CN105951888B - 一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖及其控制方法，该装置包括井圈、内井盖、外井盖、上位机和无线射频识别卡，井圈上设有与排水孔错开的弓形体，弓形体上面设有上超声波探测器和上红外探测器，弓形体下面设有下超声波探测器和下红外探测器；弓形体上面设有读卡器，弓形体下面设有控制器，控制器中设有可伸缩的锁舌体；内井盖上设有多个定位孔，上超声波探测器、上红外探测器、读卡器分别卡在一个定位孔中；内井盖下面设有锁腔体和L型卡扣，锁舌体伸出时卡在锁腔体中。其控制方法包括：常规探查；外井盖精确探查；隧道精确探查；维护解锁。通过上位机可以及时知晓异常信息，并且监控更加精确。

Description

一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖及其控制方法

技术领域

本发明具体涉及一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖及其控制方法。

背景技术

高压电力电缆已成为城市供电网络的重要组成部分，电网的良好运行是城市生活的基本保证，所以保证电力隧道安全至关重要，检查井作为保证电力隧道及其设备设施安全的重要关卡，做好其上的井盖防盗监控至关重要。

然而，现实生活中不法份子非法入侵隧道实施破坏或者盗窃行为时常发生；因暴雨等自然灾害冲开井盖的现象比比皆是；再加上电力隧道井盖大多是铁质的，被偷盗的现象屡屡发生。无论是井盖被偷盗还是被雨水冲走，很难在第一时间被管理部门知道，以至于很难在第一时间对此进行补救，若补救不及时很容易造成隧道内设备设施被盗或是影响行人和行车安全。

目前虽有机械式防盗井盖，但是偷盗者只要能打开防盗锁或是暴力破坏，还是可以盗取井盖，甚至进入隧道中偷盗电缆等电力设备设施，造成电网瘫痪等严重问题，所以这种单纯的机械防盗依旧存在缺陷。另外，对于电力隧道检查井，井盖包括由下至上设置的井圈、内井盖和外井盖，市面上虽有针对内井盖的防盗监控产品，但是仍在外井盖被盗或是丢失时无法第一时间上报信息让管理部门知晓，管理部门就无法及时对其进行补救，再加上目前多数防盗监控产品多采用红外探测技术，误报情况频繁。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖及其控制方法，以解决外井盖被盗或丢失时管理部门无法第一时间知晓，隧道内电力电缆等设施被盗严重，以及现有红外探测防盗监控产品误报情况频繁的问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一方面，提供一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖，包括由下至上设置的井圈、内井盖2和外井盖，内井盖2上设有多个排水孔3，还包括监管人员用于监控井盖状态信息和控制井盖工作的上位机，以及用于储存维护人员身份信息的无线射频识别卡；

井圈上设有与排水孔3错开的弓形体6，弓形体6上面设有用于监测外井盖是否存在的上红外探测器17和用于探测外井盖是否在关闭状态距离范围内的上超声波探测器13；弓形体6下面设有用于监测隧道内部是否有非法闯入者的下红外探测器11和下超声波探测器5；弓形体6上面设有用于读取无线射频识别卡中的维护人员身份信息的读卡器16，弓形体6下面设有控制器9，控制器9中设有可伸缩的锁舌体14，控制器9通过工业总线与上位机连接；

内井盖2上设有多个定位孔12，上超声波探测器13、上红外探测器17、读卡器16分别卡在一个定位孔12中；内井盖2下面设有锁腔体4和卡在井圈上的L型卡扣1，锁舌体14伸出时卡在锁腔体4中；

控制器9内设有用于控制上红外探测器17和下红外探测器11工作的红外探测控制模块，用于控制上超声波探测器13和下超声波探测器5工作的超声波探测控制模块，用于控制锁舌体14伸缩的锁舌控制模块，用于处理超声波探测控制模块、红外探测控制模块和锁舌控制模块信息的CPU主板，用于向上位机发送CPU主板信息的通讯模块，以及为控制器9、上超声波探测器13、上红外探测器17、下超声波探测器5、下红外探测器11和读卡器16提供电能的供电模块，供电模块和通讯模块均与工业总线连接，读卡器与CPU主板连接。

作为优选，内井盖2上方设有用于向上位机发送通讯模块信息的无线收发器7，供电模块和通讯模块均与无线收发器7连接。

作为优选，上超声波探测器13、上红外探测器17、下超声波探测器5和下红外探测器11上均设有在外井盖脱离关闭状态距离范围和/或隧道内部有非法闯入者时发出声音报警的报警装置。

