一種井蓋傳感器及沙井蓋報警系統的製作方法
2023-05-03 01:49:51 2
一種井蓋傳感器及沙井蓋報警系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種井蓋傳感器，包括強力磁鋼以及封裝在防水殼體內的霍爾傳感器、單片機控制主板、傳感器ZigBee模塊和電池；強力磁鋼吸附在沙井蓋上，霍爾傳感器在強力磁鋼超出其磁感應範圍時產生井蓋開啟報警信號，單片機控制主板將該井蓋開啟報警信號通過傳感器ZigBee模塊發送到所接入的無線網絡中。本實用新型還公開了一種應用上述井蓋傳感器的沙井蓋報警系統，包括遠程伺服器、無線網關、無線中繼器和上述井蓋傳感器；各個井蓋傳感器發出的報警信號通過相應的無線中繼器和無線網關傳輸到遠程伺服器。本實用新型對井蓋報警設備進行無線組網，通過無線中繼器等手段有效提高報警效率，降低使用成本，對井蓋實施有效監控。
【專利說明】一種井蓋傳感器及沙井蓋報警系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種市政設施監控設備及系統，具體地說是一種井蓋傳感器及沙井蓋報警系統。
【背景技術】
[0002]沙井蓋是隨著城市地下管網的發展而出現的，作為地下管網的一部分，井蓋一旦缺失將會帶來嚴重的安全隱患，汽車「輪陷」、行人落井，造成路上行人和車輛的人身財產傷害。今年來多處因為井蓋丟失或打開導致行人傷亡事件，對城市管理職能部門也發出了警報，對城市井蓋管理將是刻不容緩的任務。對井蓋進行管理的難度在於其數量龐大、分布地域廣。要對每一個井蓋進行巡查將耗費大量的人力物力。
[0003]對於井蓋的管理，一直是城市管理部門的難題。傳統的管理方法是通過工作人員對城市中的每個井蓋進行例行檢查，對一個區域的所有井蓋檢查一遍幾乎就佔用了管理部門一年所有的時間，耗費大量的人力物力。近年來隨著城鎮化的發展，下水道規模越來越大，井蓋的數量也不斷增加，特別是在每年的雨季，多處出現下水道水位提升，衝開井蓋導致行人傷亡等事故，管理部門因為人力資源有限，也不可能在大雨水浸時對每個井蓋進行及時的檢查。
[0004]在以上背景下，利用物聯網對井蓋進行管理的方式就變得理所當然。隨著監測技術、信息化技術、電子通訊技術等技術的興起，為自動化監控奠定了堅實的基礎，徹底解決人工巡查的工作量大、耗費時間、誤差率大等特點。其方法主要是運用現代傳感技術與電子信息技術，通過實時獲取監控設施狀況等各種有效數據作為指標，並及時發出報警信號。近年來，無線通信技術越來越多，並通過與信息系統的充分融合，使得分布式大規模設施監控和綜合處理分析能力成為現實並大面積普及。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種井蓋傳感器，可以對沙井蓋的開啟與漫水狀態進行監控與報警。
[0006]本實用新型所要解決的另一個技術問題是:提供一種應用上述井蓋傳感器的沙井蓋報警系統，可以對城市下水道管網上的井蓋進行監控。當井蓋發生開啟或者井下水位升高超過警戒值時，系統向監控中心和管理人員發出警報，提示相關工作執行。本系統利用ZigBee和GPRS無線通信技術，對井蓋報警設備進行無線組網，通過無線中繼器等手段有效提高報警效率，降低使用成本，對井蓋實施有效監控。
[0007]解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案如下:
[0008]一種井蓋傳感器，其特徵在於:所述的井蓋傳感器包括強力磁鋼以及封裝在防水殼體內的霍爾傳感器、單片機控制主板、傳感器ZigBee模塊和用於為井蓋傳感器供電的電池；所述強力磁鋼吸附在沙井蓋上，所述防水殼體固定在沙井壁上並使得所述強力磁鋼落於霍爾傳感器的磁感應範圍內，所述霍爾傳感器在強力磁鋼超出其磁感應範圍時產生井蓋開啟報警信號，所述單片機控制主板將該井蓋開啟報警信號通過所述傳感器ZigBee模塊發送到所接入的無線網絡中。
