Техническое решение интеллектуальной системы управления циркуляцией воды экологической усадьбы Hebei Tianqi

1. Обзор проекта 

1.1 История и концепция проекта

Руководствуясь концепциями построения экологической цивилизации и устойчивого развития, традиционные модели управления недвижимостью сталкиваются с такими проблемами, как высокое потребление воды, высокие затраты на энергию и трудоемкий уход за ландшафтом. Для удовлетворения насущных потребностей элитных ферм, бутик-вилл, мест культурного туризма, частных дворов и уникальных гостевых домов в «зеленом, низкоуглеродном, интеллектуальном, эффективном и красивом ландшафте», мы посвятили себя разработке «Интеллектуальной системы управления циркуляцией воды для экологически чистой недвижимости».

Цель этого проекта — порвать с традиционным мышлением, глубоко интегрируя современные интеллектуальные технологии управления с классическим ландшафтным искусством для создания для клиентов постоянной экологической микросреды, которая будет энергонезависимой, с циркуляцией воды, интеллектуально управляемой и эстетически привлекательной. Это не просто интеграция технологий, а презентация совершенно нового образа жизни и работы.

1.2 Основные ценности системы

Экологическая устойчивость: обеспечение эффективного использования дождевой и поверхностной воды, создание внутреннего круговорота воды, значительное снижение зависимости от внешних муниципальных источников водоснабжения и внедрение концепций «зеленой» охраны окружающей среды.

Энергетическая независимость: Интеграция солнечной, ветровой и даже гидроэнергии для создания автономных или подключенных к сети систем чистой энергии для обеспечения работы всего комплекса, что позволяет достичь «нулевого» или «низкоуглеродного» уровня эксплуатации.

Интеллектуальность: Благодаря централизованной системе управления обеспечивается круглосуточный интеллектуальный мониторинг и автоматизированное управление водоснабжением, электроснабжением и оборудованием для ландшафтных работ, что позволяет высвободить трудовые ресурсы и повысить точность управления.

Эстетика: Используя в качестве основы экологический круговорот воды, научное планирование и личное создание искусственных экологических ландшафтов, включающих текущие ручьи, элегантные мосты, ступенчатые плотины, обильные пруды для разведения рыбы, органические огороды, красочные клумбы, тихие леса и яркие фонтаны.

Повышение ценности: Значительное повышение экологического качества, технологической сложности и уникальности поместья, тем самым укрепляя его конкурентоспособность на рынке, престиж бренда и стоимость активов.

2. Системная архитектура 

Данная система использует многоуровневую распределенную архитектуру с четкой логикой, высокой масштабируемостью, а также обеспечивает высокую надежность и ремонтопригодность. Общая структура системы выглядит следующим образом: 

3. Технические характеристики основных подсистем

3.1 Central Control System(The Brain)

As the nerve center of the entire ecosystem,the central control system is responsible for overall coordination and intelligent decision-making.

Состав аппаратной части:

Главный контроллер: Использует программируемый логический контроллер (ПЛК) промышленного класса или высокопроизводительный встроенный промышленный компьютер, обладающий высокой помехоустойчивостью и стабильностью, что обеспечивает круглосуточную бесперебойную работу.

Человеко-машинный интерфейс (HMI): Оснащен локальным цветным сенсорным экраном, обеспечивающим интуитивно понятный графический пользовательский интерфейс, который позволяет полевому персоналу просматривать данные в режиме реального времени, изменять параметры и выполнять действия в ручном режиме.

Коммуникационный модуль: Интегрирует несколько коммуникационных модулей, таких как Wi-Fi, 4G/5G и LoRa, обеспечивая бесперебойную загрузку данных в облако и удаленный мониторинг через мобильные устройства (приложение/веб).

Модуль ввода/вывода: Оснащен цифровыми/аналоговыми модулями ввода/вывода для подключения различных датчиков и исполнительных механизмов.

Функции программного обеспечения:

Панорамная ситуационная осведомленность: панель мониторинга в режиме реального времени динамически отображает все ключевые показатели: уровень воды, качество воды (pH/мутность/TDS), состояние насоса, открытие клапана, выработка электроэнергии, уровень заряда батареи, потребление воды и т. д. для каждой зоны.

