Sistema inteligente de control de circulación de agua de la Mansión Ecológica Hebei Tianqi: solución técnica

I.Descripción general del proyecto

1.1 Antecedentes y visión del proyecto

Guiados por los conceptos de construcción de una civilización ecológica y desarrollo sostenible, los modelos tradicionales de gestión de fincas enfrentan desafíos como el alto consumo de agua, los altos costos de energía y el arduo mantenimiento del paisaje. Para abordar las urgentes necesidades de fincas de lujo, villas boutique, lugares de turismo cultural, patios privados y alojamientos familiares exclusivos que buscan paisajes verdes, bajos en carbono, inteligentes, eficientes y hermosos, nos hemos dedicado al desarrollo del Sistema Inteligente de Control de Circulación de Agua para Fincas Ecológicas.

Este proyecto pretende romper con el pensamiento tradicional, integrando profundamente la tecnología de control inteligente moderna con el arte clásico del paisajismo de jardines para crear un microambiente ecológico permanente para los clientes que sea autosuficiente en energía, con circulación de agua, gestionado de forma inteligente y estéticamente agradable. No es simplemente una integración de tecnologías, sino también una presentación de una forma de vida y de trabajo completamente nueva.

1.2 Valores fundamentales del sistema

Sostenibilidad ecológica: lograr la utilización de los recursos de agua de lluvia y de superficie, construir un ciclo interno del agua, reducir significativamente la dependencia de fuentes de agua municipales externas y practicar conceptos de protección ambiental verde.

Independencia energética: Integración de recursos solares, eólicos e incluso hidroeléctricos para crear sistemas de energía limpia conectados a la red o fuera de ella para impulsar toda la propiedad, logrando un funcionamiento "cero emisiones de carbono" o "bajo en carbono".

Inteligencia: A través de un sistema de control central, se logra un monitoreo inteligente en todo momento y una gestión automatizada de equipos de agua, electricidad y jardinería, liberando mano de obra y mejorando la precisión de la gestión.

Estética: Utilizando el ciclo ecológico del agua como marco, planificando científicamente y creando personalmente paisajes ecológicos artificiales que incluyen arroyos, puentes elegantes, presas escalonadas, abundantes estanques de peces, huertas orgánicas, parterres de flores coloridos, bosques tranquilos y fuentes vibrantes.

Mejora del valor: Mejorar significativamente la calidad ecológica, la sofisticación tecnológica y la singularidad de la finca, fortaleciendo así su competitividad en el mercado, su marca premium y el valor de sus activos.

II.Arquitectura del sistema

Este sistema adopta una arquitectura distribuida en capas, con una lógica clara y una sólida escalabilidad, y garantiza una alta fiabilidad y facilidad de mantenimiento. La estructura general del sistema es la siguiente:

III.Detalles técnicos de los subsistemas principales

3.1 Sistema de control central (el cerebro)

Como centro neurálgico de todo el ecosistema, el sistema de control central es responsable de la coordinación general y la toma de decisiones inteligentes.

Composición del hardware:

Controlador principal: utiliza un controlador lógico programable (PLC) de grado industrial o una computadora industrial integrada de alto rendimiento, que posee fuertes capacidades antiinterferentes y estabilidad para garantizar un funcionamiento ininterrumpido las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Interfaz hombre-máquina (HMI): equipado con una pantalla táctil a color local, que proporciona una interfaz gráfica de usuario intuitiva que permite al personal de campo ver datos en tiempo real, modificar parámetros y ejecutar el modo manual.

Módulo de comunicación: integra múltiples módulos de comunicación como Wi-Fi, 4G/5G y LoRa, lo que garantiza una carga de datos fluida a la nube y un monitoreo remoto a través de dispositivos móviles (aplicación/web).

Módulo E/S: Equipado con módulos de entrada/salida digitales/analógicas para conectar varios sensores y actuadores.

Funciones del software:

Conocimiento panorámico de la situación: el tablero de instrumentos en tiempo real muestra dinámicamente todos los indicadores clave: nivel de agua, calidad del agua (pH/turbidez/TDS), estado de la bomba, apertura de la válvula, generación de energía, SOC de la batería, consumo de agua, etc., para cada área.

Control de enlace inteligente:

▪Control de nivel de agua de circuito cerrado: inicia y detiene automáticamente la válvula de entrada y la bomba de reposición según el nivel de agua del depósito para evitar desbordamientos o sequedad.

