內(nèi)的水量。

支撐桿15與照明底座9連接處側(cè)面設(shè)置有與支撐桿15內(nèi)部輸水管路13聯(lián)通的灌溉裝置14，灌溉裝置14位于地面以上，灌溉裝置包括輸水管和設(shè)置于其上的電動閥門，電動閥門由控制及儲電裝置7控制。灌溉裝置14根據(jù)地表深度0.4m以上的土壤含水的多少，調(diào)節(jié)灌溉水量，確保地表上種植的植物正常生長。

支撐桿中空結(jié)構(gòu)底部聯(lián)通至地面，支撐桿中空結(jié)構(gòu)中的輸水管路13的末端與延伸至地面以下的土壤中的回灌裝置12連通，回灌裝置12主要包括延伸至土壤中的輸水管，輸水管上設(shè)置有電動開關(guān)，電動開關(guān)由控制及儲電裝置7控制，輸水管上設(shè)置多個出水孔。回灌裝置12到達地下0.4m以下土壤輸水管路，根據(jù)深部土壤中水分的多少，調(diào)節(jié)水量，向深部土壤中進行灌溉，確保深部土壤含水量的處于正常狀態(tài)。

地面下部土壤中的回灌裝置12的旁邊設(shè)置有濕度傳感器8。土壤濕度傳感器8監(jiān)測土壤中水分的變化，基于觀測數(shù)據(jù)發(fā)出信號，調(diào)節(jié)回灌裝置或者灌溉裝置中水量大小，向土壤中進行灌溉或者回灌，保持土壤中水分的穩(wěn)定性。

在使用該裝置時，首先將該裝置通過照明底座9，使用固定螺母10將其固定于土壤11中，通過支撐管15的支撐，照明裝置1能夠正常照明，集水裝置17能夠收集足夠多的雨水。

當下雨時候，雨水經(jīng)過集水裝置17后，在重力的作用下，流入雨水過濾器3，經(jīng)過雨水過濾器3的過濾后，濾掉雨水中的雜質(zhì)，進入u型排水管路5，在u型排水管路5的作用下，使雨水的流速穩(wěn)定，確保雨水能夠準確流入水力發(fā)電裝置6。當下雨量過大時，通過水位傳感器4可以監(jiān)測過濾后的雨水水位，當超過雨水量最大閾值時，經(jīng)過控制及儲電裝置7中的水位控制線路703發(fā)生信號，打開輸水開關(guān)16，加快u型排水管路5中雨水的流量。雨水流入水力發(fā)電裝置6后，經(jīng)過控制及儲電裝置7中發(fā)電控制線路702發(fā)出信號，控制水力發(fā)電裝置6進行雨水發(fā)電，水力發(fā)電裝置6發(fā)電后電能在控制及儲電裝置7中進行儲能。當夜晚時，通過光感應(yīng)傳感器2感應(yīng)外界的光線強度，當光強度低于最小閾值時，控制及儲電裝置7通過照明控制線路701發(fā)出信號將照明裝置1打開，控制及儲電裝置7的電能供應(yīng)照明裝置1照明，滿足路邊正常的照明需求。

雨水在水力發(fā)電裝置6發(fā)電后，經(jīng)過輸水管路13輸送，雨水流入灌溉裝置14和土壤11中。根據(jù)濕度傳感器8在地表0.4m以上土壤11中水分的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，控制及儲電裝置7通過灌溉控制線路704發(fā)出信號，調(diào)節(jié)雨水流入灌溉裝置14的流量，對地表生長的植物進行灌溉，滿足植物正常生長需求。根據(jù)濕度傳感器8在地表深度0.4m以下土壤11中水分的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，控制及儲電裝置7通過回灌控制線路705發(fā)出信號，調(diào)節(jié)回灌裝置12中雨水量，對地表深度0.4m以下的土壤11進行回灌，確保土壤11中水分的正常，以達到保護地下水的目的。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。