CN109162300B - 一种智慧排水井盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧排水井盖，包括井盖、支撑井盖的井座、排水机构和固定在井道内壁的固定环，所述井盖上穿设有若干排水孔和增排孔，所述排水机构包括依次设置的排水组件和过滤组件，所述排水组件一端活动嵌入增排孔内，所述排水组件另一端与过滤组件连接，所述过滤组件通过一调节件活动连接在固定环上并相对固定环作升降运动，所述排水组件降低时脱离增排孔，所述排水组件升高时嵌入增排孔。本发明提供的智慧排水井盖上设有日常排水孔和隐藏自动增排孔，当调节件受雨水重力作用下降时，可使井盖与排水组件分离露出隐藏的增排孔，从而提高排水量，减少路面积水。

Description

一种智慧排水井盖

技术领域

本发明涉及一种排水井盖，属于市政工程技术领域，特别是涉及一种在雨量过大时自动加速排水的智慧排水井盖。

背景技术

由于历史原因和城市化进程的快速发展，我国排水系统的设计要求不高，城市基础设施建设的安全性和可靠性并没有达到城市发展的水平，在突遇暴雨或紧急情况时，经常会有排水系统排水不畅的情况发生，导致路面积水严重，由于快速排水的需要或井盖的缺失、破损、功能不全等原因而导致的城市陷阱问题不断出现，在全国各地时有发生，危害公共安全，对公民造成了人身伤害。

雨水检查井井盖仅用于检查，维修雨水管道等，在暴雨天气，降雨量骤增，降雨强度增大的情况下，由于雨水检查井的排水孔的大小限制，容易在地面形成积水，严重时甚至产生城市洪涝，严重影响市民的安全出行。

现有的智能井盖功能单一，仅仅在结构上改造使之具有防盗作用。且现有的报警系统通常是检测到水位上升时发生警告，并不能警示行人和车辆，避免下雨天交通事故的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：现有的下水井盖雨天排水不及时且没有警示功能，针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种智慧排水井盖，该智慧排水井盖具有在雨量过大时自动加速排水的功能，既可以改善城市内涝问题，又可以防止井盖丢失、起警示提示的作用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种智慧排水井盖，包括井盖、支撑井盖的井座、排水机构和固定在井道内壁的固定环，所述井盖上穿设有若干排水孔和增排孔，所述排水机构包括依次设置的排水组件和过滤组件，所述排水组件一端活动嵌入增排孔内，所述排水组件另一端与过滤组件连接，所述过滤组件通过一调节件活动连接在固定环上并相对固定环作升降运动，所述排水组件降低时脱离增排孔，所述排水组件升高时嵌入增排孔。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述排水组件包括底座和若干固定在底座上的堵头，所述堵头可脱离地插入增排孔内，且各堵头与增排孔内壁接触，更进一步，所述堵头的长度可以不一致。

所述过滤组件的外缘设有至少两个通孔，所述排水机构还包括与通孔对应设置的连接柱，所述连接柱一端穿过通孔后与井盖连接，所述连接柱另一端直径大于通孔，所述调节件(33)调节通孔与连接柱某一端的距离。

所述过滤组件的外缘设有至少两个通孔，所述调节件两端分别与通孔与固定环连接，所述调节件调节通孔与固定环的距离。

所述调节件为一弹性件，所述弹性件的参数可根据实际情况而定，其中，自由长度可以为100～125mm，刚度可以为6.7～9N/mm。

所述固定环埋于地平面以下，所述固定环顶面设有若干连接杆，所述连接杆与井座抵接。

所述固定环底面连接有一促排机构，所述促排机构包括一螺旋排水组件和为螺旋排水组件提供动力的驱动组件，所述螺旋排水组件旋转以加快从过滤组件方向排出的水的流速。

所述螺旋排水组件和驱动组件通过一连接轴连接。

所述连接轴上设有支撑杆，所述支撑杆一端通过轴套与连接轴间隙配合连接，所述支撑杆另一端固定于固定环上。

所述促排机构设有无极调速模块，所述螺旋排水组件根据水流速度的大小通过无极调速模块调速。

所述井盖上设有警示灯，所述警示灯通过螺旋排水组件的动能转化为电能为警示灯供电，所述警示灯的亮度随螺旋排水组件的转速增大而增强。

所述智慧排水井盖还设有报警系统，所述报警系统包括超声波探头、处理模块和与超声波探头耦接的电路板；所述超声波探头向井底发射超声波和接收井底反射的超声波；所述处理模块将超声波探头接收的超声波转换成感测信号，并通过电路板将感测信号传输至远程监控中心；所述电路板用于为报警系统供电并传输感测信号。

