CN108316357A - 一种井盖修复系统及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种井盖修复系统，包括：设置于盖体外壁上、且能向远离盖体的方向发射信号，并在盖体顶面边缘由高于路面或者低于路面转换到临界位置时信号电平发生跳变的至少三个信号收发模块；高度调节单元，设置于各信号收发模块的下方，且与相应位置的盖体底面边缘连接；微处理器，用于在某一个信号收发模块接收到/未接收到经内壁反射后的反射信号时，控制相应位置的高度调节单元调节对应位置的盖体顶面边缘高度，直至该信号收发模块信号电平发生跳变。本发明还提供一种井盖修复方法。本发明可以自动检测井盖与道路平面之间是否倾斜并修复，检测及修复精度高，极大地减少了修复井盖所耗费的人力、物力、财力。

Description

一种井盖修复系统及修复方法

技术领域

本发明涉及一种道路井盖修复，尤其涉及一种道路井盖修复系统及修复方法。

背景技术

道路井盖是城镇中重要的部件，是通往地下设施的出入口顶部的封闭物，凡是安装自来水、电信、电力、燃气、热力、消防、环卫等公用设施的地方都需要安装井盖。然而，由于道路长时间车辆的碾压，雨水冲刷，地基不结实，或者后期路面施工增加了路面高度等原因，这些道路井盖表面与道路平面之间，会经常出现井盖倾斜，或者凹陷、失盗等现象，成为马路陷阱，给人们的出行带来不便与交通安全隐患。目前，道路井盖凹凸不平只能通过施工填补或者更换道路井盖来解决问题，这样不仅会花费大量的人力、物力、财力，而且维修工程较大，工期长，会带来道路交通不便等问题。而且，现有井盖修复中无法准确判断井盖是否与路面在一个平面上，仅凭不精确的人工判断会使得井盖位置调整过度或调整不足的情况出现，在井盖相对于原有位置发生倾斜时无法实现井盖的准确调整。因此，现有的井盖修复方法无法满足实际需求。

发明内容

本发明要解决的问题是针对上述问题，提供一种自动修复的道路井盖系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种井盖修复系统，所述井盖包括盖体和底座；所述底座上设置有用于容纳所述盖体的凹槽；所述凹槽的内壁与所述盖体外壁之间设有间隙；其特征在于，包括：

设置于所述盖体外壁上、且能向远离盖体的方向发射信号，并在所述盖体顶面边缘由高于路面或者低于路面转换到临界位置时信号电平发生跳变的至少三个信号收发模块；

所述临界位置是指所述盖体顶面边缘与路面在同一平面上；

高度调节单元，设置于各信号收发模块的下方，且与相应位置的盖体底面边缘连接；

微处理器，用于在某一个信号收发模块接收到/未接收到经所述内壁反射后的反射信号时，控制相应位置的高度调节单元调节对应位置的盖体顶面边缘高度，直至该信号收发模块信号电平发生跳变。

本发明中，信号收发模块能向远离盖体的方向发射信号。在所述盖体顶面边缘由高于路面或者低于路面转换到临界位置时，信号收发模块的信号电平发生跳变。因此，通过检测信号电平是否发生跳变即可判断盖体顶面边缘是否与路面在同一平面上，可以大大提高对井盖是否倾斜的判断精度。当盖体顶面边缘未与路面在同一平面上时，信号收发模块可能接收到也可能未接收到经所述内壁反射后的反射信号，可以通过高度调节单元调节与信号收发模块对应位置的盖体顶面边缘高度，直至该信号收发模块信号电平发生跳变，使得信号收发模块对应位置的盖体顶面边缘与路面在同一平面上。由于三个不在同一条直线上的点即可确定一个平面，通过调整使得三个不在同一条直线上的信号收发单元信号收发模块对应位置的盖体顶面边缘与路面在同一平面，即可使盖体的顶面与路面在同一平面上，由此实现了井盖的修复，使得井盖可以与路面匹配。本发明中，高度调节单元与信号收发模块对应设置。当信号收发模块对应的高度需要调整时，则利用对应设置的高度调节单元对该高度进行调整。

进一步地，还包括用于检测第一夹角的角度传感器，所述第一夹角为盖体的顶面所在平面与路面所在平面之间的夹角，所述角度传感器与微处理器电连接。

进一步地，还包括用于检测井盖所受压力的压力传感器，所述压力传感器与微处理器电连接。

进一步地，还包括与微处理器连接的液压泵，所述高度调节单元包括设置在底座与盖体之间的、由所述液压泵驱动的液压伸缩机构，所述液压伸缩机构与液压泵之间设置有由微处理器控制的阀门；

