基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)優(yōu)化問題探析

引 言

目前，現(xiàn)有的雨水收集處理裝置大多采用被動收集方式， 人們對雨水收集過程缺乏控制，因此如何有效的對現(xiàn)有傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)裝置進行優(yōu)化處理就顯得尤為重要。

本文針對現(xiàn)有傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)裝置的一些不足，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)優(yōu)化解決方案。此優(yōu)化方案利用自動化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、自動報警、診斷和維護等功能，進而實現(xiàn)“管理、控制、運行”一體化解決方案。

1 現(xiàn)有傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)缺陷分析

通過相關(guān)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)主要存在以下不足：

（1）需要組合使用。在資源利用過程中會造成大量人力、物力、財力的投入，但收效甚微。

（2）對雨水的處理過程較為粗略。以物理處理方式為主，以微少化學(xué)處理流程為輔，并且處理后水質(zhì)監(jiān)測裝置較少，因此會造成水中總會有微量化學(xué)藥劑的存在，會產(chǎn)生一定的副作用。

（3）對水資源缺乏細(xì)致的分類。一套流程處理不同的水質(zhì)，就會造成處理過程嚴(yán)謹(jǐn)化缺失，水質(zhì)凈化的指標(biāo)保證體系缺乏制度化的規(guī)定。

針對現(xiàn)有傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)裝置存在的一些不足，本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)優(yōu)化解決方案。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將多種傳感采集模塊與雨水收集系統(tǒng)裝置相結(jié)合， 組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過多種傳感器技術(shù)（如污染物濃度傳感器、水位監(jiān)測傳感器等）完成收集區(qū)域內(nèi)雨水污染程度和降雨量的監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進行后續(xù)信息處理 ；采用分級處理機制，根據(jù)雨水的污染程度和降雨量將其劃分為四個等級 ：正常情況、輕度污染情況、重度污染情況以及暴雨情況，制定不同的雨水處理措施，實現(xiàn)對雨水資源的高效利用。

根據(jù)《城市雨水徑流復(fù)合介質(zhì)多級過濾技術(shù)研究》中關(guān)于雨水所含物質(zhì)鑒定實驗，水質(zhì)以及其用途的劃分標(biāo)準(zhǔn)如表 1 所列。

3.1 變被動收集為智能化收集 

基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)優(yōu)化方案利用多種傳感采集 模塊與雨水收集系統(tǒng)裝置相結(jié)合，組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通 過多種傳感器技術(shù)（如污染物濃度傳感器、水位監(jiān)測傳感器 等）完成收集區(qū)域內(nèi)雨水污染程度和降雨量的監(jiān)測，并將監(jiān)測 數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心進行后續(xù)信息 處理。與傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)相比較，優(yōu)化方案在收集雨水的 同時實現(xiàn)了雨水相關(guān)參數(shù)的檢測分析，并根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)參量 實現(xiàn)了雨水的智能化分級處理機制，改變了過去被動式的集水、 排水模式。 

3.2 收集效率的提高 

基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)優(yōu)化方案采用分級處理機制， 利用多傳感器處理技術(shù)，根據(jù)雨水的污染程度和降雨量將其 劃分為四個等級 ：正常情況、輕度污染情況、重度污染情況 以及暴雨情況，制定不同的雨水處理措施，從而提高雨水收 集處理效率和質(zhì)量，提高雨水凈化強度。

正常情況下無需開動閥門開關(guān)，過濾后將進入蓄水區(qū) ； 當(dāng)出現(xiàn)輕度污染情況時，過濾裝置將開啟二層過濾網(wǎng)閥門，兩 次過濾后再進入儲蓄區(qū)域 ；如果出現(xiàn)重度污染情況，就將雨 水直接排入廢水管道 ；要是遇到暴雨情況，就需要進行緊急 處理，收集到的雨水會直接進入蓄水區(qū) 2，等水位下降時，再 進行上述步驟。 

3.3 增加數(shù)據(jù)維護功能 

由于傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)中未結(jié)合智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，眾多有 關(guān)降雨量及雨水總雜質(zhì)含量的數(shù)據(jù)未能通過技術(shù)手段保留下 來。系統(tǒng)優(yōu)化方案可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特性，將得到的雨水 收集數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，后續(xù)還可以對數(shù)據(jù)進行進一步 的挖掘和研究，如預(yù)測未來雨水含量走勢及通過分析雨水中所 含雜質(zhì)的比例對環(huán)境治理提出合理建議。 

3.4 有利于可持續(xù)發(fā)展

與傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)相比，引入新技術(shù)設(shè)備之后，雖然 單個系統(tǒng)成本有所提高，但是從社會效益及長期成本控制的角 度來看，技術(shù)革新與設(shè)備改進是可持續(xù)發(fā)展的必要選擇。如 果收集到的雨水水質(zhì)較好，通過過濾即可完成雨水的處理， 其處理成本比較低，每立方米約為 1 元。這就與普通的生活 廢水等污水的處理形成了鮮明的對比，后者每立方米的處理 成本為 3 ～ 5 元。所以，基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)優(yōu)化方案 將大大減少重復(fù)性的人力、物力操作，節(jié)約了人力物力成本。 

3.5 提高雨水使用便利性 

基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)擴大了處理后雨水的使用范 圍。通過傳統(tǒng)的物理過濾方法及化學(xué)物質(zhì)的分步反應(yīng)，雨水 中的一些有害物質(zhì)和雜質(zhì)以沉淀的形式被分離出去，使得處理 后雨水的各項指標(biāo)在可用水質(zhì)的指標(biāo)范圍之內(nèi)。雨水使用具體 可以分為室內(nèi)用水和戶外用水兩大類。室內(nèi)用水主要用于沖洗 廁所、澆花及清潔用具；戶外用水主要用于室外綠化園地灌溉、 洗車及夏季街道灑水降溫等。除此之外，將基于物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化 之后的雨水收集系統(tǒng)運用于城市雨水收集環(huán)節(jié)，結(jié)合其通用功 能（凈化、滲透），促進路面雨水通過地下管道排入沿途大型 蓄水池或通過滲透作用補充地下水，以此來維持自然生態(tài)平衡 的活水循環(huán)，為實現(xiàn)生態(tài)小區(qū)和生態(tài)城市奠定了堅實的基礎(chǔ)。 

4 結(jié) 語

本文作者針對現(xiàn)有傳統(tǒng)雨水收集系統(tǒng)裝置的一些不足， 提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的雨水收集系統(tǒng)解決方案，詳細(xì)分析了 其優(yōu)化結(jié)果，可對今后雨水收集利用項目的開展提供借鑒，具 有一定的積極意義。