CN110095504A - 沟道盖板、基于物联网的机械性破坏沟道监测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种沟道盖板、基于物联网的机械性破坏沟道监测装置及系统，该监测装置包括n个沟道盖板本体和设置于沟道盖板本体内额第二盖板破损检测传感器，每一所述第二盖板破损检测传感器均通过第一连接器连接有一第一盖板破损检测传感器，n个所述第一盖板破损检测传感器通过沟道盖板破损检测总线串联，且连接监测组件，该监测装置及系统结构简单，根据模数转换器监测的电压值可以及时监测到沟道盖板本体的受损情况，便于后续的检修和维护。
Description
技术领域
本发明属于沟道监测技术领域，特别涉及一种沟道盖板、基于物联网的机械性破坏沟道监测装置及系统。
背景技术
电力生成设施中存在着大量的电缆和光缆沟道，为了保证沟道内电缆和光缆的安全，避免阳光直射导致的老化，避免雨水、灰尘、杂物落入沟道，必须再沟道上设置起防护作用的沟道盖板。现有的沟道盖板有水泥钢筋混凝土材质和高分子复合材料的等，但是由于长时间暴露在外部，并且长时间受到碾压、搬运、撬起等机械力作用，非常容易受损，且工作人员是定时检修，不容易及时发现沟道盖板的受损情况。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种沟道盖板、基于物联网的机械性破坏沟道监测装置及系统。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供一种应用于基于物联网的机械性破坏沟道监测装置的沟道盖板，该沟道盖板包括沟道盖板本体和设置于所述沟道盖板本体内的第二盖板破损检测传感器。
进一步的改进，所述第二盖板破损检测传感器由导线制成。
进一步的改进，所述第二盖板破损检测传感器紧密粘贴在沟道盖板本体底部或浇铸在沟道盖板本体内。
本发明提供一种基于物联网的机械性破坏沟道监测装置，该监测装置包括n个沟道盖板本体和设置于沟道盖板本体内的第二盖板破损检测传感器，每一所述第二盖板破损检测传感器均通过第一连接器连接有一第一盖板破损检测传感器，n个所述第一盖板破损检测传感器通过沟道盖板破损检测总线串联，且连接监测组件。
进一步的改进，所述监测组件包括与沟道盖板破损检测总线一端连接的恒流源电路和模数转换器，所述模数转换器和恒流源电路均连接控制器，所述沟道盖板破损检测总线的另一端连接模数转换器。
进一步的改进，所述监测装置还包括用于为其供电的电池，所述电池与所述模数转换器相连；优选地，第一盖板破损检测传感器由电阻制成；所述第二盖板破损检测传感器由导线制成；优选地，所述第二盖板破损检测传感器紧密粘贴在沟道盖板本体底部或浇铸在沟道盖板本体内。
本发明另一方面提供一种基于物联网的机械性破坏沟道监测系统该系统包括监测装置和与监测装置通过通信模块通信的监测终端；所述监测装置能够根据第二盖板破损检测传感器的断裂情况判断沟道盖板本体是否受损，并将数据上传给通信模块。
进一步的改进，所述控制器包括：
接收模块，用于接收模数转换器传输的第一盖板破损检测传感器对应的电压值和电池对应的电压值；
存储模块，用于存储各第一盖板破损检测传感器的编号和对应的电阻值及电阻总值R，每一第一盖板破损检测传感器对应不同的电阻值，电阻总值＝各第一盖板破损检测传感器对应电阻值的和+沟道盖板破损检测总线电阻值；
处理模块，用于对电压值进行处理，并根据处理结果将对应的电阻值、电压值及第一盖板破损检测传感器编号以报文的形式上传至通信模块。
进一步的改进，所述报文包括故障点报文和普通报文。
进一步的改进，所述处理模块包括：
