CN109505341A - 一种物联网浮力窨井 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及排水领域，尤其涉及一种物联网浮力窨井，其包括窨井底座、窨井盖、可伸缩环形滤网和物联网单元；物联网单元包括电源装置、液位计、流量计、采集器和物联网网关；所述液位计设于窨井盖底侧，所述流量计设于内沿内侧；所述采集器和物联网网关均设于内圈内侧；所述电源装置用于系统供电；所述液位计用于检测积水深度；所述流量计用于检测排水的瞬时流量；所述采集器用于接收液位计和流量计输出的检测值并发送至物联网网关；所述物联网网关用于上传采集器的检测值至远端服务器。本发明排水性能好，管理方便。
Description
技术领域
本发明涉及排水领域，尤其涉及一种物联网浮力窨井。
背景技术
每年夏季雨汛时节，大到暴雨时有发生，特别是在城市间短时间的强降雨，导致路面积水不畅，严重时房屋被淹，其中窨井排水能力不足的缺陷暴露无遗；为了加大路面积水的排放，有时需要人为地将窨井盖打开；而且强降水导致路面积水过多，窨井盖还有可能直接被雨水冲走；此外，各窨井之间不能协同工作形成系统，窨井不能被实时监控，巡检维护工作的效率低且人力成本高；
鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种物联网浮力窨井成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种物联网浮力窨井，排水性能好，管理方便。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种物联网浮力窨井，包括窨井底座、窨井盖、可伸缩环形滤网和物联网单元；
所述窨井底座包括外圈和内圈，所述外圈底部设有向内侧延伸的内沿；所述内圈设于外圈内部且内圈底部固定安装于所述内沿上；所述内圈侧壁设有通孔，所述外圈和内圈之间设有间隙，所述可伸缩环形滤网设于外圈和内圈之间，所述窨井盖连接于可伸缩环形滤网上端且位于内圈上方；所述可伸缩环形滤网底端固定连接于所述内沿上；
所述物联网单元包括电源装置、液位计、流量计、采集器和物联网网关；所述液位计设于窨井盖底侧，所述流量计设于内沿内侧；所述采集器和物联网网关均设于内圈内侧；所述电源装置用于系统供电；所述液位计用于检测积水深度；所述流量计用于检测排水的瞬时流量；所述采集器用于接收液位计和流量计输出的检测值并发送至物联网网关；所述物联网网关用于上传采集器的检测值至远端服务器。
按以上方案，所述窨井盖为两层结构，材质不同，上层覆盖SMC树脂型复合材料，下层为聚氨酯泡沫材料；所述窨井盖的平均密度为0.3～0.4g/cm，上层密度SMC树脂型复合材料密度稍大，采用密度很小的聚氨酯泡沫材料来中和窨井盖的平均密度，且聚氨酯泡沫材料中间含有大量空气，使窨井盖的平均密度小于水的密度，同时增加下层的聚氨酯泡沫材料增加了窨井盖整体厚度，可使窨井盖排开水的体积变大，因此窨井盖处于积水中时可浮起；上层的SMC树脂型复合材料硬度高，质量好；当路面积水不多时，雨水从窨井盖的四周缝隙流经可伸缩环形滤网，再通过内圈的通孔流向窨井底部的开口进入下水道；当路面积水较多，积水达到一定高度使窨井盖浸泡在积水中时，窨井盖因浮力作用可自动浮起，积水流经可伸缩环形滤网可从内圈顶部开口直接流向窨井底部的开口进入下水道，满足工作需求，加快了积水的排放；窨井盖因底部连接于可伸缩环形滤网上端，浮起时也不会左右移动太多，且能在积水水位降低时归位至内圈上方。
按以上方案，所述电源装置包括锂电池和连接于锂电池的太阳能电池板，所述太阳能电池板铺设于窨井盖上，所述锂电池设于内圈内侧，所述锂电池与液位计、流量计、采集器和物联网网关电连接；锂电池为液位计、流量计、采集器和物联网网关供电使上述设备正常工作，太阳能电池板在锂电池电量不足时给锂电池充电。
按以上方案，所述采集器与液位计、流量计之间为有线连接，所述采集器与物联网网关之间信息的传输为无线传输，采集器中设有用于无线传输的天线，传输频率为433MHz；所述物联网网关设有用于实现无线传输的天线，传输频率为433MHz；所述物联网网关中设有用于实现与远端服务器信息传输的以太网接口；无线传输方式更方便，更适用于复杂的现场环境，传输频率采用433MHz，接收灵敏度高。
按以上方案，所述物联网单元还包括控制器和报警器，控制器和报警器均设于内圈内侧，所述控制器用于接收远端服务器产生的控制信号并根据控制信号驱动报警器报警；报警器的设置可提醒路人远离积水中的窨井盖，因为此时的窨井盖是浮起的，防止意外发生；进一步的，若窨井下水道堵塞，窨井位于积水中时报警，工作人员在现场巡查时可准确提示位于积水中的窨井盖的位置，方便工作人员进行检修。
