一種井蓋傳感器及沙井蓋報警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種井蓋傳感器,包括強(qiáng)力磁鋼以及封裝在防水殼體內(nèi)的霍爾傳感器、單片機(jī)控制主板、傳感器ZigBee模塊和電池;強(qiáng)力磁鋼吸附在沙井蓋上,霍爾傳感器在強(qiáng)力磁鋼超出其磁感應(yīng)范圍時產(chǎn)生井蓋開啟報警信號,單片機(jī)控制主板將該井蓋開啟報警信號通過傳感器ZigBee模塊發(fā)送到所接入的無線網(wǎng)絡(luò)中。本實用新型還公開了一種應(yīng)用上述井蓋傳感器的沙井蓋報警系統(tǒng),包括遠(yuǎn)程服務(wù)器、無線網(wǎng)關(guān)、無線中繼器和上述井蓋傳感器;各個井蓋傳感器發(fā)出的報警信號通過相應(yīng)的無線中繼器和無線網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器。本實用新型對井蓋報警設(shè)備進(jìn)行無線組網(wǎng),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(jiān)控。
【專利說明】一種井蓋傳感器及沙井蓋報警系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種市政設(shè)施監(jiān)控設(shè)備及系統(tǒng),具體地說是一種井蓋傳感器及沙井蓋報警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]沙井蓋是隨著城市地下管網(wǎng)的發(fā)展而出現(xiàn)的,作為地下管網(wǎng)的一部分,井蓋一旦缺失將會帶來嚴(yán)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(chǎn)傷害。今年來多處因為井蓋丟失或打開導(dǎo)致行人傷亡事件,對城市管理職能部門也發(fā)出了警報,對城市井蓋管理將是刻不容緩的任務(wù)。對井蓋進(jìn)行管理的難度在于其數(shù)量龐大、分布地域廣。要對每一個井蓋進(jìn)行巡查將耗費大量的人力物力。
[0003]對于井蓋的管理,一直是城市管理部門的難題。傳統(tǒng)的管理方法是通過工作人員對城市中的每個井蓋進(jìn)行例行檢查,對一個區(qū)域的所有井蓋檢查一遍幾乎就占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(zhèn)化的發(fā)展,下水道規(guī)模越來越大,井蓋的數(shù)量也不斷增加,特別是在每年的雨季,多處出現(xiàn)下水道水位提升,沖開井蓋導(dǎo)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(jìn)行及時的檢查。
[0004]在以上背景下,利用物聯(lián)網(wǎng)對井蓋進(jìn)行管理的方式就變得理所當(dāng)然。隨著監(jiān)測技術(shù)、信息化技術(shù)、電子通訊技術(shù)等技術(shù)的興起,為自動化監(jiān)控奠定了堅實的基礎(chǔ),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(xiàn)代傳感技術(shù)與電子信息技術(shù),通過實時獲取監(jiān)控設(shè)施狀況等各種有效數(shù)據(jù)作為指標(biāo),并及時發(fā)出報警信號。近年來,無線通信技術(shù)越來越多,并通過與信息系統(tǒng)的充分融合,使得分布式大規(guī)模設(shè)施監(jiān)控和綜合處理分析能力成為現(xiàn)實并大面積普及。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)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(tài)進(jìn)行監(jiān)控與報警。
[0006]本實用新型所要解決的另一個技術(shù)問題是:提供一種應(yīng)用上述井蓋傳感器的沙井蓋報警系統(tǒng),可以對城市下水道管網(wǎng)上的井蓋進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)井蓋發(fā)生開啟或者井下水位升高超過警戒值時,系統(tǒng)向監(jiān)控中心和管理人員發(fā)出警報,提示相關(guān)工作執(zhí)行。本系統(tǒng)利用ZigBee和GPRS無線通信技術(shù),對井蓋報警設(shè)備進(jìn)行無線組網(wǎng),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(jiān)控。
[0007]解決上述技術(shù)問題,本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種井蓋傳感器,其特征在于:所述的井蓋傳感器包括強(qiáng)力磁鋼以及封裝在防水殼體內(nèi)的霍爾傳感器、單片機(jī)控制主板、傳感器ZigBee模塊和用于為井蓋傳感器供電的電池;所述強(qiáng)力磁鋼吸附在沙井蓋上,所述防水殼體固定在沙井壁上并使得所述強(qiáng)力磁鋼落于霍爾傳感器的磁感應(yīng)范圍內(nèi),所述霍爾傳感器在強(qiáng)力磁鋼超出其磁感應(yīng)范圍時產(chǎn)生井蓋開啟報警信號,所述單片機(jī)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(fā)送到所接入的無線網(wǎng)絡(luò)中。
[0009]作為本實用新型的一種改進(jìn),所述的井蓋傳感器還包括液位干簧管開關(guān);所述液位干簧管開關(guān)設(shè)置在所述防水殼體的底部,其在接觸到沙井內(nèi)的水面時產(chǎn)生漫水報警信號,所述單片機(jī)控制主板將該漫水報警信號通過所述傳感器ZigBee模塊發(fā)送到所接入的無線網(wǎng)絡(luò)中。