所述远程监控中心用于将接收的感测信号与预设的阈值范围进行比较，判断井内是否有堵塞的风险。

所述井盖嵌于井座内。

与现有技术相比，本发明提供的智慧排水井盖上设有日常排水孔和隐藏自动增排孔，当调节件受雨水重力作用下降时，可使井盖与排水组件分离露出隐藏的增排孔，从而提高排水量，减少路面积水。

本发明提供的智慧排水井盖还具有以下优点：

(1)本发明的各堵头长度不一致，通过调节件的升降，可以使排水机构升降的幅度随降水量变化而产生动态变化，根据水量大小控制排水孔数量，从而控制排水面积。

(2)本发明的井盖上装有警示灯，警示灯的光照强度由螺旋排水组件的旋转速度决定，旋转速度越快，警示灯越亮，可以警示行人及过往车辆不要轻易靠近，避免事故发生。

(3)本发明结合传感器技术、GPS导航技术、计算机网络技术及其他无线通信技术进行实时监测，当井盖发生倾角、丢失损坏等问题时，及时通知工作人员处理，安全性能更高。

(4)低功率电路以及螺旋排水组件的自动发电设计确保超长工作时间。

(5)安装拆卸和维护方便，牢固可靠。

附图说明

图1为本发明提供的智慧排水井盖爆炸图；

图2为本发明提供的智慧排水井盖剖视图；

图3为本发明实施例提供的智慧排水井盖弹性件的复位工作状态图；

图4为本发明实施例提供的智慧排水井盖弹性件的压缩工作状态图；

图5为本发明提供的智慧排水井盖的井盖示意图；

图6为本发明提供的智慧排水井盖的过滤组件示意图；

其中：1、井盖；11、排水孔；12、增排孔；13、警示灯；2、井座；3、排水机构；31、排水组件；311、堵头；32、过滤组件；321、通孔；322、阻隔板；323、大漏水孔；324、小漏水孔；33、调节件；34、连接柱；4、固定环；41、连接杆；5、促排机构；51、螺旋排水组件；52、驱动组件；53、连接轴；54、支撑杆；6、报警系统；61、超声波探头；62、电路板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供智慧排水井盖的一种实施方式，如图1～图6所示，本实施例的智慧排水井盖，包括井盖1、支撑井盖1的井座2、排水机构3和固定在井道内壁的固定环4，井盖1上穿设有若干排水孔11和增排孔12，排水机构3包括依次设置的排水组件31和过滤组件32，排水组件31一端活动嵌入增排孔12内，排水组件31另一端与过滤组件32连接，过滤组件32通过一调节件33活动连接在固定环4上并相对固定环4作升降运动，排水组件31降低时脱离增排孔12，排水组件31升高时嵌入增排孔12。本发明提供智慧排水井盖能够排积水，过滤杂质，防止城市的内涝。

本实施例中，调节件33为一弹簧，其参数为外径20mm，内径10mm，自由长度110mm，压缩量35mm，刚度8N/mm。过滤组件32的外缘设有三块阻隔板322，每块阻隔板322上均设有一通孔321，排水机构3还包括与通孔321对应设置的连接柱34，连接柱34一端穿过通孔321后与井盖1连接(可以是螺栓连接)，连接柱34另一端直径大于通孔321，弹簧可用于调节通孔321与连接柱34某一端的距离，即过滤组件32的高度。弹簧在正常情况下为松弛状态，降雨量大时，排水组件31受到水的压力，经过滤组件32将作用力传至弹簧，弹簧压缩，排水机构3自动下降，露出“隐藏”的排水口(即增排孔12)；路面水排净后，通过大漏水孔323和小漏水孔324慢慢流净同时压簧进行复位。

此外，也可以将弹簧两端分别与通孔321和固定环4连接，通过弹簧调节通孔321与固定环4的距离，即过滤组件32的高度。

本实施例中，固定环4埋于地平面以下，固定环4顶面设有若干连接杆41，连接杆41与井座2抵接。

本发明提供的智慧排水井盖可根据降水量调整排水速度，由降水的重力挤压弹簧，使井盖1和固定环4之间的排水机构3自动下降，从而露出增排孔12，由此增大排水面积，增大排水量，进而减少路面积水。作为一种优选，排水组件31包括底座和若干固定在底座上的堵头311，堵头311可脱离地插入增排孔12内，且各堵头311与增排孔12内壁接触，更进一步，堵头311的长度可以不一致，实现排水机构3的升降幅度随降水量变化而产生动态变化，即根据水量大小控制排水的增排孔12数量，从而控制排水面积。

