CN107630471A - 一种智能井口封闭组件及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能井口封闭组件及其控制方法，其特征在于：井盖的盖板的上端面嵌设有光伏面板和LED灯，在盖板下端面的中央向下凸出设置有安装腔，安装腔中设置有电路控制盒、驱动电机以及电池模块，驱动电机倒置固定在安装腔中，在驱动电机的输出轴上固定连接有旋转卡盘，旋转卡盘上设置有凸耳，在盖板的底面设置有压力传感器，光伏面板、LED灯、驱动电机、电池模块以及压力传感器均与电路控制盒中的控制电路电连接。其效果是：结构独特，安装方便，能够在弹簧底座上实现井盖的自动锁定和解锁，能通过踩踏井盖自动输入解锁或上锁信号，电控设备的电源利用自带的光伏面板提供，并自带LED灯提示，实现了智能化操作。

Description

一种智能井口封闭组件及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种市政设备，具体涉及到一种智能井口封闭组件及其控制方法。

背景技术

随着城市建设进程的日益加快，对市政设施的维护工作要求也越来越高。电力、通讯、排水等设施几乎都布置在城市道路下方，在各个关键节点通过设置窨井以便进行市政设施的检查和维护。

窨井的井口平常都是采用井盖覆盖，传统的井盖大多开设有一个通孔，需要开启时，通过简易的挂钩直接深入井盖通孔中，通过人工拉动挂钩向上提取井盖，使用时，比较费劲，针对每天大面积巡检的市政人员而言，使用极为不便。而且这种井盖由于靠自身重量覆盖在井口上，在大雨或洪水来临时，经常面临着被水冲走的困扰。

为了解决上述问题，业内有人对窨井盖提出了许多改进方案，比如通过在窨井盖于底座之间设置自动升降机构，当需要开启井盖时，通过升降机构自动提升。但其存在缺陷通常是：现有技术中的提升机构大多采用液压式或者丝杆推动式，需要配置单独的电源供电，而且常常需要配置单独的控制设备，由于城市管网涉及管理部门较多，控制权限的管辖不够规范，不同管理部门的维护人员协调起来非常麻烦，难以实现本地智能化控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种智能井口密封组件，通过在井盖上设置光伏充电设备和自动锁定结构，既满足防盗和防水冲走的需要，又方便了本地操控，而且井盖的开启非常方便。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种智能井口封闭组件，包括井盖(1)和底座(2)，其关键在于：所述井盖(1)包括盖板(11)，所述盖板(11)的上端面嵌设有光伏面板(12)和LED灯(13)，在所述盖板(11)下端面的中央向下凸出设置有安装腔(14)，所述安装腔(14)中设置有电路控制盒(15)、驱动电机(16)以及电池模块(17)，所述驱动电机(16)倒置固定在所述安装腔(14)中，在所述驱动电机(16)的输出轴上固定连接有旋转卡盘(18)，所述旋转卡盘(18)上设置有用于卡接井盖底座的凸耳，在所述盖板(11)的底面设置有压力传感器(19)，所述光伏面板(12)、LED灯(13)、驱动电机(16)、电池模块(17)以及压力传感器(19)均与所述电路控制盒(15)中的控制电路电连接，在所述电路控制盒(15)中的控制电路上还安装有振动传感器，所述底座(2)包括井圈(21)，在所述井圈(21)的上端面设置有用于抵接所述井盖(1)的弹簧(22)，在所述底座(2)的内壁上还是设置有多个用于卡接所述凸耳的挂耳，当所述盖板(11)固定在井盖底座上时，所述压力传感器(19)正对井盖底座的上端面，旋转卡盘(18)上的凸耳挂接在底座(2)的挂耳上，底座(2)上的弹簧(22)高出井圈(21)上端面并与盖板(11)的下端面抵接。

进一步地，所述盖板(11)的上端面预设有多个用于安装所述光伏面板(12)的矩形槽，所述光伏面板(12)嵌设在所述矩形槽中，在所述光伏面板(12)上还贴合有一块钢化玻璃(121)。