优选地，所述井盖修复系统还包括相互连接的电机驱动模块与驱动电机，所述电机驱动模块与微处理器连接，所述驱动电机与液压泵连接；

更优选地，所述驱动电机通过联轴器与液压泵连接。

进一步地，所述信号收发模块沿盖体外壁等间距设置。

进一步地，所述信号收发模块为红外收发模块；或

所述信号收发模块为超声波收发模块。

盖体的外壁与凹槽的内壁之间可能存在尘土或其他颗粒物，为了避免信号收发模块发出的信号或接收的反射信号受到干扰，通过设置信号收发模块为超声波收发模块，超声波信号可以穿透颗粒物等障碍，避免检测受到影响。

进一步地，还包括为井盖修复系统供电的供电模块；优选地，所述供电模块为太阳能光伏电池或压电式发电单元。

进一步地，还包括设置在盖体上且与微处理器连接的无线通讯模块。

本发明中，当有车辆碾压时，井盖发生形变，压电片可将机械能换成电能，供该系统使用。

本发明还提供一种利用上述井盖修复系统的井盖修复方法，包括如下步骤：

(B)判断某一个信号收发模块是否接收到反射信号，

若判断为是，则使对应位置的盖体顶面边缘的高度增加直到该信号收发模块信号电平发生跳变，

若判断为否，则使对应位置的盖体顶面边缘的高度降低直到该信号收发模块信号电平发生跳变；

(C)对三个不在同一条直线上的信号收发模块依次执行步骤(B)。

本发明中，首先判断某一个信号收发模块是否接收到经所述内壁反射后的反射信号。若信号收发模块可以接收到反射信号，则使对应位置的盖体顶面边缘的高度增加直到该信号收发模块信号电平发生跳变，即可使得盖体顶面边缘高度与路面所在平面的高度相同。若信号收发模块无法接收到反射信号，则使对应位置的盖体顶面边缘的高度降低直到该信号收发模块信号电平发生跳变，即可使得盖体顶面边缘高度与路面所在平面的高度相同。由于三个不在同一条直线上的点即可确定一个平面，因此执行步骤(B)，通过调整三个不在同一条直线上的信号收发单元对应的高度，使得三个不在同一条直线上的信号收发模块所在的盖体的顶面的边缘均与路面在同一平面上，则可以使得盖体的顶面与路面在同一平面上，由此实现了井盖的修复，使得井盖可以与路面匹配。本发明中，高度调节单元与信号收发模块对应设置。当信号收发模块对应的高度需要调整时，则利用对应设置的高度调节单元对该高度进行调整。

上述技术方案中，所述步骤(B)之前还包括：

(A-1)检测第一夹角是否发生变化，若检测结果为否，则执行步骤(B)，所述第一夹角为盖体的顶面所在平面与路面所在平面之间的夹角；

优选地，所述步骤(A-1)中，以固定周期检测第一夹角是否发生变化；

所述步骤(C)中还包括：若对三个不在同一条直线上的信号收发模块均已执行步骤(B)，则记录第一夹角的值。

本发明中，若持续对信号收发模块是否接收到信号进行检测，则不利于节能且工作效率不高。当井盖发生状态改变时，则盖体的倾斜角度会发生改变。因此，可通过检测第一夹角是否发生变化来检测盖体的顶面所在平面与路面所在平面是否在同一平面上，由此判断是否需要对盖体进行调整。优选地，以固定周期检测第一夹角是否发生变化。因此每隔一段时间才进行检测，可以实现节能。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明可以自动检测井盖与道路平面之间是否倾斜并修复，修复发生故障时能发出警报，便于管理者采取进一步举措，极大地减少了人工修复井盖所耗费的人力、物力、财力。可以自动修复，也可以现场人工干预修复。可自动修复井盖的倾斜，减少劳动力消耗，节约人力物力。修复发生故障时，微处理器能发送报警信号，避免生意外。系统使用低功耗设计，性能好。本发明检测及修复精度高。本发明快速修复道路井盖与道路平面不匹配的问题，并兼顾防盗问题。本发明中，在调整高度的同时对信号收发模块是否可以收到信号进行检测，可以大大提高对井盖是否倾斜的判断精度和井盖调整的精度。本发明不仅可用于水平路面上井盖的修复，还可用于斜面路面上井盖的修复。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例的井盖仰视示意图；