此外，另一种实施方式可以为，排水组件31固定在过滤组件32上，过滤组件32外缘直径小于固定环4内缘的直径，固定环4顶面和过滤组件32的外缘均设有若干连接孔，弹簧两端分别与固定环4和过滤组件32上的连接孔连接；弹簧在正常情况下为松弛状态，降雨量大时，排水组件31受到水的压力后下降，过滤组件32随排水组件31下降而下降，将作用力传至弹簧，弹簧拉伸，以免过滤组件32被水流冲走，并在路面水排净后，通过大漏水孔323和小漏水孔324慢慢流净同时压簧进行复位，排水组件31堵头311回到增排孔12内。

本实施例中，固定环4底面连接有一促排机构5，促排机构5包括一螺旋排水组件51和为螺旋排水组件51(本实施例中采用螺旋桨)提供动力的驱动组件52，螺旋桨旋转以加快从过滤组件32方向排出的水的流速。本实施例中，促排机构5设有无极调速模块，螺旋桨根据水流速度的大小通过无极调速模块调速；由过滤组件32下落的水击打在螺旋桨上，螺旋桨旋转发电，使嵌在井盖上表面的LED警示灯13发出黄色的光，雨水带动螺旋桨的旋转速率越快，LED灯发光亮度越大。

本实施例中，螺旋排水组件51和驱动组件52通过一连接轴53连接，连接轴53上设有支撑杆54，支撑杆54一端通过轴套与连接轴53间隙配合连接，支撑杆54另一端固定于固定环4上。

本实施例中，过滤组件32为网状结构，其内壁上设有大漏水孔323和小漏水孔324，内壁能够拦截一些杂物，避免杂物流入地下井道。本实施例的智慧排水井盖还设有报警系统6，报警系统6包括超声波探头61、处理模块和与超声波探头61耦接的电路板62；超声波探头61(安装于螺旋排水组件51上)用于探测井底水位，超声波探头61向井底发射超声波和接收井反射的超声波，水位过高即可向远程监控中心报警；处理模块将超声波探头61接收的超声波转换成感测信号，并通过电路板62(安装于支撑杆上54)将感测信号传输至远程监控中心；电路板62用于为报警系统6供电并传输感测信号。

本实施例中，远程监控中心用于将接收的感测信号与预设的阈值范围进行比较，判断井内水位是否达到阈值，是否有堵塞的风险。此外，过滤组件32内也可设置探头，用于检测过滤组件32内的杂物是否过多，当杂物积累到一定的量，探头发出可能造成堵塞的提醒，用于提醒工作人员及时处理。本实施例的报警系统6不仅限于超声波探头61和电路板62，任何可以实现水位阈值报警的现有技术均可，本实施例的超声波探头61和电路板62均安装在支撑杆54上，但其安装位置不限于支撑杆54，仅需完成水位阈值提醒的任务即可。

报警系统6还可以包括探测器，探测器的探头可实时监测到井上路面积水、井下水位等情况，并进行动态分析。一旦发现异状、险情，比如井下水位超过预警值，远程监控中心会自动将警情发送给上位机，通过RFID井盖标识卡对井盖快速定位、向警示灯发出指令并及时到场抽水排水，以防发生安全事故。

本实施例中，过滤组件32的边缘设有经过防水处理的控制板，控制板上装有发电机和用于控制倾角传感器运行的倾角传感器驱动板(倾角传感器可以安装于井盖内表面，用于检测井盖是否倾斜，以免出现安全隐患)，此外，超声波探头61也可以安装于控制板上。

本实施例中，螺旋排水组件51可根据水流速度的大小通过无极调速模块调速。电机为螺旋排水组件51提供旋转的能量，螺旋桨旋转，再根据电磁效应使发电机产生电流，将动能转换成电能后储存至蓄电池。蓄电池稳定充电后，通过稳压电源电路给电路板62进行供电，或为警示灯13供电，警示灯13的亮度可随螺旋排水组件51的转速增大而增强。

警示灯13安装在井盖1上，可听从上位机的指示，变换灯的颜色；上位机接收到信息通过RFID井盖标识卡对井盖1进行定位。具体地，当积水量达到一定程度的时候，警示灯13在微处理器的控制下会自动点亮，警示灯13的亮度随着雨水带动螺旋桨扇叶的转动速率大小而变化，速率越大，警示灯橙黄色的亮度越亮，动态的视觉橙黄色的灯光交互信息实时警示行人与驾驶者道路积水状况，防止碾压和踩踏排水孔增大的井盖，以防止雨天相关事故的发生。在井盖表面破碎，毁坏等状况发生时，警示灯变成红色。