[0009]作為本實用新型的一種改進，所述的井蓋傳感器還包括液位幹簧管開關；所述液位幹簧管開關設置在所述防水殼體的底部，其在接觸到沙井內的水面時產生漫水報警信號，所述單片機控制主板將該漫水報警信號通過所述傳感器ZigBee模塊發送到所接入的無線網絡中。
[0010]作為本實用新型的一種改進，所述單片機控制主板預設有喚醒周期，所述單片機控制主板在常態下處於休眠狀態並斷開所述電池對霍爾傳感器和液位幹簧管開關的供電，並且，所述單片機控制主板每隔一個喚醒周期進入工作狀態並接通所述電池對霍爾傳感器和液位幹簧管開關的供電。
[0011]作為本實用新型的一種實施方式，所述防水殼體通過金屬抱卡固定在沙井壁上。
[0012]一種應用上述井蓋傳感器的沙井蓋報警系統，其特徵在於:所述的報警系統包括遠程伺服器、無線網關、無線中繼器和上述井蓋傳感器；所述遠程伺服器與一個或者以上所述無線網關無線通信連接，每個無線網關與一個或者以上所述無線中繼器無線通信連接，每個無線中繼器與一個或者以上所述井蓋傳感器無線通信連接，各個所述井蓋傳感器發出的報警信號通過相應的無線中繼器和無線網關傳輸到所述遠程伺服器。
[0013]作為本實用新型的一種改進，所述無線中繼器安裝在一位於該無線中繼器所連接井蓋傳感器附近的路燈上並由該路燈供電。
[0014]作為本實用新型的一種實施方式，所述的無線中繼器包括依次電連接的中繼器路燈供電電路、中繼器鉛蓄電池充電管理器、中繼器鉛蓄電池、中繼器電源變換電路和中繼器ZigBee模塊；所述中繼器ZigBee模塊通過中繼器電源變換電路、中繼器鉛蓄電池、中繼器鉛蓄電池充電管理器和中繼器路燈供電電路從無線中繼器所安裝的路燈獲得供電，所述中繼器ZigBee模塊實時接收所連井蓋傳感器的傳感器ZigBee模塊發出的報警信號，並轉發給所連接的無線網關。
[0015]作為本實用新型的一種改進，所述無線網關安裝在一位於該無線網關所連接無線中繼器附近的路燈上並由該路燈供電。
[0016]作為本實用新型的一種實施方式，所述的無線網關包括網關路燈供電電路、網關鉛蓄電池充電管理器、網關鉛蓄電池、網關電源變換電路、網關ZigBee模塊、和網關GPRS模塊；所述網關ZigBee模塊和網關GPRS模塊分別通過網關電源變換電路、網關鉛蓄電池、網關鉛蓄電池充電管理器和網關路燈供電電路從無線網關所安裝的路燈獲得供電，所述網關ZigBee模塊實時接收所連無線中繼器的中繼器ZigBee模塊轉發的報警信號，並通過所述網關GPRS模塊發送給遠程伺服器。
[0017]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0018]1、本系統使用強力磁鋼和霍爾感應器作為井蓋開啟感應觸發器，強力磁鋼安裝方便，能夠適應不同的井蓋類型，霍爾感應器感應靈敏，感應距離較大，能夠有效減少因汽車經過導致井蓋跳動造成的誤報警次數；
[0019]2、該系統井蓋報警器採用圓筒形外殼包裹，使用機械抓手作為固定裝置，裝置受力點面積小，能夠適應圓弧形沙井壁的安裝環境，減少設備安裝調試工序和耗材，有效節約成本的同時增加了設備的穩定性；[0020]3、本系統採用ZigBee無線通信技術作為井蓋傳感器間的通信手段，ZigBee模塊耗電量小，局部通信無需付費，一次性乾電池使用壽命長，有限節約維護費用。
[0021]4、該系統採用乾電池作為井蓋傳感器的供電電源，乾電池安裝與圓筒形外殼的下部，與其他模塊獨立分層，方便更換，同時有利於提高設備的防水效果，提高設備使用壽命;
[0022]5、該系統採用中繼器模式組網，路面上多個井蓋傳感器通過與一個路燈上的中繼器通信，一個路段上多個中繼器與GPRS終端通信，把所有報警信號匯集於一個GRPS終端發送，有效降低了電信網絡通信費用，節約系統運營成本；
[0023]6、該系統把井蓋開啟和漫水報警集中於一個傳感器上，可同時發送兩種報警信號，一器兩用，提高了系統的可用性。
[0024]7、該系統通過遠程伺服器匯集報警信號並進行分析，可自動保存歷史記錄，定位報警信號，實時通報監控情況和報警情況，實現系統可視化監控。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0026]圖1是本實用新型的沙井蓋報警系統的結構示意圖；