[0010]作為本實用新型的一種改進(jìn),所述單片機(jī)控制主板預(yù)設(shè)有喚醒周期,所述單片機(jī)控制主板在常態(tài)下處于休眠狀態(tài)并斷開所述電池對霍爾傳感器和液位干簧管開關(guān)的供電,并且,所述單片機(jī)控制主板每隔一個喚醒周期進(jìn)入工作狀態(tài)并接通所述電池對霍爾傳感器和液位干簧管開關(guān)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(yīng)用上述井蓋傳感器的沙井蓋報警系統(tǒng),其特征在于:所述的報警系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程服務(wù)器、無線網(wǎng)關(guān)、無線中繼器和上述井蓋傳感器;所述遠(yuǎn)程服務(wù)器與一個或者以上所述無線網(wǎng)關(guān)無線通信連接,每個無線網(wǎng)關(guān)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(fā)出的報警信號通過相應(yīng)的無線中繼器和無線網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)剿鲞h(yuǎn)程服務(wù)器。
[0013]作為本實用新型的一種改進(jìn),所述無線中繼器安裝在一位于該無線中繼器所連接井蓋傳感器附近的路燈上并由該路燈供電。
[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(fā)出的報警信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給所連接的無線網(wǎng)關(guān)。
[0015]作為本實用新型的一種改進(jìn),所述無線網(wǎng)關(guān)安裝在一位于該無線網(wǎng)關(guān)所連接無線中繼器附近的路燈上并由該路燈供電。
[0016]作為本實用新型的一種實施方式,所述的無線網(wǎng)關(guān)包括網(wǎng)關(guān)路燈供電電路、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池充電管理器、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池、網(wǎng)關(guān)電源變換電路、網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊、和網(wǎng)關(guān)GPRS模塊;所述網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊和網(wǎng)關(guān)GPRS模塊分別通過網(wǎng)關(guān)電源變換電路、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池充電管理器和網(wǎng)關(guān)路燈供電電路從無線網(wǎng)關(guān)所安裝的路燈獲得供電,所述網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊實時接收所連無線中繼器的中繼器ZigBee模塊轉(zhuǎn)發(fā)的報警信號,并通過所述網(wǎng)關(guān)GPRS模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有以下有益效果:
[0018]1、本系統(tǒng)使用強(qiáng)力磁鋼和霍爾感應(yīng)器作為井蓋開啟感應(yīng)觸發(fā)器,強(qiáng)力磁鋼安裝方便,能夠適應(yīng)不同的井蓋類型,霍爾感應(yīng)器感應(yīng)靈敏,感應(yīng)距離較大,能夠有效減少因汽車經(jīng)過導(dǎo)致井蓋跳動造成的誤報警次數(shù);
[0019]2、該系統(tǒng)井蓋報警器采用圓筒形外殼包裹,使用機(jī)械抓手作為固定裝置,裝置受力點面積小,能夠適應(yīng)圓弧形沙井壁的安裝環(huán)境,減少設(shè)備安裝調(diào)試工序和耗材,有效節(jié)約成本的同時增加了設(shè)備的穩(wěn)定性;[0020]3、本系統(tǒng)采用ZigBee無線通信技術(shù)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,一次性干電池使用壽命長,有限節(jié)約維護(hù)費用。
[0021]4、該系統(tǒng)采用干電池作為井蓋傳感器的供電電源,干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,同時有利于提高設(shè)備的防水效果,提高設(shè)備使用壽命;
[0022]5、該系統(tǒng)采用中繼器模式組網(wǎng),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于一個GRPS終端發(fā)送,有效降低了電信網(wǎng)絡(luò)通信費用,節(jié)約系統(tǒng)運營成本;
[0023]6、該系統(tǒng)把井蓋開啟和漫水報警集中于一個傳感器上,可同時發(fā)送兩種報警信號,一器兩用,提高了系統(tǒng)的可用性。
[0024]7、該系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程服務(wù)器匯集報警信號并進(jìn)行分析,可自動保存歷史記錄,定位報警信號,實時通報監(jiān)控情況和報警情況,實現(xiàn)系統(tǒng)可視化監(jiān)控。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0026]圖1是本實用新型的沙井蓋報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖2是井蓋傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]圖3是無線中繼器的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029]圖4是無線網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0030]圖5是本實用新型的沙井蓋報警系統(tǒng)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(tǒng),包括遠(yuǎn)程服務(wù)器、無線網(wǎng)關(guān)、無線中繼器和井蓋傳感器。