进一步地，在所述钢化玻璃(121)的底面排布静电除尘丝(1211)，所述静电除尘丝(1211)相互交错呈梳齿状排列。

进一步地，所述LED灯(13)为一条环形的灯带，在所述盖板(11)的上端面预设有灯带安装槽，在所述盖板(11)的下端面预设有用于安装压力传感器(19)的安装槽，在所述安装腔(14)和光伏面板(12)、LED灯(13)以及压力传感器(19)的安装槽之间均预埋有导线。

进一步地，所述盖板(11)为水泥板，所述导线在水泥预制成型时埋设在对应的腔槽之间。

进一步地，所述旋转卡盘(18)上的凸耳为楔形件，其高度沿圆周方向渐变，并按照环形分布设置有多个。

进一步地，所述控制电路中设置有电机负荷检测单元以及电机转向切换单元，通过改变电机的转动方向实现所述旋转卡盘(8)的锁定或解锁。

基于上述系统，本发明还提出一种智能井口封闭组件的控制方法，包括锁紧步骤和解锁步骤，其中：

所述锁紧步骤包括：

S11：将井盖(1)放置在底座(2)的弹簧上，使得旋转卡盘(18)的凸耳与底座(2)上的挂耳错位；

S12：踩压盖板(11)使得所述压力传感器(19)获取踩压信号，电路控制盒(15)中的控制电路控制LED灯(13)常亮使其提示盖板(11)压合；

S13：按照预设密码每个码位数字大小分段连续敲击盖板(11)输入锁定密码，控制电路通过振动传感器获取输入的密码信息；

S14：控制电路判断输入的密码信息是否与预设的锁定密码匹配，如果匹配，则控制LED灯(13)闪烁并使驱动电机(16)带动旋转卡盘(18)按顺时针方向转动，使得旋转卡盘(18)的凸耳转动到底座(2)的挂耳下方，实现井盖锁定；否则，维持原状，返回S12等待密码输入；

S15：离开盖板(11)，压力传感器(19)获取的踩压信号消失，LED灯(13)关闭；

所述解锁步骤包括：

S21：踩压盖板(11)使得所述压力传感器(19)获取踩压信号，电路控制盒(15)中的控制电路控制LED灯(13)常亮使其提示盖板(11)压合；

S22：按照预设密码每个码位数字大小分段连续敲击盖板(11)输入解锁密码，该解锁密码与锁定密码的数值不同，控制电路通过振动传感器获取输入的密码信息；

S23：控制电路判断输入的密码信息是否与预设的解锁密码匹配，如果匹配，则控制LED灯(13)闪烁并使驱动电机(16)带动旋转卡盘(18)按逆时针方向转动，使得旋转卡盘(18)的凸耳从底座(2)的挂耳下方退出，实现井盖解锁；否则，维持原状，返回S22等待密码输入；

S24：离开盖板(11)，压力传感器(19)获取的踩压信号消失，LED灯(13)关闭，在弹簧的推动下，井盖(1)被弹起。

进一步地，所述凸耳为楔形件，其高度沿圆周方向渐变，并按照环形分布设置有多个，在所述控制电路中设有电机负荷检测单元以及电机转向切换单元，通过所述电机转向切换单元实现电机转动方向的切换，当凸耳卡接在挂耳下方时，通过负荷检测单元检测转动角度是否达到域值，如果达到，则停止电机转动。

进一步地，在夜间模式，当井盖(1)的压力达到预设阈值时，所述LED灯(13)持续点亮S秒。

本发明的显著效果是：

本发明结构独特，安装方便，能够在弹簧底座上实现井盖的自动锁定和解锁，能通过踩踏井盖自动输入解锁或上锁信号，电控设备的电源利用自带的光伏面板提供，不用外设电源，并自带LED灯给予提示，实现了井盖智能化操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图图；