作为优选，弓形体6下面设有用于通过上位机观看隧道内部实时图像的摄像头8，控制器9内设有摄像控制模块，供电模块和CPU主板均与摄像控制模块连接，摄像头8与供电模块连接。

作为优选，弓形体6上设有2～4个安装孔10，安装孔10通过螺栓与井圈连接；弓形体6上设有2～4个固定孔15，固定孔15通过螺栓与控制器9连接。

另一方面，提供一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖的控制方法，包括以下步骤：

初始探查：上红外探测器17探测外井盖是否存在，下红外探测器11探测隧道内是否有非法闯入者，上红外探测器17、下红外探测器11分别将探测信息传输给红外探测控制模块以识别外井盖和隧道内是否正常，红外探测控制模块将识别信息发送给CPU主板，识别信息为正常时上超声波探测器13和下超声波探测器5处于关闭状态；

外井盖精确探查：上红外探测器17探测到外井盖不存在时，CPU主板向超声波探测控制模块发送启动上超声波探测器13的指令，上超声波探测器13探测外井盖是否脱离关闭状态距离范围，上超声波探测器13将探测信息传输给超声波探测控制模块识别外井盖是否正常，超声波探测控制模块将识别信息a1发送给CPU主板；所述识别信息a1异常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常报警信号b1；

隧道精确探查：下红外探测器11探测到隧道内出现非法闯入者时，CPU主板向超声波探测控制模块发送启动下超声波探测器5的指令，下超声波探测器5探测隧道内是否出现非法闯入者，下超声波探测器5将探测信息传输给超声波探测控制模块识别隧道内是否正常，超声波探测控制模块将识别信息a2发送给CPU主板；识别信息a2异常时，CPU主板通过通讯模块向上位机发送异常报警信号b2；

维护解锁：维护人员打开外井盖后将无线射频识别卡放在读卡器16的上方，读卡器16读取无线射频识别卡中储存的维护人员身份信息，读卡器16将读取信息发送给CPU主板，CPU主板将读取信息通过通讯模块发送给上位机验证是否合法，上位机通过通讯模块向CPU主板反馈验证结果；验证结果为合法时，CPU主板向锁舌控制模块发送开锁指令，锁舌体14收缩脱离锁腔体4，CPU主板向下超声波探测控制模块和下红外探测控制模块发送暂停工作指令，上超声波探测器13、上红外探测器17、下超声波探测器5和下红外探测器11均暂停工作。

作为优选，上位机收到异常报警信号b1和/或异常报警信号b2时，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发送启动声音报警指令，上红外探测器17、上超声波探测器13、下红外探测器11和下超声波探测器5上的报警装置均发出声音报警；

维护解锁步骤的验证结果为合法时，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发出关闭声音报警指令，上红外探测器17、上超声波探测器13、下红外探测器11和下超声波探测器5均停止声音报警。

作为优选，通过上位机可向通讯模块发送关闭声音报警指示，通讯模块将关闭声音报警指示发送给CPU主板，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发送关闭声音报警指令；

通过上位机可向通讯模块发送开锁指示，通讯模块将开锁指示发送给CPU主板，CPU主板向锁舌控制模块发送开锁指令，锁舌体14收缩脱离锁腔体4。

作为优选，通过上位机可向通讯模块发送实时观看指示，通讯模块将实时观看指示发送给CPU主板，CPU主板向摄像控制模块发送实时观看指令，摄像头8启动向上位机传送隧道内部实时图像。

作为优选，外井盖精确探查步骤中的识别信息a1正常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常提示信号c1；

隧道精确探查步骤中的识别信息a2正常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常提示信号c2。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过上红外探测器初步探查外井盖是否在设置范围内，通过上超声波探测器精确探测外井盖是否在设置范围内；通过下红外探测器初步探测隧道内部是否有非法闯入者，通过下超声波探测器精确探测隧道内部是否有非法闯入者；初步探测出现异常时控制器向上位机发送异常提示信号，精确探测出现异常时向上位机发送异常报警信号，监管部门通过上位机可以及时知晓异常信息，并且监控更加精确不易出现误报现象。

通过读卡器读取无线射频识别卡中的信息并给上位机验证是否合法，验证结果合法时控制锁舌体收缩脱离锁腔体才能取下内井盖，内井盖和隧道内部更加安全。

2、本发明的上超声波探测器、上红外探测器、下超声波探测器和下红外探测器均声音报警的功能，在外井盖被非法打开和/或隧道内部有非法闯入者时发出声音报警，以起到提醒附近的巡查人员和阻吓非法闯入者。