[0027]圖2是井蓋傳感器的結構示意圖；
[0028]圖3是無線中繼器的結構示意圖；
[0029]圖4是無線網關結構示意圖；
[0030]圖5是本實用新型的沙井蓋報警系統的控制指令流程圖。
【具體實施方式】
[0031]如圖1至圖5所示，本實用新型的沙井蓋報警系統，包括遠程伺服器、無線網關、無線中繼器和井蓋傳感器。遠程伺服器與一個或者以上無線網關無線通信連接，每個無線網關與一個或者以上無線中繼器無線通信連接，每個無線中繼器與一個或者以上井蓋傳感器無線通信連接。優選的，每個無線中繼器與四個井蓋傳感器無線通信連接。
[0032]其中，井蓋傳感器包括強力磁鋼以及封裝在一塑料圓筒形防水殼體內的霍爾傳感器、單片機控制主板、傳感器ZigBee模塊、液位幹簧管開關和用於為井蓋傳感器供電的電池。防水殼體採用IP68防水材料製造，其由上下兩層組成，電池使用IV鹼性電池供電，供電壽命為3?5年，其安裝於防水殼體的下層空間中，電池可從防水殼體拆卸下進行更換。強力磁鋼吸附在沙井蓋上，防水殼體通過金屬抱卡固定在沙井壁上並使得強力磁鋼落於霍爾傳感器的磁感應範圍內，該磁感應範圍一般設置為5毫米；霍爾傳感器在強力磁鋼超出其磁感應範圍時產生井蓋開啟報警信號，單片機控制主板將該井蓋開啟報警信號通過傳感器ZigBee模塊發送到所接入的無線網絡中。液位幹簧管開關設置在防水殼體的底部，其在接觸到沙井內的水面時產生漫水報警信號，單片機控制主板將該漫水報警信號通過傳感器ZigBee模塊發送到所接入的無線網絡中。單片機控制主板預設有喚醒周期，單片機控制主板在常態下處於休眠狀態並斷開電池對霍爾傳感器和液位幹簧管開關的供電，並且，單片機控制主板每隔一個喚醒周期進入工作狀態並接通電池對霍爾傳感器和液位幹簧管開關的供電，喚醒後井蓋傳感器檢測霍爾傳感器既液位傳感器的狀態，如果正常，則繼續休眠；如果井蓋開啟或者水位超過警戒值，井蓋傳感器通過ZigBee模塊向無線中繼器發出無線報警信號，發出的信號內容包括報警類型及自身編號。上述喚醒周期一般可設置成5分鐘。
[0033]無線中繼器安裝在一位於該無線中繼器所連接井蓋傳感器附近的路燈上並由該路燈供電，可隨時與路面的井蓋傳感器通信，其包括依次電連接的中繼器路燈供電電路、中繼器鉛蓄電池充電管理器、中繼器鉛蓄電池、中繼器電源變換電路和中繼器ZigBee模塊；中繼器ZigBee模塊通過中繼器電源變換電路、中繼器鉛蓄電池、中繼器鉛蓄電池充電管理器和中繼器路燈供電電路從無線中繼器所安裝的路燈獲得供電，並且當交流電因意外發生斷電時，電源轉入電池供電模式，保證無線中繼器24小時正常工作；中繼器ZigBee模塊實時接收所連井蓋傳感器的傳感器ZigBee模塊發出的報警信號，並轉發給所連接的無線網關。
[0034]無線網關安裝在一位於該無線網關所連接無線中繼器附近的路燈上並由該路燈供電，可隨時與無線中繼器進行通信，其包括網關路燈供電電路、網關鉛蓄電池充電管理器、網關鉛畜電池、網關電源變換電路、網關ZigBee I旲塊、和網關GPRS I旲塊；網關ZigBee模塊和網關GPRS模塊分別通過網關電源變換電路、網關鉛蓄電池、網關鉛蓄電池充電管理器和網關路燈供電電路從無線網關所安裝的路燈獲得供電，並且當交流電因意外發生斷電時，電源轉入電池供電模式，保證無線中繼器24小時正常工作；網關ZigBee模塊實時接收所連無線中繼器的中繼器ZigBee模塊轉發的報警信號，並通過網關GPRS模塊發送給遠程伺服器。
[0035]遠程伺服器上可以通過安裝遠程監控程序，將從無線網關接收到的報警信號記錄在本地資料庫，在圖形界面發出警報提示，通過簡訊終端向工作人員發送簡訊。並且，通過安裝遠程監控程序，遠程伺服器還可以向無線網關發出控制信息，無線網關轉發控制信息到相應的無線中繼器，無線中繼器根據控制信息對相應的井蓋傳感器進行通信。當井蓋傳感器休眠結束，進入狀態查詢模式，收到中繼器發出的通信要求後恢復自身狀態並繼續進入休眠狀態，等待下一個喚醒周期。無線中繼器收到井蓋管理器的回覆信息，轉發給無線網關，無線網關向遠程監控程序回覆信息，任務完成。