图2为图1中井盖部位的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的仰视图；

图5为图1中底座部位的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1-图5所示，本实施例提供一种智能井口封闭组件，包括井盖1和底座2，所述井盖1包括盖板11，所述盖板11的上端面嵌设有光伏面板12和LED灯13，在所述盖板11下端面的中央向下凸出设置有安装腔14，所述安装腔14中设置有电路控制盒15、驱动电机16以及电池模块17，所述驱动电机16倒置固定在所述安装腔14中，在所述驱动电机16的输出轴上固定连接有旋转卡盘18，所述旋转卡盘18上设置有用于卡接井盖底座的凸耳，在所述盖板11的底面设置有压力传感器19，所述光伏面板12、LED灯13、驱动电机16、电池模块17以及压力传感器19均与所述电路控制盒15中的控制电路电连接，在所述电路控制盒15中的控制电路上还安装有振动传感器，所述底座2包括井圈21，在所述井圈21的上端面设置有用于抵接所述井盖1的弹簧22，在所述底座2的内壁上还是设置有多个用于卡接所述凸耳的挂耳，当所述盖板11固定在井盖底座上时，所述压力传感器19正对井盖底座的上端面，旋转卡盘18上的凸耳挂接在底座2的挂耳上，底座2上的弹簧22高出井圈21上端面并与盖板11的下端面抵接。

基于上述设计，控制电路可以基于压力传感器19或/和振动传感器实现控制指令的输入，比如，在预设程序中设定“123”为锁定密码，“321”为解锁密码，在扣合井盖后，踩踏在井盖上，通过敲击连续敲击井盖进行密码输入，振动传感器根据连续敲击的次数作为密码提取，当起提取到“123”密码时，驱动电机16顺时针方向转动，旋转卡盘18与底座锁紧。当需要开启井盖时，也可以通过敲击井盖，输入对应的解锁密码，当起提取到“321”密码时，驱动电机16逆时针方向转动，旋转卡盘18与底座解锁，为了实现电机正反转控制并确保电机转动到达预定位置，所述控制电路中设置有电机负荷检测单元以及电机转向切换单元，通过改变电机的转动方向实现所述旋转卡盘18的锁定或解锁。电机负荷检测单元主要采用电流检测，当电机转动到预定位置无法继续转动时，电流会变大，示意达到预定负荷时，控制电机停止，通简单的继电器电路即可实现供电方向的切换，实现电机正反转控制。

结合图2和图3可以看出，为了实现本地化智能供电，井盖中自带了光伏面板2，为了便于安装并确保其发电效率，所述盖板11的上端面预设有多个用于安装所述光伏面板12的矩形槽，所述光伏面板12嵌设在所述矩形槽中，在所述光伏面板12上还贴合有一块钢化玻璃121。

为了实现玻璃表面的自动清洁，在所述钢化玻璃121的底面排布静电除尘丝1211，所述静电除尘丝1211相互交错呈梳齿状排列。

为了便于安装，所述LED灯13为一条环形的灯带，在所述盖板11的上端面预设有灯带安装槽，在所述盖板11的下端面预设有用于安装压力传感器19的安装槽，在所述安装腔14和光伏面板12、LED灯13以及压力传感器19的安装槽之间均预埋有导线。具体实施时，所述盖板11为水泥板，所述导线在水泥预制成型时埋设在对应的腔槽之间。通过在水泥浇筑时预埋连接导线，可以降低后期电路元器件的接线麻烦，方便安装使用。

结合图4可以看出，为了配合弹性底座确保井盖锁紧，所述旋转卡盘18上的凸耳为楔形件，其高度沿圆周方向渐变，并按照环形分布设置有多个。为了方便井盖挪动，在井盖的盖板11上还开始有腰型通槽110，可以方便普通的挂钩勾取移动。也可以通过勾取该腰型通槽110上下晃动使其产生振动信号，实现井盖解锁。

结合图5可以看出，为了便于弹簧22的安装和固定，所述底座2的上端面均匀开设有多个弹簧安装孔，在所述弹簧安装孔的底部还设置有弹簧卡接件，通常弹簧安装孔按照环形阵列分布，至少设置3～6个。

基于上述系统，本实施例还提出一种智能井口封闭组件的控制方法，包括锁紧步骤和解锁步骤，其中：

所述锁紧步骤包括：

S11：将井盖1放置在底座2的弹簧上，使得旋转卡盘18的凸耳与底座2上的挂耳错位；

S12：踩压盖板11使得所述压力传感器19获取踩压信号，电路控制盒15中的控制电路控制LED灯13常亮使其提示盖板11压合；

S13：按照预设密码每个码位数字大小分段连续敲击盖板11输入锁定密码，控制电路通过振动传感器获取输入的密码信息；

S14：控制电路判断输入的密码信息是否与预设的锁定密码匹配，如果匹配，则控制LED灯13闪烁并使驱动电机16带动旋转卡盘18按顺时针方向转动，使得旋转卡盘18的凸耳转动到底座2的挂耳下方，实现井盖锁定；否则，维持原状，返回S12等待密码输入；