3、本发明的弓形体下面设有摄像头，通过上位机可启动摄像头获得隧道内部实时图像，能更加准确的掌握隧道内部的实际情况，并记录违法分子的犯罪证据。

附图说明

图1为基于红外和超声波双重监控防盗井盖的结构示意图；

图2为基于红外和超声波双重监控防盗井盖的弓形体结构示意图一；

图3为基于红外和超声波双重监控防盗井盖的弓形体的结构示意图二；

图4为基于红外和超声波双重监控防盗井盖的内井盖的结构示意图；

图5为基于红外和超声波双重监控防盗井盖的电路原理框图一；

图6为基于红外和超声波双重监控防盗井盖的电路原理框图二。

其中：1、L型卡扣；2、内井盖；3、排水孔；4、锁腔体；5、下超声波探测器；6、弓形体；7、无线收发器；8、摄像头；9、控制器；10、安装孔；11、下红外探测器；12、定位孔；13、上超声波探测器；14、锁舌体；15、固定孔；16、读卡器；17、上红外探测器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：参考图1、2、3、4，本实施例提供一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖，包括由下至上设置的井圈、内井盖2和外井盖，内井盖2上设有多个排水孔3，还包括监管人员用于监控井盖状态信息和控制井盖工作的上位机，以及用于储存维护人员身份信息的无线射频识别卡。

井圈上设有与排水孔3错开的弓形体6，弓形体6上面设有用于监测外井盖是否存在的上红外探测器17和用于探测外井盖是否在关闭状态距离范围内的上超声波探测器13。弓形体6下面设有用于监测隧道内部是否有非法闯入者的下红外探测器11和下超声波探测器5。弓形体6上面设有用于读取无线射频识别卡中的维护人员身份信息的读卡器16，弓形体6下面设有控制器9，控制器9中设有可伸缩的锁舌体14，控制器9通过工业总线与上位机连接；此时，工业总线起到供电和传输信息的作用。

内井盖2上设有多个定位孔12，上超声波探测器13、上红外探测器17、读卡器16分别卡在一个定位孔12中。内井盖2下面设有锁腔体4和卡在井圈上的L型卡扣1，锁舌体14伸出时卡在锁腔体4中。

控制器9内设有用于控制上红外探测器17和下红外探测器11工作的红外探测控制模块，用于控制上超声波探测器13和下超声波探测器5工作的超声波探测控制模块，用于控制锁舌体14伸缩的锁舌控制模块，用于处理超声波探测控制模块、红外探测控制模块和锁舌控制模块信息的CPU主板，用于向上位机发送CPU主板信息的通讯模块，以及为控制器9、上超声波探测器13、上红外探测器17、下超声波探测器5、下红外探测器11和读卡器16提供电能的供电模块，供电模块和通讯模块均与工业总线连接，读卡器16与CPU主板连接。

内井盖2上方设有用于向上位机发送通讯模块信息的无线收发器7，供电模块和通讯模块均与无线收发器7连接，供电模块与工业总线连接；此时，无线收发器7直接与上位机传输信息，供电模块可与附近的供电主机连接。供电模块中可包括电源适配装置和蓄电池。

上超声波探测器13、上红外探测器17、下超声波探测器5和下红外探测器11上均设有在外井盖脱离关闭状态距离范围和/或隧道内部有非法闯入者时发出声音报警的报警装置。

弓形体6下面设有用于通过上位机观看隧道内部实时图像的摄像头8，控制器9内设有摄像控制模块，供电模块和CPU主板均与摄像控制模块连接，摄像头8与供电模块连接。

弓形体6上设有3个安装孔10，安装孔10通过螺栓与井圈连接，弓形体6也可以采用焊接的方式直接焊接在井圈上。弓形体6上设有3个固定孔15，固定孔15通过螺栓与控制器9连接。

实施例2：参考图1、2、3、4、5、6，本实施例提供一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖的控制方法，包括以下步骤：

初始探查：上红外探测器17探测外井盖是否存在，下红外探测器11探测隧道内是否有非法闯入者，上红外探测器17、下红外探测器11分别将探测信息传输给红外探测控制模块以识别外井盖和隧道内是否正常，红外探测控制模块将识别信息发送给CPU主板，识别信息为正常时上超声波探测器13和下超声波探测器5处于关闭状态。

外井盖精确探查：上红外探测器17探测到外井盖不存在时，CPU主板向超声波探测控制模块发送启动上超声波探测器13的指令，上超声波探测器13探测外井盖是否脱离关闭状态距离范围，上超声波探测器13将探测信息传输给超声波探测控制模块识别外井盖是否正常，超声波探测控制模块将识别信息a1发送给CPU主板。所述识别信息a1异常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常报警信号b1。

