CN108535732A - 基于超声波探测技术的智能井盖监测器 - Google Patents

基于超声波探测技术的智能井盖监测器 Download PDF

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李荣亮
周运生
张连军
朱正平
陈筱月
朱小云
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NANJING PUTIAN CHANGLE COMMUNICATION EQUIPMENT CO Ltd
Nanjing Putian Telecommunications Co Ltd
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NANJING PUTIAN CHANGLE COMMUNICATION EQUIPMENT CO Ltd
Nanjing Putian Telecommunications Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means

Abstract

本发明涉及一种基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是包括盒体、主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、喇叭口装置，其中，主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、固定安装于盒体内，喇叭口装置设于盒体的下盖上，超声波传感器的A输出端连接主控单元的A输入端，主控单元的A输出端连接超声波传感器的A输入端，三轴加速度传感器的输出端连接主控单元的B输入端，超声波传感器的B输出端连接喇叭口装置的输入端，喇叭口装置的输出端连接超声波传感器的B输入端。优点：1、智能井盖的状态监测精度极大提升，杜绝漏报警和误报警。2、智能井盖的状态监测效率极大提升，快速监测出状态变化。

Description

基于超声波探测技术的智能井盖监测器
技术领域
本发明是一种基于超声波探测技术的智能井盖监测器，属于井盖状态监测技术领域。
背景技术
因智慧城市的发展，促使了市政及其它各行业各部门提升管理水平。市政部门以及通信运营商都有大量的地下管道资源，在管道的出入口处有窨井盖，传统的窨井盖容易被破坏或被盗，管道资源被非法占用，无盖的井口存在重大安全隐患，这些问题需要通过技术手段予以解决。智能井盖可以及时通知相关负责人，短时间内做好防护以及维修措施，避免了资源被盗用、确保了过往车辆、行人的安全。
主要是通过智能化装置实现井盖状态监测。这个智能化装置就是井盖监测器，这个可以利用原有的旧井盖设备进行改造，在井盖上安装一个监测器及其它配件来实现功能。井盖监测器需要通过传感器设备获取状态信息变化，目前传感设备普遍采用行程开关或者倾斜传感器。
采用行程开关的监测器结构方案是监测器与行程开关分离，监测器上设计有一个开关量输入信号接口，行程开关通过一对信号线连接监测器，行程开关安装在井盖圈上，监测器安装在井壁上，井盖合上时行程开关被压合。当井盖搬动时，行程开关弹开，产生断开信号触发监测器报警，当井盖复位，报警恢复。
采用倾斜传感器的监测器结构方案是传感器与监测器一体化，监测器结构为全封闭状态，安装在井盖的下方。当井盖搬动时触发倾斜探头动作，当检测到角度倾斜后引起报警，当井盖复位时，倾斜角度复位，报警恢复。
现有的两种井盖状态监测技术，一种是采用行程开关判断开启状态，该方案有两个缺点，一个是行程开关承受井盖的长期压力容易变形和弹性失效从而失去监测的作用，第二是安装的问题，2、行程开关不利于施工。在安装施工时，需要将监测器安装在井壁上，需要调节行程开关的高度，在井壁上钻孔安装非常不方便，工人要用梯子下到井中作业，在马路中间这样的施工会给市政带来困难；另一种是采用倾斜传感器，该方案解决了以上存在的安装问题，但是倾斜只能监测井盖的反转，如果井盖发生平移，则监测不到，而且当井盖被掀起来时会产生报警，但是当井盖被移至别处平放下时，报警会消除，这与实际状态不符，需要维护人员人工处理才能解决，这极大的降低了使用效率，因此第二种方案仍然存在重大缺陷。
发明内容
本发明提出的是一种基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其目的在于采用整体结构装置确保超声波传感器的信号发射、采集精准，实现最佳的探测效果，从而解决井盖的状态监测问题。
本发明的技术解决方案：
基于超声波探测技术的智能井盖监测器，包括盒体、主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、喇叭口装置，其中，主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、固定安装于盒体内，喇叭口装置设于盒体的下盖上，超声波传感器的A输出端连接主控单元的A输入端，主控单元的A输出端连接超声波传感器的A输入端，三轴加速度传感器的输出端连接主控单元的B输入端，超声波传感器的B输出端连接喇叭口装置的输入端，喇叭口装置的输出端连接超声波传感器的B输入端。
本发明的有益效果：
1、喇叭口的聚束效果使得智能井盖的状态监测精度极大提升，杜绝漏报警和误报警。
2、智能井盖的状态监测效率极大提升，快速监测出状态变化。
附图说明
附图1是基于超声波探测技术的智能井盖监测器结构示意图。
附图2是基于超声波探测技术的智能井盖监测器工作流程图。
附图3是主控单元、三轴加速度传感器、超声波传感器示意图。
附图4是喇叭口结构示意图。
具体实施方式
基于超声波探测技术的智能井盖监测器，包括盒体、主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、喇叭口装置，其中，主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、固定安装于盒体内，主控单元通过螺钉固定在壳体上，三轴加速度传感器贴片焊接在主控单元电路板上，喇叭口装置设于盒体的下盖上，超声波传感器的A输出端连接主控单元的A输入端，主控单元的A输出端连接超声波传感器的A输入端，三轴加速度传感器的输出端连接主控单元的B输入端，超声波传感器的B输出端连接喇叭口装置的输入端，喇叭口装置的输出端连接超声波传感器的B输入端。
所述三轴加速度传感器信号为JSN-SR04T。
所述加速度传感器型号为MMA7260。
所述盒体包括上盖和下盖，上盖和下盖通过螺钉连接固定，连接处采用橡胶密封圈进行密封。
所述超声波传感器包括电路板和探头，探头固定在电路板上，电路板通过螺钉固定在壳体内，通过串口与主控单元连接。
所述喇叭口包括喇叭口上端与喇叭口下端，所述喇叭口上端包括第一上端面和第一下端面，喇叭口上端的截面为圆形，口径沿着第一上端面到第一下端面方向逐渐减小，所述喇叭口下端包括第二上端面和第二下端面，喇叭口上端的第一下端面与喇叭口下端的第二上端面重合，喇叭口下端的截面为圆形，口径不变。
所述喇叭口上端的口径沿着第一上端面到第一下端面方向逐渐减小，倾斜角度为39o，高度为14mm，第一上端面外径为30.5mm，内径为26.5mm，第一下端面内径为16.5mm。
所述喇叭口上端的第一上端面的外沿有一2.0mm深的环形凹陷。
所述喇叭口下端的高度为13.5mm，内径为16.5mm。
使用时，当井盖被搬动时会产生振动，井盖的振动触发三轴加速度传感器动作，三轴加速度传感器探测到振动后传递信息至主控单元，主控单元发出测距指令至超声波传感器，超声波传感器发射超声波检测信号至喇叭口装置，探测信号经喇叭口聚束后集中射向井底或障碍物，信号反射后传感器便测出障碍物距离，超声波传感器返回测距的值至主控单元，当井盖移位时超声波传感器，检测出的距离与正常状态有很大的区别，由此判别井盖是否打开状态。
下面结合附图对本发明技术方案进一步说明
如附图1所示，基于超声波探测技术的智能井盖监测器，包括盒体、主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、喇叭口装置，其中，主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、固定安装于盒体内，喇叭口装置设于盒体的下盖上。
如附图2所示，超声波传感器的A输出端连接主控单元的A输入端，主控单元的A输出端连接超声波传感器的A输入端，三轴加速度传感器的输出端连接主控单元的B输入端，超声波传感器的B输出端连接喇叭口装置的输入端，喇叭口装置的输出端连接超声波传感器的B输入端。
如附图3所示，主控单元为一块独立的电路板，通过螺钉固定在壳体上，加速度传感器为一块芯片直接贴片焊接在主控单元电路板上，型号为MMA7260，超声波传感器为一块独立的电路板，由电路板和探头组成，型号为JSN-SR04T-2.0,超声波传感器通过螺钉固定在壳体内并通过串口与主控单元连接。
如附图4所示，所述喇叭口包括喇叭口上端与喇叭口下端，所述喇叭口上端包括第一上端面和第一下端面，喇叭口上端的截面为圆形，口径沿着第一上端面到第一下端面方向逐渐减小，所述喇叭口下端包括第二上端面和第二下端面，喇叭口上端的第一下端面与喇叭口下端的第二上端面重合，喇叭口下端的截面为圆形，口径不变。
所述喇叭口上端的口径沿着第一上端面到第一下端面方向逐渐减小，倾斜角度为39o，高度为14mm，第一上端面外径为30.5mm，内径为26.5mm，第一下端面内径为16.5mm。
所述喇叭口上端的第一上端面的外沿有一2.0mm深的环形凹陷。
所述喇叭口下端的高度为13.5mm，内径为16.5mm。

