Mixly开源项目设计25：智能排雨孔

郭雨鑫 李骐彤

这个夏天的雨有点大，你所在的城市有没有开启“看海”模式？我们在北京，部分街道已经严重积水（如图1）。是什么造成积水严重的呢？又该怎么解决这个问题呢？

造成积水严重的原因，一般有两点：一是短时间内雨量大（这是人力无法控制的）；二是排雨孔堵塞。我们通过到各大街小巷调查，发现许多排雨孔内都残存着垃圾和树叶，导致不能正常排水，于是我们设计了这款智能排雨孔。

项目概述

排雨孔中会存积垃圾、树叶、污水等，原因是雨篦子上的孔一直开着。而我们设计的排雨孔平时是关闭的，并且内部进行了分隔，污水孔则平时开启，如图2所示。

在排雨孔上面和较远的地方设有两个雨滴传感器。当雨滴传感器1和2都检测到水时，即为下雨，开启雨水孔；当只有一个传感器检测到水或者都未检测到水时，即为雨停了，开启污水孔。

那么，为什么要设计污水孔呢？原因是很多离居民区和小饭店近的雨水孔，被人们当成了污水孔，将污水和垃圾倒在排雨孔中，这既污染了雨水管道，也会造成暴雨时污物堵塞排雨孔，道路产生积水。

动手实践

1.硬件链接

硬件清单：ArduinoUNO板1块、雨滴传感器2个、舵机2个。

其中雨滴传感器是淘宝上买的雨滴模块，它包括两个部分，如下页图3所示。上面的模块两边都有引脚，左边的四个引脚与Arduino相连，右边的两个引脚与第二个部分相连。各个引脚的意义如下：

A0：模拟信号输出引脚，输出滴了雨滴后的模拟电压值；

D0：数字信号输出引脚，第一个部分中的可调电阻可以限定一个固定的值，当模拟电压超出该值时输出1，低于该值时输出0；

GND：電源负极；

VCC：电源正极。

通电后，感应板上没有水滴时，D0输出为高电平，开关指示灯灭。滴上一滴水，D0输出为低电平，开关指示灯亮。插在UNO板的模拟口上，A0模拟输出，可以检测滴在上面的雨量大小。

我们先把一个雨滴传感接在UNO板的A0口上（如下页图4），模拟下雨时有水滴落，利用串口监视器查看数值变化，确定到什么值时控制舵机转动。经测试我们确定500为阈值。

往传感器上滴水前如图5所示。

往传感器上滴水后如图6所示。

2.情境呈现

本产品的外壳设计很重要，我们采用的是3D打印与激光切割相结合制作而成的（如图7），如果手头没有工具，也可以用塑料壳先模拟出雏形来（如图8）。

3.原理揭秘

程序的设计很简单，重点在于分析理解什么时候是真正的下雨，并让对应的舵机转动——当传感器1、2都检测到水时即为下雨，舵机转动，雨水侧挡板打开；当传感器1检测到水，而2没有检测到时，说明是污水，舵机转动，污水孔打开；当传感器2检测到水，但1没有检测到时，可能是空气中的水滴或小鸟便便，两个舵机都不动；当两个传感器都没有检测到水时，两个舵机都不动。程序如图9所示。

成果拓展

其实，这款产品只是改变了一个排雨孔的结构，给它加上了智能控制，而我们更希望的是能够把全城的排雨孔联网，实时检测，实现物联网排雨，让城市更宜居。