[0036]本實用新型不局限與上述【具體實施方式】，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本實用新型上述基本技術思想前提下，本實用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本實用新型的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種井蓋傳感器，其特徵在於:所述的井蓋傳感器包括強力磁鋼以及封裝在防水殼體內的霍爾傳感器、單片機控制主板、傳感器ZigBee模塊和用於為井蓋傳感器供電的電池；所述強力磁鋼吸附在沙井蓋上，所述防水殼體固定在沙井壁上並使得所述強力磁鋼落於霍爾傳感器的磁感應範圍內，所述霍爾傳感器在強力磁鋼超出其磁感應範圍時產生井蓋開啟報警信號，所述單片機控制主板將該井蓋開啟報警信號通過所述傳感器ZigBee模塊發送到所接入的無線網絡中。
2.根據權利要求1所述的井蓋傳感器，其特徵在於:所述的井蓋傳感器還包括液位幹簧管開關；所述液位幹簧管開關設置在所述防水殼體的底部，其在接觸到沙井內的水面時產生漫水報警信號，所述單片機控制主板將該漫水報警信號通過所述傳感器ZigBee模塊發送到所接入的無線網絡中。
3.根據權利要求2所述的井蓋傳感器，其特徵在於:所述單片機控制主板預設有喚醒周期，所述單片機控制主板在常態下處於休眠狀態並斷開所述電池對霍爾傳感器和液位幹簧管開關的供電，並且，所述單片機控制主板每隔一個喚醒周期進入工作狀態並接通所述電池對霍爾傳感器和液位幹簧管開關的供電。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的井蓋傳感器，其特徵在於:所述防水殼體通過金屬抱卡固定在沙井壁上。
5.一種應用權利要求1至4任意一項所述井蓋傳感器的沙井蓋報警系統，其特徵在於:所述的報警系統包括遠程伺服器、無線網關、無線中繼器和權利要求1至4任意一項所述的井蓋傳感器；所述遠程伺服器與一個或者以上所述無線網關無線通信連接，每個無線網關與一個或者以上所述無線中繼器無線通信連接，每個無線中繼器與一個或者以上所述井蓋傳感器無線通信連接，各個所述井蓋傳感器發出的報警信號通過相應的無線中繼器和無線網關傳輸到所述遠程伺服器。
6.根據權利要求5所述的沙井蓋報警系統，其特徵在於:所述無線中繼器安裝在一位於該無線中繼器所連接井蓋傳感器附近的路燈上並由該路燈供電。
7.根據權利要求6所述的沙井蓋報警系統，其特徵在於:所述的無線中繼器包括依次電連接的中繼器路燈供電電路、中繼器鉛蓄電池充電管理器、中繼器鉛蓄電池、中繼器電源變換電路和中繼器ZigBee模塊；所述中繼器ZigBee模塊通過中繼器電源變換電路、中繼器鉛蓄電池、中繼器鉛蓄電池充電管理器和中繼器路燈供電電路從無線中繼器所安裝的路燈獲得供電，所述中繼器ZigBee模塊實時接收所連井蓋傳感器的傳感器ZigBee模塊發出的報警信號，並轉發給所連接的無線網關。
8.根據權利要求5至7任意一項所述的沙井蓋報警系統，其特徵在於:所述無線網關安裝在一位於該無線網關所連接無線中繼器附近的路燈上並由該路燈供電。
9.根據權利要求8所述的沙井蓋報警系統，其特徵在於:所述的無線網關包括網關路燈供電電路、網關鉛蓄電池充電管理器、網關鉛蓄電池、網關電源變換電路、網關ZigBee模塊、和網關GPRS模塊；所述網關ZigBee模塊和網關GPRS模塊分別通過網關電源變換電路、網關鉛蓄電池、網關鉛蓄電池充電管理器和網關路燈供電電路從無線網關所安裝的路燈獲得供電，所述網關ZigBee模塊實時接收所連無線中繼器的中繼器ZigBee模塊轉發的報警信號，並通過所述網關GPRS模塊發送給遠程伺服器。
【文檔編號】G08B25/10GK203644171SQ201320888982
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】李振業, 李健, 王旭東 申請人:廣東省建築科學研究院