图2为图1的A-A剖视示意图；

图3为本发明的实施例的井盖修复系统结构示意图；

图4为本发明的实施例的修复系统控制主程序图；

图5为本发明的实施例的修复方法中断程序流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1、图2、图3所示，本发明提供一种井盖修复系统，所述井盖包括盖体1和底座2；所述底座2上设置有用于容纳所述盖体1的凹槽；所述凹槽的内壁20与所述盖体1外壁之间设有间隙。

井盖修复系统还包括至少三个信号收发模块、高度调节单元、微处理器5。所述信号收发模块、高度调节单元均与微处理器5电连接。

信号收发模块设置于所述盖体1外壁上、且能向远离盖体1的方向发射信号，并在所述盖体1顶面边缘由高于路面30或者低于路面30转换到临界位置时信号收发模块的信号电平发生跳变。所述临界位置是指所述盖体1顶面边缘与路面30在同一平面上。

高度调节单元设置于各信号收发模块的下方，且与相应位置的盖体1底面边缘连接。

微处理器5用于在某一个信号收发模块接收到/未接收到经所述内壁20反射后的反射信号时，控制相应位置的高度调节单元调节对应位置的盖体1顶面边缘高度，直至该信号收发模块信号电平发生跳变。

所述信号电平发生跳变是指所述信号收发模块从能够接收到经所述内壁20反射后的反射信号的状态跳变到不能接受到经所述内壁20反射后的反射信号的状态或从不能接收到经所述内壁20反射后的反射信号的状态跳变到能够接受到经所述内壁20反射后的反射信号的状态。

当所述盖体1顶面边缘高于路面30时，所述反射信号不在所述信号收发模块的接收范围内；当所述盖体1顶面边缘低于所述路面30时，所述反射信号在所述信号收发模块的接收范围内。

井盖修复系统还包括用于检测第一夹角的角度传感器12，所述第一夹角为盖体1的顶面所在平面与路面30所在平面之间的夹角，所述角度传感器12与微处理器5电连接。

井盖修复系统还包括用于检测井盖所受压力的压力传感器，所述压力传感器与微处理器5电连接。

井盖修复系统还包括与微处理器5连接的液压泵9，所述高度调节单元包括设置在底座2与盖体1之间的、由所述液压泵9驱动的液压伸缩机构，所述液压伸缩机构与液压泵9之间设置有由微处理器5控制的阀门。

优选地，所述井盖修复系统还包括相互连接的电机驱动模块4与驱动电机7，所述电机驱动模块4与微处理器5连接，所述驱动电机7与液压泵9连接。更优选地，所述驱动电机7通过联轴器与液压泵9连接。

所述信号收发模块沿盖体1外壁等间距设置。

所述信号收发模块为红外收发模块；或所述信号收发模块为超声波收发模块。超声波收发模块具有发射信号的发射通道和接收信号的接收通道。

井盖修复系统还包括为井盖修复系统供电的供电模块6。优选地，所述供电模块6为太阳能光伏电池或压电式发电单元。优选地，所述井盖修复系统还包括与微处理器5连接的无线通讯模块13。无线通讯模块13设置在盖体1上。

井盖不高于路面，则信号收发模块发出的信号在传播过程中会遇到凹槽的内壁20，因此通过内壁20反射后，可以由信号收发模块收到经内壁20反射后的反射信号。

井盖低于路面，则信号收发模块发出的信号在传播过程中不会遇到凹槽的内壁20遮挡，因此无法反射回信号收发模块，因此无法由信号收发模块收到。

液压伸缩机构8为可伸缩的液压柱或液压杆。液压伸缩机构8的两端分别与底座2、盖体1固定设置。优选地，液压伸缩机构8的两端可分别锁固在底座2、盖体1上。

高度的调节精度优选为0.1mm-5cm，更有选为2-3mm。高度的调节精度可以根据实际需求进行确定，本领域普通技术人员可以理解。

本发明的井盖修复系统包括超声波收发模块，电机驱动模块4，微处理器5、供电模块6、驱动电机7、液压伸缩机构8、液压泵9、阀门、液压油箱及其管路11、角度传感器12、无线通讯模块13。超声波收发模块有三个，即第一超声波收发模块31、第二超声波收发模块32、第三超声波收发模块33。液压伸缩机构8包括第一液压柱81、第二液压柱82、第三液压柱83。阀门的数量为三个，即第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103。