S15：离开盖板11，压力传感器19获取的踩压信号消失，LED灯13关闭；

所述解锁步骤包括：

S21：踩压盖板11使得所述压力传感器19获取踩压信号，电路控制盒15中的控制电路控制LED灯13常亮使其提示盖板11压合；

S22：按照预设密码每个码位数字大小分段连续敲击盖板11输入解锁密码，该解锁密码与锁定密码的数值不同，控制电路通过振动传感器获取输入的密码信息；

S23：控制电路判断输入的密码信息是否与预设的解锁密码匹配，如果匹配，则控制LED灯13闪烁并使驱动电机16带动旋转卡盘18按逆时针方向转动，使得旋转卡盘18的凸耳从底座2的挂耳下方退出，实现井盖解锁；否则，维持原状，返回S22等待密码输入；

S24：离开盖板11，压力传感器19获取的踩压信号消失，LED灯13关闭，在弹簧的推动下，井盖1被弹起。

进一步地，所述凸耳为楔形件，其高度沿圆周方向渐变，并按照环形分布设置有多个，在所述控制电路中设有电机负荷检测单元以及电机转向切换单元，通过所述电机转向切换单元实现电机转动方向的切换，当凸耳卡接在挂耳下方时，通过负荷检测单元检测转动角度是否达到域值，如果达到，则停止电机转动，具体实施时，也可以将凸耳设置为台阶状，无论从哪个角度放下井盖，只要凸耳与挂耳错位，均能通过电机转动将其转到挂耳的下方，直至台阶部位抵挡无法继续转动为止，减少对电机转动角度的控制，降低安装要求。

进一步地，在夜间模式，当井盖1的压力达到预设阈值时，所述LED灯13持续点亮S秒，通常设置为3～5秒，特别针对公路上的井盖，通过灯光提示，可以警示后方驾驶员注意，减少因为井盖不平所带来的安全事故，同时也可以减少车辆对井盖的碾压。

具体实施时，在控制电路中还设置有电源管理电路，一方面可以实现电池模块17的充放电管理，另一方面还可以结合充电电流的大小实现夜间模式的识别以及电能转换效率的监控。同时，控制电路还对静电除尘丝1211的电流进行控制，以满足钢化玻璃表面的清洁。

最后需要说明的是，上述描述为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能井口封闭组件，包括井盖(1)和底座(2)，其特征在于：所述井盖(1)包括盖板(11)，所述盖板(11)的上端面嵌设有光伏面板(12)和LED灯(13)，在所述盖板(11)下端面的中央向下凸出设置有安装腔(14)，所述安装腔(14)中设置有电路控制盒(15)、驱动电机(16)以及电池模块(17)，所述驱动电机(16)倒置固定在所述安装腔(14)中，在所述驱动电机(16)的输出轴上固定连接有旋转卡盘(18)，所述旋转卡盘(18)上设置有用于卡接井盖底座的凸耳，在所述盖板(11)的底面设置有压力传感器(19)，所述光伏面板(12)、LED灯(13)、驱动电机(16)、电池模块(17)以及压力传感器(19)均与所述电路控制盒(15)中的控制电路电连接，在所述电路控制盒(15)中的控制电路上还安装有振动传感器，所述底座(2)包括井圈(21)，在所述井圈(21)的上端面设置有用于抵接所述井盖(1)的弹簧(22)，在所述底座(2)的内壁上还是设置有多个用于卡接所述凸耳的挂耳，当所述盖板(11)固定在井盖底座上时，所述压力传感器(19)正对井盖底座的上端面，旋转卡盘(18)上的凸耳挂接在底座(2)的挂耳上，底座(2)上的弹簧(22)高出井圈(21)上端面并与盖板(11)的下端面抵接。