Интеллектуальное связанное управление:

▪Замкнутый контур управления уровнем воды: Автоматически запускает и останавливает впускной клапан и подпиточный насос в зависимости от уровня воды в резервуаре, предотвращая перелив или пересыхание.

▪Интеллектуальная стратегия орошения: Поддерживает интеллектуальное орошение на основе тайм-аута, датчиков влажности почвы (опционально) или прогнозов погоды, подавая воду по требованию для максимальной экономии воды.

▪Оптимизированное планирование энергопотребления: Приоритетное использование солнечной/ветровой энергии, накопление энергии и питание ландшафтного оборудования (например, фонтанов) в периоды избытка энергии; интеллектуальное отключение ненужных нагрузок в периоды дефицита энергии для обеспечения основной циркуляции воды.

▪Переключение режимов одним нажатием кнопки: Предустановлены несколько режимов работы, таких как «Ежедневная экология», «Дисплей гостя», «Слив дождевой воды» и «Зимняя спячка», что позволяет легко переключаться и управлять ими.

Система проактивного раннего предупреждения и диагностики: обеспечивает многоуровневое оповещение о неисправностях оборудования, превышении допустимого уровня воды и ухудшении качества воды, мгновенно уведомляя администраторов посредством SMS и push-уведомлений в приложении, а также предлагая предварительные рекомендации по диагностике неисправностей.

Отслеживаемость и анализ данных: Автоматически записывает все операционные данные, генерирует ежедневные и ежемесячные отчеты, анализирует тенденции потребления энергии и воды, а также предоставляет данные для непрерывной оптимизации.

3.2 Гибридная система генерации возобновляемой энергии

Внедрение экологически чистой энергии в жилой комплекс является ключом к достижению по-настоящему «безуглеродного» цикла.

Солнечная фотоэлектрическая система:

Фотоэлектрическая система: На основе площади доступных крыш, навесов для автомобилей и специально отведенных мест для размещения оборудования, а также данных о местной освещенности, будет разработан оптимальный угол наклона и мощность массива монокристаллических кремниевых/тонкопленочных фотоэлектрических панелей.

Управление и хранение энергии: Для максимальной эффективности выработки электроэнергии и безопасного хранения электроэнергии для удовлетворения спроса в ночное время и в дождливые дни будет настроен солнечный контроллер MPPT и система хранения энергии на основе литий-ионных батарей.

Система ветряных турбин (адаптированная к местным условиям):

Для регионов со стабильной скоростью ветра в течение всего года и экономической целесообразностью установка небольших ветротурбин с вертикальной или горизонтальной осью вращения станет эффективным дополнением к солнечной энергии, обеспечивая значительные преимущества, особенно в зимний или дождливый сезоны, когда солнечного света недостаточно.

Гидроэлектростанция (ключевая особенность):

Инновационное применение: Умело используя естественные перепады высот на территории поместья (например, ручьи или участки ниже плотин), установлен миниатюрный гидротурбинный генератор. Когда система циркуляции воды работает, поток воды приводит в движение турбину, вырабатывая чистую электроэнергию, реализуя тем самым концепцию внутренней циркуляции: «выработка электроэнергии с помощью воды и преобразование воды в электроэнергию».

3.3 Комплексное использование дождевой воды и многоисточниковая система водоснабжения

Создайте стабильную и надежную систему водоснабжения.

Сбор и очистка дождевой воды:

1. Сбор: Дождевая вода собирается в первичный отстойник через водосточные желоба на крыше и дренажные каналы на уровне земли, задерживая листья и осадок.

2. Транспортировка: Сточные воды транспортируются на очистную станцию самотеком или по трубопроводам низкого давления.

3. Очистка: Используется многоступенчатый процесс очистки, сочетающий физическую фильтрацию (песочные фильтры/полипропиленовый хлопок) + биоразложение (биологические кольца/корни растений) + дезинфекцию (ультрафиолетовое излучение или озон) для получения чистой, гигиеничной очищенной воды.

4. Хранение: В качестве «центрального резервуара» системы строится подземный железобетонный бассейн или модульный сборный резервуар для воды.

Многоисточниковое водоснабжение (бустерный источник):

Если поместье расположено рядом с высококачественным источником воды (например, горным родником, рекой или озером), можно установить водозабор, первичную фильтрацию и очистку, которые будут служить мощным резервным источником воды в случае недостатка осадков, гарантируя, что экосистема никогда не пересохнет.