按以上方案，所述控制器与报警器之间为有线连接；所述控制器与物联网网关之间信息的传输为无线传输，控制器中设有用于实现与物联网网关之间无线传输的天线，传输频率为433MHz；控制器与报警器由电源装置供电。
按以上方案，所述电源装置、液位计、流量计、采集器、物联网网关、控制器和报警器均采用IP68防水级设备；防止设备因接触水而损坏，设备质量好，使用寿命长。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
一、当路面积水不多时，雨水从窨井盖的四周缝隙流经可伸缩环形滤网，再通过内圈的通孔流向窨井底部的开口进入下水道；当路面积水较多，积水达到一定高度使窨井盖浸泡在积水中时，窨井盖因浮力作用可自动浮起，积水流经可伸缩环形滤网可从内圈顶部开口直接流向窨井底部的开口进入下水道，加快了积水的排放；进一步的，可伸缩环形滤网连接窨井盖，在窨井盖浮起时起到了对窨井盖起到牵制作用，防止窨井盖左右移位；
二、本发明设置的物联网单元，可将积水深度、瞬时流量采集后通过物联网网关传送至远端服务器，道路管理者可通过远端服务器实时监控城市道路的积水情况，便于道路管理者管理城市，减少城市内涝灾害。
附图说明
图1为本发明实施例整体结构示意图；
图2为第一种实施例在积水较少时的动作示意图；
图3为第一种实施例在积水较多时的动作示意图；
图4为第一种实施例中物联网单元的结构框图；
图5为第一种实施例中物联网单元的工作过程示意图；
图6为第一种实施例中采集器的电路连接图；
图7为第一种实施例中物联网网关的结构图；
图8为第二种实施例在积水较少时的动作示意图；
图9为第二种实施例中物联网单元的工作过程示意图；
图10为第二种实施例中控制器和报警器的电路连接图：
图11为本发明的安装位置。
附图标记：
1、窨井底座；101、外圈；1011、内沿；102、内圈；1021、通孔；2、窨井盖；3、可伸缩环形滤网；4、物联网单元；401、电源装置；4011、锂电池；4012、太阳能电池板；402、液位计；403、流量计；404、采集器；405、物联网网关；406、控制器；407、报警器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明为一种物联网浮力窨井，安装位置参阅图11，窨井设于嵌入安装于马路中间绿化带边部位置，此位置没有行人和车辆经过，安全性好，且可对道路积水进行排放。
实施例一：
请参考图1至图7，本发明为一种物联网浮力窨井，其包括窨井底座1、窨井盖2、可伸缩环形滤网3和物联网单元4。
结合图1至图3，窨井底座1包括外圈101和内圈102，内圈102的内径小于外圈101直径，外圈101底部设有向内侧延伸的内沿1011，内圈102设于外圈101内部且内圈102底部固定安装于所述内沿1011上；内圈102侧壁设有多个通孔1021用于排水，外圈101和内圈102之间设有间隙，可伸缩环形滤网3设于外圈101和内圈102之间可先对雨水进行过滤以防下水道堵塞，本实施中，可伸缩环形滤网3为侧壁设有过滤通孔的波纹伸缩管，可伸缩环形滤网3与外圈101和内圈102同轴设置；窨井盖2的下方圆周连接于可伸缩环形滤网3上端且位于内圈102上方，可伸缩环形滤网3底端固定连接于所述内沿1011上；窨井盖2与外圈101有缝隙，窨井盖2的直径大于内圈102直径、小于外圈101直径；本实施例中，窨井盖2的直径与可伸缩环形滤网3直径相同；窨井盖2的硬度较高且材质较轻，本实施例中的窨井盖2为两层结构，材质不同，上层覆盖SMC树脂型复合材料，下层为聚氨酯泡沫材料；上层密度SMC树脂型复合材料密度稍大，采用密度很小的聚氨酯泡沫材料来中和窨井盖的平均密度，且聚氨酯泡沫材料中间含有大量空气，使窨井盖2的平均密度为0.4g/cm，小于水的密度，同时增加下层的聚氨酯泡沫材料增加了窨井盖2整体厚度，可使窨井盖2排开水的体积变大，因此窨井盖2处于积水中时可浮起；上层的SMC树脂型复合材料硬度高，质量好。
本发明的工作原理为：当路面积水不多时，参阅图2，雨水从窨井盖2的四周缝隙流经可伸缩环形滤网3，水流方向如图2中箭头方向所示，再通过内圈102的通孔1021流向窨井底部的开口进入下水道；当路面积水较多，积水达到一定高度使窨井盖2浸泡在积水中时，参阅图3，窨井盖2下层聚氨酯泡沫材料的密度远远小于水的密度，且聚氨酯泡沫材料中间含有大量空气，此时因为窨井盖2浮力作用可自动浮起，积水可从内圈102顶部开口直接流向窨井底部的开口进入下水道，水流方向如图3中箭头方向所示，加快了积水的排放；当路面积水的水位降低时，窨井盖2随可伸缩环形滤网3下降到内圈102上；可伸缩环形滤网3可随窨井盖2的浮起或落下而上下伸缩，起到过滤积水和固定窨井盖2的作用。