第一计算子模块，用于根据接收模块接收的第一盖板破损检测传感器对应的电压值计算电阻值R1；
第二计算子模块，用于计算电阻值R1与电阻总值R的差值△R，并与Rmin进行比较，当△R≥Rmin时，向第三计算子模块发送指令，其中Rmin为存储模块内存储的最小电阻值；
第三计算子模块，用于从当前时刻开始，计算接收模块接收的每相邻两个电压值的电压差，并计算大于电压差阈值的电压差持续的时间t，并与时间阈值进行比较，当时间t大于时间阈值时，向第四计算子模块发送指令；
第四计算子模块，用于计算相邻两个电压差的差值，并与差值阈值进行比较，当差值大于差值阈值时，向记录子模块发送指令；
记录子模块，用于根据△R的大小，从存储模块中挑选出可能出现故障的第一盖板破损检测传感器编号，并将其对应的电阻值和电压值记录到故障点报文中；将其余的第一盖板破损检测传感器编号、对应的电阻值及电压值记录到普通报文中；
报文上传子模块，用于将故障点报文和普通报文均上传至通信模块。
进一步的改进，所述控制器还包括：
计算模块，用于根据接收模块接收的电池对应的电压值计算电池的剩余电量；
电池电量监测模块，用于将剩余电量与电量阈值进行比较，将小于电量阈值的剩余电量记录到故障点报文中，否则，将剩余电量记录到普通报文中。
进一步的改进，所述控制器还包括：
心跳包模块，用于每隔一段时间内向通信模块上传心跳包，所述心跳包包括普通报文和/或故障点报文。
进一步的改进，所述监测终端包括：
数据接收模块，用于接收控制器传输的报文；
故障判断模块，用于判断是否接收到故障点报文，当存在故障点报文时，用于判断故障点报文内的字段是否有效，如果有效，向故障报警模块发送指令；
故障报警模块，用于发出故障报警提示；
显示模块，用于显示故障信息、监测装置状态。
本发明提供的沟道盖板、基于物联网的机械性破坏沟道监测装置及系统，结构简单，根据模数转换器监测的电压值可以及时监测到沟道盖板本体的受损情况，便于后续的检修和维护。
附图说明
图1为沟道盖板的透视图；
图2为实施例1基于物联网的机械性破坏沟道监测装置的结构示意图；
图3为基于物联网的机械性破坏沟道监测系统的结构示意图
图4为实施例3控制器的结构框图；
图5为实施例4控制器的结构框图；
图6为监测终端的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种应用于基于物联网的机械性破坏沟道监测装置的沟道盖板，如图1所示，该沟道盖板包括沟道盖板本体1和设置于所述沟道盖板本体1内的第二盖板破损检测传感器2，第二盖板破损检测传感器2由导线制成，但是需要在沟道盖板本体被机械性破环的时候或者被打开的时候同时断开。所述第二盖板破损检测传感器2紧密粘贴在沟道盖板本体1底部或浇铸在沟道盖板本体1内，密度及走线形式可按需定制。该沟道盖板用于沟道盖板机械性破损的监测使用。
实施例2
本发明实施例1提供一种基于物联网的机械性破坏沟道监测装置，如图2所示，该监测装置包括：
n个沟道盖板本体1，其中，n的取值可以为10、20、30等；每一所述沟道盖板本体1内均设有第二盖板破损检测传感器2，第二盖板破损检测传感器2由导线制成，但是需要在沟道盖板本体被机械性破环的时候或者被打开的时候同时断开；所述第二盖板破损检测传感器2紧密粘贴在沟道盖板本体1底部或浇铸在沟道盖板本体1内，密度及走线形式可按需定制，图中只是为了显示出第二盖板破损检测传感器的结构，并不代表第二盖板破损检测传感器是位于沟道盖板本体上表面的，第二盖板破损检测传感器外层包有塑胶皮；每一所述第二盖板破损检测传感器2均通过第一连接器3连接有一第一盖板破损检测传感器4，其中，第一盖板破损检测传感器由电阻组成，例如一个5Ω的第一盖板破损检测传感器可以由一个5Ω的电阻封装在盒子里组成，也可以由5个1Ω的电阻封装在盒子里组成；第一连接器为导通第二盖板破损检测传感器和第一盖板破损检测传感器的部件，可以为插座和插头；n个所述第一盖板破损检测传感器4通过沟道盖板破损检测总线5串联，且连接监测组件，其中，监测组件包括与沟道盖板破损检测总线5一端连接的恒流源电路7和模数转换器8，所述模数转换器8和恒流源电路7均连接控制器9，所述沟道盖板破损检测总线5的另一端连接模数转换器8。