Mixly開源項目設計25：智能排雨孔

郭雨鑫 李騏彤

這個夏天的雨有點大，你所在的城市有沒有開啟“看海”模式？我們在北京，部分街道已經嚴重積水（如圖1）。是什么造成積水嚴重的呢？又該怎么解決這個問題呢？

造成積水嚴重的原因，一般有兩點：一是短時間內雨量大（這是人力無法控制的）；二是排雨孔堵塞。我們通過到各大街小巷調查，發現許多排雨孔內都殘存著垃圾和樹葉，導致不能正常排水，于是我們設計了這款智能排雨孔。

項目概述

排雨孔中會存積垃圾、樹葉、污水等，原因是雨篦子上的孔一直開著。而我們設計的排雨孔平時是關閉的，并且內部進行了分隔，污水孔則平時開啟，如圖2所示。

在排雨孔上面和較遠的地方設有兩個雨滴傳感器。當雨滴傳感器1和2都檢測到水時，即為下雨，開啟雨水孔；當只有一個傳感器檢測到水或者都未檢測到水時，即為雨停了，開啟污水孔。

那么，為什么要設計污水孔呢？原因是很多離居民區和小飯店近的雨水孔，被人們當成了污水孔，將污水和垃圾倒在排雨孔中，這既污染了雨水管道，也會造成暴雨時污物堵塞排雨孔，道路產生積水。

動手實踐

1.硬件鏈接

硬件清單：ArduinoUNO板1塊、雨滴傳感器2個、舵機2個。

其中雨滴傳感器是淘寶上買的雨滴模塊，它包括兩個部分，如下頁圖3所示。上面的模塊兩邊都有引腳，左邊的四個引腳與Arduino相連，右邊的兩個引腳與第二個部分相連。各個引腳的意義如下：

A0：模擬信號輸出引腳，輸出滴了雨滴后的模擬電壓值；

D0：數字信號輸出引腳，第一個部分中的可調電阻可以限定一個固定的值，當模擬電壓超出該值時輸出1，低于該值時輸出0；

GND：電源負極；

VCC：電源正極。

通電后，感應板上沒有水滴時，D0輸出為高電平，開關指示燈滅。滴上一滴水，D0輸出為低電平，開關指示燈亮。插在UNO板的模擬口上，A0模擬輸出，可以檢測滴在上面的雨量大小。

我們先把一個雨滴傳感接在UNO板的A0口上（如下頁圖4），模擬下雨時有水滴落，利用串口監視器查看數值變化，確定到什么值時控制舵機轉動。經測試我們確定500為閾值。

往傳感器上滴水前如圖5所示。

往傳感器上滴水后如圖6所示。

2.情境呈現

本產品的外殼設計很重要，我們采用的是3D打印與激光切割相結合制作而成的（如圖7），如果手頭沒有工具，也可以用塑料殼先模擬出雛形來（如圖8）。

3.原理揭秘

程序的設計很簡單，重點在于分析理解什么時候是真正的下雨，并讓對應的舵機轉動——當傳感器1、2都檢測到水時即為下雨，舵機轉動，雨水側擋板打開；當傳感器1檢測到水，而2沒有檢測到時，說明是污水，舵機轉動，污水孔打開；當傳感器2檢測到水，但1沒有檢測到時，可能是空氣中的水滴或小鳥便便，兩個舵機都不動；當兩個傳感器都沒有檢測到水時，兩個舵機都不動。程序如圖9所示。

成果拓展

其實，這款產品只是改變了一個排雨孔的結構，給它加上了智能控制，而我們更希望的是能夠把全城的排雨孔聯網，實時檢測，實現物聯網排雨，讓城市更宜居。