结合图2至图5，物联网单元4包括电源装置401、液位计402、流量计403、采集器404和物联网网关405，均为IP68防水级设备；液位计402设于窨井盖2底侧，流量计403设于内沿1011内侧；采集器404和物联网网关405均设于内圈102内侧。
电源装置401用于系统供电，本实施例中，电源装置401包括锂电池4011和连接于锂电池4011为锂电池4011充电的太阳能电池板4012，太阳能电池板4012铺设于窨井盖2上端，本实施例中，太阳能电池板4012半柔性且可弯折，其型号为光合硅能THS-BRB18V20WK；锂电池4011设于内圈102内侧且与液位计402、流量计403、采集器404和物联网网关405均相连为上述设备供电；本实施例中，锂电池4011采用的是鑫来缘生产的防水级12V电源。
液位计402用于检测积水深度；液位计402设于窨井盖2底部，当窨井盖2底部与内圈102上端接触时，液位计402位于可伸缩环形滤网3和内圈102之间；窨井盖2不浮起时液位计402检测积水深度显示为0mm，当窨井盖2浮起时即可检测出实时积水深度，并将数据传送到采集器404；本实施例中的液位计402为YL60雷达液位计。
流量计403用于检测排水的瞬时流量，并将数据传送至采集器404；流量计403设于内沿1011内侧位于积水流向下水道的必经之路上；本实施例中的流量计403为PD-FL超声波多普勒流量计。
采集器404用于接收液位计402和流量计403输出的检测值并发送至物联网网关405；采集器404为无线采集器，参阅图6，采集器404与液位计402和流量计403有线连接，采集器404上设有天线，用于实现采集器404和物联网网关405之间信息的无线传输，本实施例中的采集器404采用型号为HLW-A3-18-41-Z的无线采集器，传输频率选用433MHz。
参阅图7，物联网网关405用于上传采集器404的检测值至远端服务器；本实施例中物联网网关405为宏电联生产的HLW-G3系列物联网网关，物联网网关405上设有433MHz天线、以太网接口和电源接口，433MHz天线实现与采集器404和控制器406之间的无线通信，以太网接口实现与远端服务器的数据传输，电源接口接电源装置401的12V电源；远端服务器可以连接移动终端和PC端，道路管理者可以远程监控城市积水情况。
实施例二：
结合图1、图6至图10，本发明实施例为一种物联网浮力窨井，其包括窨井底座1、窨井盖2、可伸缩环形滤网3和物联网单元4；其中，本实施例中的井底座1、窨井盖2和可伸缩环形滤网3与第一种实施例相同，与第一种实施例区别在于物联网单元中增加了控制器406和报警器407，控制器406和报警器407均设于内圈102内侧，电源装置401给控制器406和报警器407供电；
控制器406与报警器407之间为有线连接；控制器406与物联网网关405之间信息的传输为无线传输，控制器406中设有用于实现与物联网网关405之间无线传输的天线，传输频率为433MHz。
参阅图9，物联网网关405上传采集器404的检测值至远端服务器，远端服务器产生的控制信号再次通过物联网网关405传输至控制器406，控制器406根据控制信号驱动报警器407报警；参阅图10，控制器406上设有433MHz天线用于接收物联网网关405传输的数据，控制器406与报警器407有线连接控制报警器407是否报警；若实时监测的积水深度超过远端服务器设定的积水深度阈值，控制器406控制报警器407报警；控制器406采用型号为HLW-C3-1Z的无线控制器，报警器407为蜂鸣报警器。本实施例中，报警器407还并联有备用报警器，防止一个报警器407出现故障就不进行蜂鸣报警。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种物联网浮力窨井，其特征在于：包括窨井底座(1)、窨井盖(2)、可伸缩环形滤网(3)和物联网单元(4)；
所述窨井底座(1)包括外圈(101)和内圈(102)，所述外圈(101)底部设有向内侧延伸的内沿(1011)；所述内圈(102)设于外圈(101)内部且内圈(102)底部固定安装于所述内沿(1011)上；所述内圈(102)侧壁设有通孔(1021)，所述外圈(101)和内圈(102)之间设有间隙，所述可伸缩环形滤网(3)设于外圈(101)和内圈(102)之间，所述窨井盖(2)连接于可伸缩环形滤网(3)上端且位于内圈(102)上方；所述可伸缩环形滤网(3)底端固定连接于所述内沿(1011)上；