Claims (8)

1.基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是包括盒体、主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、喇叭口装置，其中，主控单元、超声波传感器、三轴加速度传感器、电池、固定安装于盒体内，主控单元通过螺钉固定在壳体上，三轴加速度传感器贴片焊接在主控单元电路板上，喇叭口装置设于盒体的下盖上，超声波传感器的A输出端连接主控单元的A输入端，主控单元的A输出端连接超声波传感器的A输入端，三轴加速度传感器的输出端连接主控单元的B输入端，超声波传感器的B输出端连接喇叭口装置的输入端，喇叭口装置的输出端连接超声波传感器的B输入端。
2.根据权利要求1所述的基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是所述盒体包括上盖和下盖，上盖和下盖通过螺钉连接固定，连接处采用橡胶密封圈进行密封。
3.根据权利要求1所述的基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是所述超声波传感器包括电路板和探头，探头固定在电路板上，电路板通过螺钉固定在壳体内，通过串口与主控单元连接。
4.根据权利要求1所述的基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是所述喇叭口包括喇叭口上端与喇叭口下端，所述喇叭口上端包括第一上端面和第一下端面，喇叭口上端的截面为圆形，口径沿着第一上端面到第一下端面方向逐渐减小，所述喇叭口下端包括第二上端面和第二下端面，喇叭口上端的第一下端面与喇叭口下端的第二上端面重合，喇叭口下端的截面为圆形，口径不变。
5.根据权利要求4所述的基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是所述喇叭口上端的口径沿着第一上端面到第一下端面方向逐渐减小，倾斜角度为39o，高度为14mm，第一上端面外径为30.5mm，内径为26.5mm，第一下端面内径为16.5mm。
6.根据权利要求4所述的基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是所述喇叭口上端的第一上端面的外沿有一2.0mm深的环形凹陷。
7.根据权利要求4所述的基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是所述喇叭口下端的高度为13.5mm，内径为16.5mm。
8.根据权利要求1所述的基于超声波探测技术的智能井盖监测器，其特征是使用时，当井盖被搬动时产生振动，井盖的振动触发三轴加速度传感器动作，三轴加速度传感器探测到振动后传递信息至主控单元，主控单元发出测距指令至超声波传感器，超声波传感器发射超声波检测信号至喇叭口装置，探测信号经喇叭口聚束后集中射向井底或障碍物，信号反射后传感器便测出障碍物距离，超声波传感器返回测距的值至主控单元，当井盖移位时超声波传感器，检测出的距离与正常状态有很大的区别，由此判别井盖是否打开状态。
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