井盖包括盖体1和底座2，两者之间有间隙，便于盖体倾斜时调节。

液压伸缩机构8为直线可伸缩型液压部件，一端连接在盖体1的底部的外边缘，另一端与底座2连接，且三个液压伸缩机构相邻120度角度均分安装。

三个超声波收发模块用于检测井盖与路面之间是否存在角度及高度的差异。其特点是超声波收发模块的发射部分发出的超声波散射角小，准直性能好；超声波收发模块的接收部分散射角大，能接收大散射角范围内的超声波信号。它们分别安装在盖体1侧边缘，临近三个液压伸缩机构8，并一一对应。如附图1所示。三个超声波收发模块分别由微处理器5的三个输出通道控制，微处理器5输出高电平，则发射器工作，发出超声波。超声波收发模块分别连接微处理器5的三个输入通道。当道路面大于井盖平面时，超声波收发模块发射的超声波经反射后由接收器接收，送给微处理器5一个高电平信号。当道路面低于井盖平面时，超声波收发模块发射的超声波无法由接收器接收，送给微处理器5一个低电平信号。

微处理器5为微处理控制单元，如单片机等。

驱动电机7为普通小型直流电机，通过联轴器与液压泵9相连。驱动电机7通过电机驱动模块4来驱动，驱动参数由微处理器5发出。

三个阀门(101、102、103)为电磁阀，连接在液压泵9与液压伸缩机构8之间，可以实现液体流动的开、关操作，液压伸缩机构8的升降由驱动电机7正反旋转方向控制。

角度传感器12安装在盖体1底部，用于检测井盖平面的角度。当井盖发生状态改变时，角度传感器12的参数会发生改变。微处理器5每隔一段时间读取角度传感器12的参数，如果参数改变，必须启动驱动电机7和阀门(101、102、103)，分别调节第一液压柱81、第二液压柱82、第三液压柱83。

本发明的方法是采用微处理器检测技术及液压升降技术。微处理器5检测到角度传感器12参数发生改变(即井盖有倾斜)时，启动超声波收发模块发射超声波3，当井盖1边缘高于路面30时，超声波收发模块无法接收到反射回来的超声波信号，打开相应的阀门，微处理器5发出工作信号，经电机驱动模块4，启动驱动电机7反转，相应的液压伸缩机构8液面降低，相应的井盖1边缘下降，直到超声波收发模块刚好收到信号，停止驱动电机7的驱动，关闭相应的阀门；当井盖1边缘低于路面30时，超声波收发模块将接收到反射回来过来的超声波信号，打开相应的阀门，启动驱动电机7正转，相应的液压伸缩机构8升高液面，相应的井盖1边缘上升，直到超声波收发模块刚好没有收到信号，停止电机7的驱动，关闭相应的阀门。使用这样的控制方法，以达到修复井盖与路面30倾斜或高度不一致的目的。具体的主程序流程如附图4所示。附图5为液压伸缩机构升高及降低的中断程序，为检测及调节方法。

井盖倾斜角度修复过程，可以由微处理器5自动完成，也可以利用无线通讯模块13接收控制信号人工干预完成。当系统出现故障时，微处理器5发出警报声音，方便管理员实行进一步维修。

供电模块6通过控制系统需要的能源。供电模块6可以采用太阳能光伏电池或者压电片产生。当有车辆碾压时，井盖发生形变，压电片将机械能换成电能，供该系统使用。

由于使用三个液压伸缩机构8固定设置，因此人工不能随意打开井盖修复系统，因此具备附加的防盗功能。

微处理器5使用STM32控制器。角度传感器12使用三维角度传感器MPU6050。超声波收发模块为40kHz的超声波模块。液压泵9为550齿轮泵。驱动电机7型号为12V永磁直流电机。无线发射模块为2.4GHz的NRF24L01。液压伸缩机构8可采用能承受两顿吨重量的液压柱。

当道路井盖安装好后，微处理器5读取角度传感器12的数据并保存。微处理器5每隔10分钟读取角度传感器的数据，如果井盖因某种原因而发生倾斜时，角度传感器12的数据也会改变，微处理器5会进入调节环节，首先启动超声波收发模块发射超声波，然后读取超声波接收器的电平，并按图4的流程调节第一液压柱81，然后依次调节第二液压柱82和第三液压柱83。最后保存角度传感器的数据，微处理器5进入低功耗待机状态。如果故障就会报警处理。