隧道精确探查：下红外探测器11探测到隧道内出现非法闯入者时，CPU主板向超声波探测控制模块发送启动下超声波探测器5的指令，下超声波探测器5探测隧道内是否出现非法闯入者，下超声波探测器5将探测信息传输给超声波探测控制模块识别隧道内是否正常，超声波探测控制模块将识别信息a2发送给CPU主板。识别信息a2异常时，CPU主板通过通讯模块向上位机发送异常报警信号b2。

维护解锁：维护人员打开外井盖后将无线射频识别卡放在读卡器16的上方，读卡器16读取无线射频识别卡中储存的维护人员身份信息，读卡器16将读取信息发送给CPU主板，CPU主板将读取信息通过通讯模块发送给上位机验证是否合法，上位机通过通讯模块向CPU主板反馈验证结果。验证结果为合法时，CPU主板向锁舌控制模块发送开锁指令，锁舌体14收缩脱离锁腔体4，CPU主板向下超声波探测控制模块和下红外探测控制模块发送暂停工作指令，上超声波探测器13、上红外探测器17、下超声波探测器5和下红外探测器11均暂停工作。验证结果为非法时，锁舌体14保持伸出状态留在锁腔体4内使内井盖2无法取下，CPU主板向上位机发送异常开启报警。

上位机收到异常报警信号b1和/或异常报警信号b2时，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发送启动声音报警指令，上红外探测器17、上超声波探测器13、下红外探测器11和下超声波探测器5上的报警装置均发出声音报警。

维护解锁步骤的验证结果为合法时，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发出关闭声音报警指令，上红外探测器17、上超声波探测器13、下红外探测器11和下超声波探测器5均停止声音报警。

通过上位机可向通讯模块发送关闭声音报警指示，通讯模块将关闭声音报警指示发送给CPU主板，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发送关闭声音报警指令。

通过上位机可向通讯模块发送开锁指示，通讯模块将开锁指示发送给CPU主板，CPU主板向锁舌控制模块发送开锁指令，锁舌体14收缩脱离锁腔体4。在不使用无线射频识别卡的情况下，维护人员可以提前打电话或是其他方式联系监管人员，预约进入隧道的时间，监管人员可以通过上位机向CPU主板发送定时开锁指令；维护人员也可以在需要时联系监管人员，监管人员通过上位机向CPU主板发送实时开锁指令，监管人员可通过短信或语音的方式向CPU主板发送指令。

通过上位机可向通讯模块发送实时观看指示，通讯模块将实时观看指示发送给CPU主板，CPU主板向摄像控制模块发送实时观看指令，摄像头8启动向上位机传送隧道内部实时图像。

外井盖精确探查步骤中的识别信息a1正常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常提示信号c1。隧道精确探查步骤中的识别信息a2正常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常提示信号c2。

通过上位机可调整CPU主板、超声波探测控制模块、红外探测控制模块和锁舌控制模块的工作参数，还可调整上红外探测器17、上超声波探测器13、下红外探测器11和下超声波探测器5的报警时长。超声波探测控制模块中的识别程序设定的外井盖的关闭状态距离范围为不大于60cm。

上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于红外和超声波双重监控防盗井盖，包括由下至上设置的井圈、内井盖和外井盖，内井盖上设有多个排水孔，其特征在于：还包括监管人员用于监控井盖状态信息和控制井盖工作的上位机，以及用于储存维护人员身份信息的无线射频识别卡；

所述井圈上设有与排水孔错开的弓形体，弓形体上面设有用于监测外井盖是否存在的上红外探测器和用于探测外井盖是否在关闭状态距离范围内的上超声波探测器；所述弓形体下面设有用于监测隧道内部是否有非法闯入者的下红外探测器和下超声波探测器；所述弓形体上面设有用于读取无线射频识别卡中的维护人员身份信息的读卡器，弓形体下面设有控制器，控制器中设有可伸缩的锁舌体，控制器通过工业总线与上位机连接；