3.4 Автоматизированная система организации движения и создания ландшафта

Превращение воды в ландшафт, оживление водной среды.

Компоненты системы:

Силовой агрегат: Использует высокоэффективные, бесшумные погружные или центробежные насосы; в ключевых точках для точного регулирования потока используются насосы с регулируемой частотой.

Блок управления: Электрические и пропорциональные регулирующие клапаны централизованно управляются для распределения потока воды по любому пути.

Блок очистки: Фильтры, скиммеры для удаления белка и аэраторы интегрированы в систему циркуляции воды для обеспечения длительной чистоты и качества воды.

Конечный блок подачи воды: включает в себя капельные/дождевательные головки, фонтанные головки, вращающиеся дождеватели и распылительные дождеватели для удовлетворения разнообразных потребностей в озеленении и орошении.

Возможности реализации ландшафтных проектов:

Динамическая система водоснабжения: проектирование и строительство извилистых рек и журчащих ручьев, регулирование расхода и уровня воды с помощью насосов и интеллектуальных клапанов.

Завершающий штрих: строительство простых мостов, многоярусных плотин и водопадов.

Источник жизни: Вырыт экологический пруд, качество воды в котором поддерживается за счет независимого циркуляционного контура очистки, что позволяет осуществлять «рыбоводство с использованием воды и рыбных отходов для удобрения воды».

Огород: Созданы органические овощные грядки и цветники, а также проложена интеллектуальная система капельного орошения для точного и эффективного ухода за растениями.

Трехмерная экология: Планируется посадка местных видов деревьев, создающих многоярусный лес и микроклимат, благоприятно взаимодействующий с водой.

Визуальный акцент: Ритмичные и эстетически привлекательные фонтаны и каскадные водопады спроектированы как основная часть ландшафта и символ жизненной силы поместья.

4. Комплексные услуги по проектированию и внедрению.

Мы предоставляем комплексные услуги по реализации проектов «под ключ» — от концепции до завершения.

Этап 1: Анализ текущей ситуации и обследование

Мы направляем профессиональную команду для проведения полевых исследований с использованием RTK, аэрофотосъемки с дронов и других технологий, чтобы обеспечить высокоточную съемку и всестороннее понимание текущей топографии, гидрологии, растительности и состояния зданий.

Этап 2: Разработка проекта и детализация.

Концептуальная схема: Подробное общение с клиентом, эскизы от руки или создание 3D-моделей для быстрой презентации концепции дизайна и экологического видения.

Детальное проектирование: Подготовка полного комплекта строительных чертежей, включая, помимо прочего: план участка, схему технологического процесса циркуляции воды, принципиальную схему электроуправления, схему интеграции трубопроводов, чертежи несущих конструкций, ландшафтные эскизы и спецификацию материалов.

Третий этап: проектирование, строительство и интеграция.

Опытная инженерная команда тщательно следует чертежам, включая земляные работы, гидротехнические работы, строительство инфраструктуры, предварительную установку оборудования, прокладку трубопроводов, мощение и благоустройство территории.

Одновременно устанавливаются, подключаются и индивидуально тестируются все интеллектуальные устройства.

Этап 4: Системная интеграция и улучшение архитектуры системы

Провести совместную отладку всей системы для проверки логики взаимодействия и точности управления между подсистемами.

Завершаются последние работы по посадке растительности и отделке ландшафта, оживляя всю экосистему.

Пятый этап: Обучение, реализация и оперативная поддержка.

Для руководящего персонала клиента предоставляется комплексное техническое обучение, охватывающее принципы работы системы, процедуры эксплуатации, ежедневные проверки и базовые методы устранения неполадок.

Передаются все технические документы, чертежи и исходный код (при наличии).

В течение гарантийного периода предоставляется бесплатное техническое обслуживание и пожизненная техническая поддержка.

5. Заключение

Система интеллектуального управления циркуляцией воды в «Экологическом поместье» — яркий пример того, как технологии расширяют возможности природы. Она преобразует сложные инженерные решения в простое и элегантное экологическое решение, наполняя ваше поместье интеллектуальной энергией. Мы искренне приглашаем вас присоединиться к нам в создании и реализации яркого и прекрасного плана будущего поместья.