其中，所述监测装置封装到盒子内。恒流源电路为本领域技术人员公知的恒流源电路，例如可以为LM357、LM317、LM224或LM324等搭建的恒流源电路；模数转换器可以采用AD7606、AD7656等型号；控制器可以采用STM32F103RET6、STM32F411RET6、STM32F407ZGT6等型号。
所述监测装置还包括用于为其供电的电池，所述电池与所述模数转换器8相连。
本发明提供的基于物联网的机械性破坏沟道监测装置的工作原理如下：沟道盖板破损检测总线用于连接恒流源电路和模数转换器，作为监测回流的主干导线；第二盖板破损检测传感器较细或者较脆，需要在沟道盖板被机械性破环的时候或被打开的时候同时断开，以便有效灵敏地监测到破坏；恒流源电路输送一个固定的电流值流经监测回路，根据欧姆定律U＝IR，在回路中电阻和电流确定的情况下，在恒流源接口处连接一个模数转换器，用于检测电压值。在没有任何沟道盖板本体破损的情况下，第一第一盖板破损检测传感器的两端被第二盖板破损检测传感器短路；第一盖板破损检测传感器上的电阻没有在监测回路中生效；若沟道盖板本体内敷设的第二盖板破损检测传感器因沟道盖板本体被机械性破环而遭到断开，第一盖板破损检测传感器上的电阻将在监测回路中生效，回路的电阻值发生了跳变，恒流源电路为了维持电流不变，提高电压，此时模数转换器将监测到的电压信号转换为数字信号，传输给控制器。
本发明提供的基于物联网的机械性破坏沟道监测装置结构简单，根据模数转换器监测的电压值可以及时监测到沟道盖板本体的受损情况，便于后续的检修和维护。
实施例3
本发明实施例3提供一种基于物联网的机械性破坏沟道监测系统，如图3所示，所述监测系统包括实施例1所述的基于物联网的机械性破坏沟道监测装置和与监测装置通过通信模块通信的监测终端10；所述监测装置能够根据第二盖板破损检测传感器2的断裂情况判断沟道盖板本体1是否受损，并将数据上传给通信模块，如图4所示，所述控制器9包括：
接收模块91，用于接收模数转换器8传输的第一盖板破损检测传感器对应的电压值和电池对应的电压值；模数转换器内设置有不同的通道，通过通道接收不同的电压值可以判断出是第一盖板破损检测传感器对应的电压值还是电池对应的电压值；
存储模块92，用于存储各第一盖板破损检测传感器的编号和对应的电阻值及电阻总值R，每一第一盖板破损检测传感器对应不同的电阻值，电阻总值＝各第一盖板破损检测传感器对应电阻值的和+沟道盖板破损检测总线电阻值；在设置第一盖板破损检测传感器的电阻值时，为了后续判断方便，设置各第一盖板破损检测传感器之间的电阻值差均为固定值，例如可以为固定值100Ω，其中，编号1的第一盖板破损检测传感器电阻值为100Ω，编号2的第一盖板破损检测传感器电阻值为200Ω，编号3的第一盖板破损检测传感器的电阻值为300Ω，以此类推；
处理模块93，用于对电压值进行处理，并根据处理结果将对应的电阻值、电压值及第一盖板破损检测传感器编号以报文的形式上传至通信模块，所述报文包括故障点报文和普通报文；
其中，所述处理模块93包括：
第一计算子模块931，用于根据接收模块91接收的第一盖板破损检测传感器对应的电压值计算电阻值R1；