2.根据权利要求1所述的一种智能井口封闭组件，其特征在于：所述盖板(11)的上端面预设有多个用于安装所述光伏面板(12)的矩形槽，所述光伏面板(12)嵌设在所述矩形槽中，在所述光伏面板(12)上还贴合有一块钢化玻璃(121)。

3.根据权利要求2所述的一种智能井口封闭组件，其特征在于：在所述钢化玻璃(121)的底面排布静电除尘丝(1211)，所述静电除尘丝(1211)相互交错呈梳齿状排列。

4.根据权利要求1所述的一种智能井口封闭组件，其特征在于：所述LED灯(13)为一条环形的灯带，在所述盖板(11)的上端面预设有灯带安装槽，在所述盖板(11)的下端面预设有用于安装压力传感器(19)的安装槽，在所述安装腔(14)和光伏面板(12)、LED灯(13)以及压力传感器(19)的安装槽之间均预埋有导线。

5.根据权利要求3所述的一种智能井口封闭组件，其特征在于：所述盖板(11)为水泥板，所述导线在水泥预制成型时埋设在对应的腔槽之间。

6.根据权利要求1所述的一种智能井口封闭组件，其特征在于：所述旋转卡盘(18)上的凸耳为楔形件，其高度沿圆周方向渐变，并按照环形分布设置有多个。

7.根据权利要求1所述的一种智能井口封闭组件，其特征在于：所述控制电路中设置有电机负荷检测单元以及电机转向切换单元，通过改变电机的转动方向实现所述旋转卡盘(8)的锁定或解锁。

8.根据权利要求1所述的一种智能井口封闭组件的控制方法，其特征在于：包括锁紧步骤和解锁步骤，其中：

所述锁紧步骤包括：

S11：将井盖(1)放置在底座(2)的弹簧上，使得旋转卡盘(18)的凸耳与底座(2)上的挂耳错位；

S12：踩压盖板(11)使得所述压力传感器(19)获取踩压信号，电路控制盒(15)中的控制电路控制LED灯(13)常亮使其提示盖板(11)压合；

S13：按照预设密码每个码位数字大小分段连续敲击盖板(11)输入锁定密码，控制电路通过振动传感器获取输入的密码信息；

S14：控制电路判断输入的密码信息是否与预设的锁定密码匹配，如果匹配，则控制LED灯(13)闪烁并使驱动电机(16)带动旋转卡盘(18)按顺时针方向转动，使得旋转卡盘(18)的凸耳转动到底座(2)的挂耳下方，实现井盖锁定；否则，维持原状，返回S12等待密码输入；

S15：离开盖板(11)，压力传感器(19)获取的踩压信号消失，LED灯(13)关闭；

所述解锁步骤包括：

S21：踩压盖板(11)使得所述压力传感器(19)获取踩压信号，电路控制盒(15)中的控制电路控制LED灯(13)常亮使其提示盖板(11)压合；

S22：按照预设密码每个码位数字大小分段连续敲击盖板(11)输入解锁密码，该解锁密码与锁定密码的数值不同，控制电路通过振动传感器获取输入的密码信息；

S23：控制电路判断输入的密码信息是否与预设的解锁密码匹配，如果匹配，则控制LED灯(13)闪烁并使驱动电机(16)带动旋转卡盘(18)按逆时针方向转动，使得旋转卡盘(18)的凸耳从底座(2)的挂耳下方退出，实现井盖解锁；否则，维持原状，返回S22等待密码输入；

S24：离开盖板(11)，压力传感器(19)获取的踩压信号消失，LED灯(13)关闭，在弹簧的推动下，井盖(1)被弹起。

9.根据权利要求8所述的一种智能井口封闭组件的控制方法，其特征在于：所述凸耳为楔形件，其高度沿圆周方向渐变，并按照环形分布设置有多个，在所述控制电路中设有电机负荷检测单元以及电机转向切换单元，通过所述电机转向切换单元实现电机转动方向的切换，当凸耳卡接在挂耳下方时，通过负荷检测单元检测转动角度是否达到域值，如果达到，则停止电机转动。

10.根据权利要求8所述的一种智能井口封闭组件的控制方法，其特征在于：在夜间模式，当井盖(1)的压力达到预设阈值时，所述LED灯(13)持续点亮S秒。