所述内井盖上设有多个定位孔，上超声波探测器、上红外探测器、读卡器分别卡在一个定位孔中；所述内井盖下面设有锁腔体和卡在井圈上的L型卡扣，锁舌体伸出时卡在锁腔体中；

所述控制器内设有用于控制上红外探测器和下红外探测器工作的红外探测控制模块，用于控制上超声波探测器和下超声波探测器工作的超声波探测控制模块，用于控制锁舌体伸缩的锁舌控制模块，用于处理超声波探测控制模块、红外探测控制模块和锁舌控制模块信息的CPU主板，用于向上位机发送CPU主板信息的通讯模块，以及为控制器、上超声波探测器、上红外探测器、下超声波探测器、下红外探测器和读卡器提供电能的供电模块，供电模块和通讯模块均与工业总线连接，读卡器与CPU主板连接。

2.根据权利要求1所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖，其特征在于：所述内井盖上方设有用于向上位机发送通讯模块信息的无线收发器，供电模块和通讯模块均与无线收发器连接。

3.根据权利要求1所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖，其特征在于：所述上超声波探测器、上红外探测器、下超声波探测器和下红外探测器上均设有在外井盖脱离关闭状态距离范围和/或隧道内部有非法闯入者时发出声音报警的报警装置。

4.根据权利要求1或2所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖，其特征在于：所述弓形体下面设有用于通过上位机观看隧道内部实时图像的摄像头，控制器内设有摄像控制模块，供电模块和CPU主板均与摄像控制模块连接，摄像头与供电模块连接。

5.根据权利要求4所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖，其特征在于：所述弓形体上设有2～4个安装孔，安装孔通过螺栓与井圈连接；所述弓形体上设有2～4个固定孔，固定孔通过螺栓与控制器连接。

6.根据权利要求3所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

初始探查：上红外探测器探测外井盖是否存在，下红外探测器探测隧道内是否有非法闯入者，上红外探测器、下红外探测器分别将探测信息传输给红外探测控制模块以识别外井盖和隧道内是否正常，红外探测控制模块将识别信息发送给CPU主板，识别信息为正常时上超声波探测器和下超声波探测器处于关闭状态；

外井盖精确探查：上红外探测器探测到外井盖不存在时，CPU主板向超声波探测控制模块发送启动上超声波探测器的指令，上超声波探测器探测外井盖是否脱离关闭状态距离范围，上超声波探测器将探测信息传输给超声波探测控制模块识别外井盖是否正常，超声波探测控制模块将识别信息a1发送给CPU主板；所述识别信息a1异常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常报警信号b1；

隧道精确探查：下红外探测器探测到隧道内出现非法闯入者时，CPU主板向超声波探测控制模块发送启动下超声波探测器的指令，下超声波探测器探测隧道内是否出现非法闯入者，下超声波探测器将探测信息传输给超声波探测控制模块识别隧道内是否正常，超声波探测控制模块将识别信息a2发送给CPU主板；所述识别信息a2异常时，CPU主板通过通讯模块向上位机发送异常报警信号b2；

维护解锁：维护人员打开外井盖后将无线射频识别卡放在读卡器的上方，读卡器读取无线射频识别卡中储存的维护人员身份信息，读卡器将读取信息发送给CPU主板，CPU主板将读取信息通过通讯模块发送给上位机验证是否合法，上位机通过通讯模块向CPU主板反馈验证结果；所述验证结果为合法时，CPU主板向锁舌控制模块发送开锁指令，锁舌体收缩脱离锁腔体，CPU主板向下超声波探测控制模块和下红外探测控制模块发送暂停工作指令，上超声波探测器、上红外探测器、下超声波探测器和下红外探测器均暂停工作。

7.根据权利要求6所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖的控制方法，其特征在于，所述上位机收到异常报警信号b1和/或异常报警信号b2时，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发送启动声音报警指令，上红外探测器、上超声波探测器、下红外探测器和下超声波探测器上的报警装置均发出声音报警；

所述维护解锁步骤的验证结果为合法时，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发出关闭声音报警指令，上红外探测器、上超声波探测器、下红外探测器和下超声波探测器均停止声音报警。

8.根据权利要求6所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖的控制方法，其特征在于，通过上位机可向通讯模块发送关闭声音报警指示，通讯模块将关闭声音报警指示发送给CPU主板，CPU主板向红外探测控制模块和超声波探测控制模块发送关闭声音报警指令；

通过上位机可向通讯模块发送开锁指示，通讯模块将开锁指示发送给CPU主板，CPU主板向锁舌控制模块发送开锁指令，锁舌体收缩脱离锁腔体。

9.根据权利要求6所述的基于红外和超声波双重监控防盗井盖的控制方法，其特征在于，所述外井盖精确探查步骤中的识别信息a1正常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常提示信号c1；

所述隧道精确探查步骤中的识别信息a2正常时，CPU主板仅通过通讯模块向上位机发送异常提示信号c2。