第二计算子模块932，用于计算电阻值R1与电阻总值R的差值△R，并与Rmin进行比较，当△R≥Rmin时，向第三计算子模块933发送指令，其中Rmin为存储模块92内存储的最小电阻值；例如计算的电阻值R1与电阻总值R的差值△R＝210Ω，其中，△R＞100Ω，说明当前时刻可能存在沟道盖板本体受损情况，下边判断是否真正存在故障；
第三计算子模块933，用于从当前时刻开始，计算接收模块91接收的每相邻两个电压值的电压差，并计算大于电压差阈值的电压差持续的时间t，并与时间阈值进行比较，当时间t大于时间阈值时，向第四计算子模块934发送指令；
电压差阈值取值可以为30s，第三计算子模块计算电压升高的时间，如果电压升高的持续时间超过30s，继续判断电压是逐渐升高还是突然升高；
第四计算子模块934，用于计算相邻两个电压差的差值，并与差值阈值进行比较，当差值大于差值阈值时，向记录子模块935发送指令；
第四计算子模块根据电压差的差值判断电压是逐渐升高还是突然升高，可以根据电压差的差值与差值阈值的大小进行判断，差值阈值一般取值为IRmin，I为恒流源电路提供的电流值；当差值大于差值阈值时，表示存在故障点，否则可能是其他原因造成的干扰，例如可能是由于第一盖板破损检测传感器与沟道盖板本体之间的触点长期在潮湿的环境中导致氧化，触点电阻变大，模数转换器端电压逐渐升高；
记录子模块935，用于根据△R的大小，从存储模块92中挑选出可能出现故障的第一盖板破损检测传感器编号，并将其对应的电阻值和电压值记录到故障点报文中；将其余的第一盖板破损检测传感器编号、对应的电阻值及电压值记录到普通报文中；具体判断方法为：与△R最接近的电阻值对应的第一盖板破损检测传感器编号为故障点；
记录子模块根据△R的大小判断故障对应的第一盖板破损检测传感器编号，例如当△R＝210Ω时，可能编号为2的第一盖板破损检测传感器发生了故障，将其编号、电阻值和电压值记录到故障点报文中；将其余的第一盖板破损检测传感器编号、对应的电阻值及电压值记录到普通报文中；
报文上传子模块936，用于将故障点报文和普通报文均上传至通信模块。
通过以上系统可以判断出可能存在故障的沟道盖本本体，为检修人员提供参考。
实施例4
本发明实施例4提供一种基于物联网的机械性破坏沟道监测系统，该监测系统与实施例3的基本相同，不同的是，如图5所示，所述控制器9还包括：
计算模块94，用于根据接收模块91接收的电池对应的电压值计算电池的剩余电量；
电池电量监测模块95，用于将剩余电量与电量阈值进行比较，将小于电量阈值的剩余电量记录到故障点报文中，否则，将剩余电量记录到普通报文中；
心跳包模块96，用于每隔一段时间内向通信模块上传心跳包，所述心跳包包括普通报文和/或故障点报文。
本申请提供的系统还可以用于监测监测装置的电量，当电量过低时，及时向监测终端上报，并且当监测装置没有监测到故障时，监测装置也会定时向监测终端上报监测的数据，便于监测终端监测监测装置是否是在线状态，便于管理。
实施例5
本发明实施例5提供一种基于物联网的机械性破坏沟道监测系统，该监测系统与实施例4的基本相同，不同的是，如图6所示，所述监测终端10包括：
数据接收模块101，用于接收控制器9传输的报文；
故障判断模块102，用于判断是否接收到故障点报文，当存在故障点报文时，用于判断故障点报文内的字段是否有效，如果有效，向故障报警模块发送指令；
故障报警模块103，用于发出故障报警提示；
显示模块104，用于显示故障信息、监测装置状态。
监测装置的状态包括电池剩余电量、在线状态等。