遠(yuǎn)程服務(wù)器與一個或者以上無線網(wǎng)關(guān)無線通信連接,每個無線網(wǎng)關(guān)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(yōu)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(qiáng)力磁鋼以及封裝在一塑料圓筒形防水殼體內(nèi)的霍爾傳感器、單片機(jī)控制主板、傳感器ZigBee模塊、液位干簧管開關(guān)和用于為井蓋傳感器供電的電池。防水殼體采用IP68防水材料制造,其由上下兩層組成,電池使用IV堿性電池供電,供電壽命為3?5年,其安裝于防水殼體的下層空間中,電池可從防水殼體拆卸下進(jìn)行更換。強(qiáng)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并使得強(qiáng)力磁鋼落于霍爾傳感器的磁感應(yīng)范圍內(nèi),該磁感應(yīng)范圍一般設(shè)置為5毫米;霍爾傳感器在強(qiáng)力磁鋼超出其磁感應(yīng)范圍時產(chǎn)生井蓋開啟報警信號,單片機(jī)控制主板將該井蓋開啟報警信號通過傳感器ZigBee模塊發(fā)送到所接入的無線網(wǎng)絡(luò)中。液位干簧管開關(guān)設(shè)置在防水殼體的底部,其在接觸到沙井內(nèi)的水面時產(chǎn)生漫水報警信號,單片機(jī)控制主板將該漫水報警信號通過傳感器ZigBee模塊發(fā)送到所接入的無線網(wǎng)絡(luò)中。單片機(jī)控制主板預(yù)設(shè)有喚醒周期,單片機(jī)控制主板在常態(tài)下處于休眠狀態(tài)并斷開電池對霍爾傳感器和液位干簧管開關(guān)的供電,并且,單片機(jī)控制主板每隔一個喚醒周期進(jìn)入工作狀態(tài)并接通電池對霍爾傳感器和液位干簧管開關(guān)的供電,喚醒后井蓋傳感器檢測霍爾傳感器既液位傳感器的狀態(tài),如果正常,則繼續(xù)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(fā)出無線報警信號,發(fā)出的信號內(nèi)容包括報警類型及自身編號。上述喚醒周期一般可設(shè)置成5分鐘。
[0033]無線中繼器安裝在一位于該無線中繼器所連接井蓋傳感器附近的路燈上并由該路燈供電,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,并且當(dāng)交流電因意外發(fā)生斷電時,電源轉(zhuǎn)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(fā)出的報警信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給所連接的無線網(wǎng)關(guān)。
[0034]無線網(wǎng)關(guān)安裝在一位于該無線網(wǎng)關(guān)所連接無線中繼器附近的路燈上并由該路燈供電,可隨時與無線中繼器進(jìn)行通信,其包括網(wǎng)關(guān)路燈供電電路、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池充電管理器、網(wǎng)關(guān)鉛畜電池、網(wǎng)關(guān)電源變換電路、網(wǎng)關(guān)ZigBee I旲塊、和網(wǎng)關(guān)GPRS I旲塊;網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊和網(wǎng)關(guān)GPRS模塊分別通過網(wǎng)關(guān)電源變換電路、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池充電管理器和網(wǎng)關(guān)路燈供電電路從無線網(wǎng)關(guān)所安裝的路燈獲得供電,并且當(dāng)交流電因意外發(fā)生斷電時,電源轉(zhuǎn)入電池供電模式,保證無線中繼器24小時正常工作;網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊實時接收所連無線中繼器的中繼器ZigBee模塊轉(zhuǎn)發(fā)的報警信號,并通過網(wǎng)關(guān)GPRS模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器。
[0035]遠(yuǎn)程服務(wù)器上可以通過安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控程序,將從無線網(wǎng)關(guān)接收到的報警信號記錄在本地數(shù)據(jù)庫,在圖形界面發(fā)出警報提示,通過短信終端向工作人員發(fā)送短信。并且,通過安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控程序,遠(yuǎn)程服務(wù)器還可以向無線網(wǎng)關(guān)發(fā)出控制信息,無線網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)控制信息到相應(yīng)的無線中繼器,無線中繼器根據(jù)控制信息對相應(yīng)的井蓋傳感器進(jìn)行通信。當(dāng)井蓋傳感器休眠結(jié)束,進(jìn)入狀態(tài)查詢模式,收到中繼器發(fā)出的通信要求后恢復(fù)自身狀態(tài)并繼續(xù)進(jìn)入休眠狀態(tài),等待下一個喚醒周期。無線中繼器收到井蓋管理器的回復(fù)信息,轉(zhuǎn)發(fā)給無線網(wǎng)關(guān),無線網(wǎng)關(guān)向遠(yuǎn)程監(jiān)控程序回復(fù)信息,任務(wù)完成。