所述物联网单元(4)包括电源装置(401)、液位计(402)、流量计(403)、采集器(404)和物联网网关(405)；所述液位计(402)设于窨井盖(2)底侧，所述流量计(403)设于内沿(1011)内侧；所述采集器(404)和物联网网关(405)均设于内圈(102)内侧；
所述电源装置(401)用于系统供电；
所述液位计(402)用于检测积水深度；
所述流量计(403)用于检测排水的瞬时流量；
所述采集器(404)用于接收液位计(402)和流量计(403)输出的检测值并发送至物联网网关(405)；
所述物联网网关(405)用于上传采集器(404)的检测值至远端服务器。
2.根据权利要求1所述的物联网浮力窨井，其特征在于：所述窨井盖(2)为两层结构，材质不同，上层覆盖SMC树脂型复合材料，下层为聚氨酯泡沫材料；所述窨井盖的平均密度为0.3～0.4g/cm。
3.根据权利要求1所述的物联网浮力窨井，其特征在于：所述电源装置(401)包括锂电池(4011)和连接于锂电池(4011)的太阳能电池板(4012)，所述太阳能电池板(4012)铺设于窨井盖(2)上，所述锂电池(4011)设于内圈(102)内侧，所述锂电池(4011)与液位计(402)、流量计(403)、采集器(404)和物联网网关(405)电连接。
4.根据权利要求3所述的物联网浮力窨井，其特征在于：所述采集器(404)与液位计(402)、流量计(403)之间为有线连接，所述采集器(404)与物联网网关(405)之间信息的传输为无线传输，采集器(404)中设有用于无线传输的天线，传输频率为433MHz；所述物联网网关(405)设有用于实现无线传输的天线，传输频率为433MHz；所述物联网网关(405)中设有用于实现与远端服务器信息传输的以太网接口。
5.根据权利要求4所述的物联网浮力窨井，其特征在于：所述物联网单元(4)还包括控制器(406)和报警器(407)，控制器(406)和报警器(407)均设于内圈(102)内侧，所述控制器(406)用于接收远端服务器产生的控制信号并根据控制信号驱动报警器(407)报警。
6.根据权利要求5所述的物联网浮力窨井，其特征在于：所述控制器(406)与报警器(407)之间为有线连接；所述控制器(406)与物联网网关(405)之间信息的传输为无线传输，控制器(406)中设有用于实现与物联网网关(405)之间无线传输的天线，传输频率为433MHz。
7.根据权利要求6所述的物联网浮力窨井，其特征在于：所述电源装置(401)、液位计(402)、流量计(403)、采集器(404)、物联网网关(405)、控制器(406)和报警器(407)均采用IP68防水级设备。
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| CN106759500A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-05-31 | 江苏信息职业技术学院 | 一种新型浮力窨井 |
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| KR101791931B1 (ko) * | 2016-08-29 | 2017-11-01 | 주식회사 엘아이디워터 | 물 순환용 침투·저류조 |
| CN108412027A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-17 | 阜阳师范学院 | 一种基于物联网的电缆井智能排水系统 |
| CN209412943U (zh) * | 2018-12-24 | 2019-09-20 | 江苏信息职业技术学院 | 一种物联网浮力窨井 |
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| CN113174847A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-07-27 | 青海省交通规划设计研究院有限公司 | 一种公路桥梁排水结构 |
| CN113174847B (zh) * | 2021-06-02 | 2022-07-22 | 青海省交通规划设计研究院有限公司 | 一种公路桥梁排水结构 |
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