▪Estrategia de riego inteligente: admite riego inteligente basado en riego cronometrado, sensores de humedad del suelo (opcionales) o pronósticos meteorológicos, suministrando agua según demanda para una máxima conservación del agua.

▪Programación energética optimizada: prioriza el uso de energía solar y eólica, almacenando energía y alimentando equipos de jardinería (como fuentes) cuando la energía es abundante; apaga de manera inteligente las cargas innecesarias cuando la energía es escasa para garantizar la circulación central del agua.

▪Cambio de escena con un solo clic: preestablece múltiples modos de funcionamiento, como "Ecología diaria", "Visualización de invitados", "Drenaje de tormenta" e "Inactividad invernal", lo que permite un cambio y una gestión fáciles.

Advertencia temprana y diagnóstico proactivo: proporciona alarmas escalonadas para fallas de equipos, niveles de agua que exceden los límites y deterioro de la calidad del agua, notificando instantáneamente a los administradores a través de SMS y notificaciones push de aplicaciones, y ofreciendo sugerencias preliminares de diagnóstico de fallas.

Trazabilidad y análisis de datos: registra automáticamente todos los datos operativos, genera informes diarios y mensuales, analiza las tendencias de consumo de energía y agua, y proporciona soporte de datos para una optimización continua.

3.2 Sistema híbrido de generación de energía renovable

Inyectar energía verde en la finca es clave para lograr un ciclo verdaderamente “cero carbono”.

Sistema solar fotovoltaico:

Matriz fotovoltaica: en función del área de los tejados, cocheras y áreas de apoyo dedicadas disponibles del complejo, así como de los datos de irradiación local, se diseñará un ángulo de inclinación y una capacidad óptimos de la matriz de paneles fotovoltaicos de película delgada/silicio monocristalino.

Gestión y almacenamiento de energía: se configurará un controlador solar MPPT y un sistema de almacenamiento de energía con batería de iones de litio para maximizar la eficiencia de generación de energía y almacenar energía eléctrica de manera segura para satisfacer la demanda durante la noche y los días lluviosos.

Sistema de turbina eólica (adaptado a las condiciones locales):

En áreas con velocidades de viento estables durante todo el año y viabilidad económica, se instalarán pequeñas turbinas eólicas de eje vertical u horizontal como un complemento eficaz a la energía solar, con ventajas significativas, especialmente durante el invierno o las temporadas de lluvias cuando la luz solar es insuficiente.

Sistema hidroeléctrico (característica clave):

Aplicación innovadora: aprovechando inteligentemente las diferencias de elevación naturales dentro de la finca (como arroyos o aguas abajo de las presas), se instala un generador de turbina hidroeléctrica en miniatura. Cuando el sistema de circulación de agua está en funcionamiento, el flujo de agua impulsa la turbina para generar electricidad limpia, logrando el concepto definitivo de circulación interna de "generar electricidad con agua y promover el agua con electricidad".

3.3 Aprovechamiento Integrado del Agua de Lluvia y Sistema de Agua de Múltiples Fuentes

Construir un sistema de suministro de agua estable y confiable.

Recolección y purificación de agua de lluvia:

1. Cosecha: El agua de lluvia se recoge en un tanque de sedimentación primario a través de canaletas del techo y canales de drenaje a nivel del suelo para interceptar hojas y sedimentos.

2.Transmisión:Las aguas residuales se transportan a la unidad de tratamiento mediante tuberías por gravedad o de baja presión.

3. Purificación: Se emplea un proceso de purificación de múltiples etapas, que combina filtración física (filtros de arena/algodón PP) + biodegradación (anillos biológicos/raíces de plantas) + desinfección (luz ultravioleta UV u ozono) para producir agua recuperada clara e higiénica.

4. Almacenamiento: Se construye una piscina subterránea de hormigón armado o un tanque de agua prefabricado modular como "depósito central" del sistema.

Suministro de agua de múltiples fuentes (fuente de refuerzo):

Si la finca está adyacente a una fuente de agua de alta calidad (como un manantial de montaña, un río o un lago), se puede agregar una unidad de toma, filtración primaria y purificación para que sirva como una poderosa fuente de agua de respaldo cuando las lluvias sean insuficientes, asegurando así que el ecosistema nunca se seque.

3.4 Sistema automatizado de circulación y creación de paisajes

Transformando el agua en paisaje, haciendo vibrante la circulación.