本实施例中，井盖1嵌于井座2内。

本实施例中，井盖1上还装有RFID井盖标识卡、GPRS导航和ZigBee模块，RFID井盖标识卡与上位机(位于远程监控中心)建立连接，传感网络就可以对监管井盖的状态、位置信息进行集中采集、自动获取，并将信息反馈给上位机。GPRS导航和ZigBee模块共同完成远距离和近距离的数据传输过程，由GPRS实现远程数据传输，ZigBee实现短距离数据传输，根据GPRS和ZigBee的结合构建了一种无线网络结构，该无线网络结构在广域内使用GPRS传输数据，在局域内采用ZigBee传输数据。

安装时井座2固定在路面下，井盖1边缘与路面齐平，积水从井盖1的五个日常排水孔11排走，若水量很大，降水量急剧增加使原本松弛的弹簧受水的重力作用自动压缩，使拍手机构3下沉，使排水机构3的堵头311下沉，露出与之相契合的十个自动增排水孔12，增大排水量。水通过各排水孔，大颗粒杂质在碗状过滤组件32内沉积，此时过滤组件32侧面的大漏水孔323和底部的小漏水孔324滤水，当杂质积累到一定量，智能感应会发出提示让工作人员处理。过滤后的水击打在螺旋桨结合驱动组件52(本实施例为电机)促使螺旋桨11转动发电，使井盖上橙黄色的警示灯13亮，亮度随螺旋桨转动速率增大而增大，动态的视觉灯光交互信息警示路人及过往车辆道路积水情况，防止碾压踩踏井盖1，减少雨天事故发生率。在井盖1破损毁坏时警示灯12发红光。

排水过程中通过超声波探头61、传感器等设备获取井下排水信息和井盖1信息，将数据传送至上位机微处理器，通过数据分析采取不同级别措施，发送警示信息给远程监控中心，远程监控中心实时掌握通知相关人员进行处理。路面水排尽后雨水一部分残留在过滤组件32上，通过小漏水孔324排尽同时弹簧复位，使堵头311与井盖1相契归位，自动增排孔12堵塞。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种智慧排水井盖，其特征在于，包括井盖(1)、支撑井盖(1)的井座(2)、排水机构(3)和固定在井道内壁的固定环(4)，所述固定环(4)底面连接有一促排机构(5)，所述井盖(1)上穿设有若干排水孔(11)和增排孔(12)，所述排水机构(3)包括依次设置的排水组件(31)和过滤组件(32)，所述排水组件(31)一端活动嵌入增排孔(12)内，所述排水组件(31)另一端与过滤组件(32)连接，所述过滤组件(32)通过一调节件(33)活动连接在固定环(4)上并相对固定环(4)作升降运动，所述排水组件(31)降低时脱离增排孔(12)，所述排水组件(31)升高时嵌入增排孔(12)；所述过滤组件(32)的外缘设有至少两个通孔(321)，所述调节件(33)两端分别与通孔(321)和固定环(4)连接，所述调节件(33)调节通孔(321)与固定环(4)的距离；所述排水机构(3)还包括与通孔(321)对应设置的连接柱(34)，所述连接柱(34)一端穿过通孔(321)后与井盖(1)连接，所述连接柱(34)另一端直径大于通孔(321)的直径，所述调节件(33)调节通孔(321)与连接柱(34)某一端的距离；所述促排机构(5)包括一螺旋排水组件(51)和为螺旋排水组件(51)提供动力的驱动组件(52)，所述螺旋排水组件(51)旋转以加快从过滤组件(32)方向排出的水的流速；所述固定环(4)埋于地平面以下，所述固定环(4)顶面设有若干连接杆(41)，所述连接杆(41)与井座(2)抵接；所述螺旋排水组件(51)和驱动组件(52)通过一连接轴(53)连接；所述连接轴(53)上设有支撑杆(54)，所述支撑杆(54)一端通过轴套与连接轴(53)间隙配合连接，所述支撑杆(54)另一端固定于固定环(4)上；

所述智慧排水井盖还设有报警系统(6)，所述报警系统(6)包括超声波探头(61)、处理模块和与超声波探头(61)耦接的电路板(62)；

所述超声波探头(61)向井底发射超声波和接收井底反射的超声波；

所述处理模块将超声波探头(61)接收的超声波转换成感测信号，并通过电路板(62)将感测信号传输至远程监控中心；

所述电路板(62)用于为报警系统(6)供电并传输感测信号。

2.根据权利要求1所述的智慧排水井盖，其特征在于，所述调节件(33)为一弹性件，所述弹性件的外径20mm，内径10mm，自由长度110mm，压缩量35mm，刚度8N/mm。

3.根据权利要求1所述的智慧排水井盖，其特征在于，所述远程监控中心用于将接收的感测信号与预设的阈值范围进行比较，判断井内是否有堵塞的风险。

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