如图4、图5所示，本发明提供一种井盖修复方法。

所述井盖修复方法包括如下步骤：

(A-1)检测第一夹角是否发生变化，若检测结果为否，则执行步骤(B)，所述第一夹角为盖体1的顶面所在平面与路面30所在平面之间的夹角；

优选地，所述步骤(A-1)中，以固定周期检测第一夹角是否发生变化。该固定周期T可根据实际需要确定。优选地，固定周期T可设定为5min或10min。

(B)判断某一个信号收发模块(3)是否接收到反射信号，

若判断为是，则使对应位置的盖体1顶面边缘的高度增加直到该信号收发模块信号电平发生跳变，

若判断为否，则使对应位置的盖体1顶面边缘的高度降低直到该信号收发模块信号电平发生跳变；

(C)对三个不在同一条直线上的信号收发模块依次执行步骤(B)，若对三个不在同一条直线上的信号收发模块(3)均已执行步骤(B)，则记录第一夹角的值。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种井盖修复系统，所述井盖包括盖体(1)和底座(2)；所述底座(2)上设置有用于容纳所述盖体(1)的凹槽；所述凹槽的内壁(20)与所述盖体(1)外壁之间设有间隙；其特征在于，包括：

设置于所述盖体(1)外壁上、且能向远离盖体(1)的方向发射信号，并在所述盖体(1)顶面边缘由高于路面(30)或者低于路面(30)转换到临界位置时信号电平发生跳变的至少三个信号收发模块；

所述临界位置是指所述盖体(1)顶面边缘与路面(30)在同一平面上；

高度调节单元，设置于各信号收发模块的下方，且与相应位置的盖体(1)底面边缘连接；微处理器(5)，用于在某一个信号收发模块接收到/未接收到经所述内壁(20)反射后的反射信号时，控制相应位置的高度调节单元调节对应位置的盖体(1)顶面边缘高度，直至该信号收发模块信号电平发生跳变。

2.根据权利要求1所述的井盖修复系统，其特征在于：还包括用于检测第一夹角的角度传感器(12)，所述第一夹角为盖体(1)的顶面所在平面与路面(30)所在平面之间的夹角，所述角度传感器(12)与微处理器(5)电连接。

3.根据权利要求1所述的井盖修复系统，其特征在于：还包括用于检测井盖所受压力的压力传感器，所述压力传感器与微处理器(5)电连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的井盖修复系统，其特征在于：还包括与微处理器(5)连接的液压泵(9)，所述高度调节单元包括设置在底座(2)与盖体(1)之间的、由所述液压泵(9)驱动的液压伸缩机构，所述液压伸缩机构与液压泵(9)之间设置有由微处理器(5)控制的阀门；

优选地，所述井盖修复系统还包括相互连接的电机驱动模块(4)与驱动电机(7)，所述电机驱动模块(4)与微处理器(5)连接，所述驱动电机(7)与液压泵(9)连接；

更优选地，所述驱动电机(7)通过联轴器与液压泵(9)连接。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的井盖修复系统，其特征在于：所述信号收发模块沿盖体(1)外壁等间距设置。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的井盖修复系统，其特征在于：所述信号收发模块为红外收发模块；或

所述信号收发模块为超声波收发模块。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的井盖修复系统，其特征在于：还包括为井盖修复系统供电的供电模块(6)；优选地，所述供电模块(6)为太阳能光伏电池或压电式发电单元。

8.根据权利要求1-3所述的井盖修复系统，其特征在于：还包括设置在盖体(1)上且与微处理器(5)连接的无线通讯模块(13)。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的井盖修复系统的井盖修复方法，其特征在于：包括如下步骤：

(B)判断某一个信号收发模块是否接收到反射信号，

若判断为是，则使对应位置的盖体(1)顶面边缘的高度增加直到该信号收发模块信号电平发生跳变，

若判断为否，则使对应位置的盖体(1)顶面边缘的高度降低直到该信号收发模块信号电平发生跳变；

(C)对三个不在同一条直线上的信号收发模块依次执行步骤(B)。

10.根据权利要求9所述的井盖修复方法，其特征在于：所述步骤(B)之前还包括：

(A-1)检测第一夹角是否发生变化，若检测结果为否，则执行步骤(B)，所述第一夹角为盖体(1)的顶面所在平面与路面(30)所在平面之间的夹角；

优选地，所述步骤(A-1)中，以固定周期检测第一夹角是否发生变化；

所述步骤(C)中还包括：若对三个不在同一条直线上的信号收发模块均已执行步骤(B)，则记录第一夹角的值。