[0036]本實用新型不局限與上述【具體實施方式】,根據(jù)上述內(nèi)容,按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段,在不脫離本實用新型上述基本技術(shù)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(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種井蓋傳感器,其特征在于:所述的井蓋傳感器包括強(qiáng)力磁鋼以及封裝在防水殼體內(nèi)的霍爾傳感器、單片機(jī)控制主板、傳感器ZigBee模塊和用于為井蓋傳感器供電的電池;所述強(qiáng)力磁鋼吸附在沙井蓋上,所述防水殼體固定在沙井壁上并使得所述強(qiáng)力磁鋼落于霍爾傳感器的磁感應(yīng)范圍內(nèi),所述霍爾傳感器在強(qiáng)力磁鋼超出其磁感應(yīng)范圍時產(chǎn)生井蓋開啟報警信號,所述單片機(jī)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(fā)送到所接入的無線網(wǎng)絡(luò)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井蓋傳感器,其特征在于:所述的井蓋傳感器還包括液位干簧管開關(guān);所述液位干簧管開關(guān)設(shè)置在所述防水殼體的底部,其在接觸到沙井內(nèi)的水面時產(chǎn)生漫水報警信號,所述單片機(jī)控制主板將該漫水報警信號通過所述傳感器ZigBee模塊發(fā)送到所接入的無線網(wǎng)絡(luò)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井蓋傳感器,其特征在于:所述單片機(jī)控制主板預(yù)設(shè)有喚醒周期,所述單片機(jī)控制主板在常態(tài)下處于休眠狀態(tài)并斷開所述電池對霍爾傳感器和液位干簧管開關(guān)的供電,并且,所述單片機(jī)控制主板每隔一個喚醒周期進(jìn)入工作狀態(tài)并接通所述電池對霍爾傳感器和液位干簧管開關(guān)的供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的井蓋傳感器,其特征在于:所述防水殼體通過金屬抱卡固定在沙井壁上。
5.一種應(yīng)用權(quán)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(tǒng),其特征在于:所述的報警系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程服務(wù)器、無線網(wǎng)關(guān)、無線中繼器和權(quán)利要求1至4任意一項所述的井蓋傳感器;所述遠(yuǎn)程服務(wù)器與一個或者以上所述無線網(wǎng)關(guān)無線通信連接,每個無線網(wǎng)關(guān)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(fā)出的報警信號通過相應(yīng)的無線中繼器和無線網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)剿鲞h(yuǎn)程服務(wù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沙井蓋報警系統(tǒng),其特征在于:所述無線中繼器安裝在一位于該無線中繼器所連接井蓋傳感器附近的路燈上并由該路燈供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沙井蓋報警系統(tǒng),其特征在于: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(fā)出的報警信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給所連接的無線網(wǎng)關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任意一項所述的沙井蓋報警系統(tǒng),其特征在于:所述無線網(wǎng)關(guān)安裝在一位于該無線網(wǎng)關(guān)所連接無線中繼器附近的路燈上并由該路燈供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沙井蓋報警系統(tǒng),其特征在于:所述的無線網(wǎng)關(guān)包括網(wǎng)關(guān)路燈供電電路、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池充電管理器、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池、網(wǎng)關(guān)電源變換電路、網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊、和網(wǎng)關(guān)GPRS模塊;所述網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊和網(wǎng)關(guān)GPRS模塊分別通過網(wǎng)關(guān)電源變換電路、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池、網(wǎng)關(guān)鉛蓄電池充電管理器和網(wǎng)關(guān)路燈供電電路從無線網(wǎng)關(guān)所安裝的路燈獲得供電,所述網(wǎng)關(guān)ZigBee模塊實時接收所連無線中繼器的中繼器ZigBee模塊轉(zhuǎn)發(fā)的報警信號,并通過所述網(wǎng)關(guān)GPRS模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】李振業(yè), 李健, 王旭東 申請人:廣東省建筑科學(xué)研究院