Componentes del sistema:

Unidad de potencia: emplea bombas sumergibles o bombas centrífugas silenciosas y de alta eficiencia; se utilizan bombas de frecuencia variable en puntos clave para un control de flujo preciso.

Unidad de Control: Las válvulas eléctricas y las válvulas reguladoras proporcionales se gestionan centralmente para distribuir el caudal de agua a lo largo de cualquier recorrido.

Unidad de Purificación: Los filtros, separadores de proteínas y aireadores se integran en el recorrido de circulación del agua para garantizar un agua limpia y saludable a largo plazo.

Unidad de Aplicación de Final de Línea: Incluye cabezales de goteo/aspersores, cabezales de fuente, aspersores rotativos y aspersores atomizadores para satisfacer diversas necesidades de jardinería y riego.

Capacidades de Realización de Paisajes:

Sistema Hídrico Dinámico: Diseño y construcción de ríos serpenteantes y arroyos murmurantes, controlando el caudal y el nivel del agua mediante bombas y válvulas inteligentes.

El toque final: construcción de puentes rústicos, presas estratificadas y cascadas.

Fuente de Vida: Se excava un estanque ecológico para peces, manteniendo la calidad del agua mediante un circuito de purificación circulante independiente, lo que permite la piscicultura con agua y la fertilización del agua con sus excrementos.

Huerto de Producción: Se establecen huertos orgánicos y parterres, con una red inteligente de riego por goteo para una gestión hortícola precisa y eficiente.

Ecología Tridimensional: Se planea plantar especies arbóreas nativas, creando un bosque estratificado y un microclima que interactúa positivamente con el agua.

Enfoque Visual: Se diseñan fuentes y cascadas rítmicas y estéticamente agradables como el paisaje central y símbolo de vitalidad para la finca.

IV. Servicios integrados de diseño e implementación

Proporcionamos servicios de proyectos llave en mano desde el concepto hasta su finalización.

Fase 1: Análisis de la situación actual y levantamiento topográfico

Enviamos un equipo profesional para realizar levantamientos in situ, utilizando RTK, fotografía aérea con drones y otras tecnologías para realizar levantamientos de alta precisión y comprender a fondo la topografía, la hidrología, la vegetación y las condiciones de las edificaciones.

Fase 2: Diseño y detalle del esquema

Esquema conceptual: Comunicación exhaustiva con el cliente, creación de bocetos a mano o modelos 3D para presentar rápidamente el concepto de diseño y la visión ecológica.

Diseño detallado: Producción de un conjunto completo de planos de construcción, que incluyen, entre otros: plano del sitio, diagrama de flujo del proceso de circulación de agua, diagrama esquemático de control eléctrico, diagrama de integración de tuberías, planos de construcción estructural, representaciones de paisajes y lista de materiales.

Fase 3: Ingeniería de Construcción e Integración

Un equipo de ingenieros experimentado sigue meticulosamente los planos, que abarcan el movimiento de tierras, la conservación del agua, la construcción de infraestructura, la preinstalación de equipos, la colocación de tuberías, la pavimentación de superficies duras y el paisajismo.

Simultáneamente, se instalan, cablean y prueban individualmente todos los dispositivos inteligentes.

Fase 4: Integración del sistema y mejora del paisaje

Se realizó una depuración conjunta de todo el sistema para verificar la lógica de conexión y la precisión del control entre subsistemas.

Se finalizaron los últimos retoques de plantación de vegetación y paisajismo, dando vida a todo el ecosistema.

Fase Cinco: Capacitación, Entrega y Soporte Operativo

Se proporciona capacitación técnica integral al personal directivo del cliente, que abarca los principios del sistema, los procedimientos operativos, las inspecciones diarias y la resolución de problemas básicos.

Se entregan todos los documentos técnicos, planos y código fuente (si corresponde).

Se proporciona mantenimiento gratuito y soporte técnico de por vida durante el período de garantía.

V. Conclusión

El "Sistema Inteligente de Control de Circulación de Agua para Urbanizaciones Ecológicas" es un ejemplo perfecto de cómo la tecnología potencia la naturaleza. Transforma complejas técnicas de ingeniería en una experiencia ecológica sencilla y elegante, infundiendo a su urbanización una vitalidad inteligente. Le invitamos sinceramente a unirse a nosotros para crear y hacer realidad un diseño vibrante y hermoso para su futura urbanización.