本发明提供的监测系统可以实现故障的及时监测、提示和显示等功能，便于后续的维护。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于基于物联网的机械性破坏沟道监测装置的沟道盖板，其特征在于，所述沟道盖板包括沟道盖板本体(1)和设置于所述沟道盖板本体(1)内的第二盖板破损检测传感器(2)；优选地，所述第二盖板破损检测传感器(2)由导线制成；优选地，所述第二盖板破损检测传感器(2)紧密粘贴在沟道盖板本体(1)底部或浇铸在沟道盖板本体(1)内。
2.一种基于物联网的机械性破坏沟道监测装置，其特征在于，所述监测装置包括n个沟道盖板本体(1)和设置于所述沟道盖板本体(1)内的第二盖板破损检测传感器(2)，每一所述第二盖板破损检测传感器(2)均通过第一连接器(3)连接有一第一盖板破损检测传感器(4)，n个所述第一盖板破损检测传感器(4)通过沟道盖板破损检测总线(5)串联，且连接监测组件。
3.如权利要求2所述的基于物联网的机械性破坏沟道监测装置，其特征在于，所述监测组件包括与沟道盖板破损检测总线(5)一端连接的恒流源电路(7)和模数转换器(8)，所述模数转换器(8)和恒流源电路(7)均连接控制器(9)，所述沟道盖板破损检测总线(5)的另一端连接模数转换器(8)。
4.如权利要求2所述的基于物联网的机械性破坏沟道监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括用于为其供电的电池，所述电池与所述模数转换器(8)相连；优选地，所述第一盖板破损检测传感器(4)由电阻制成；所述第二盖板破损检测传感器(2)由导线制成；优选地，所述第二盖板破损检测传感器(2)紧密粘贴在沟道盖板本体(1)底部或浇铸在沟道盖板本体(1)内。
5.一种基于物联网的机械性破坏沟道监测系统，其特征在于，所述系统包括权利要求2-4任一项所述的监测装置和与监测装置通过通信模块通信的监测终端(10)，所述监测装置能够根据第二盖板破损检测传感器(2)的断裂情况判断沟道盖板本体(1)是否受损，并将数据上传给通信模块。
6.如权利要求5所述的基于物联网的机械性破坏沟道监测系统，其特征在于，所述控制器(9)包括：
接收模块(91)，用于接收模数转换器(8)传输的第一盖板破损检测传感器对应的电压值和电池对应的电压值；
存储模块(92)，用于存储各第一盖板破损检测传感器的编号和对应的电阻值及电阻总值R，每一第一盖板破损检测传感器对应不同的电阻值，电阻总值＝各第一盖板破损检测传感器对应电阻值的和+沟道盖板破损检测总线电阻值；
处理模块(93)，用于对电压值进行处理，并根据处理结果将对应的电阻值、电压值及第一盖板破损检测传感器编号以报文的形式上传至通信模块；所述报文包括故障点报文和普通报文。
7.如权利要求6所述的基于物联网的机械性破坏沟道监测系统，其特征在于，所述处理模块(93)包括：
第一计算子模块(931)，用于根据接收模块(91)接收的第一盖板破损检测传感器对应的电压值计算电阻值R1；
第二计算子模块(932)，用于计算电阻值R1与电阻总值R的差值△R，并与Rmin进行比较，当△R≥Rmin时，向第三计算子模块(933)发送指令，其中Rmin为存储模块(92)内存储的最小电阻值；
第三计算子模块(933)，用于从当前时刻开始，计算接收模块(91)接收的每相邻两个电压值的电压差，并计算大于电压差阈值的电压差持续的时间t，并与时间阈值进行比较，当时间t大于时间阈值时，向第四计算子模块(934)发送指令；
第四计算子模块(934)，用于计算相邻两个电压差的差值，并与差值阈值进行比较，当差值大于差值阈值时，向记录子模块(935)发送指令；
记录子模块(935)，用于根据△R的大小，从存储模块(92)中挑选出可能出现故障的第一盖板破损检测传感器编号，并将其对应的电阻值和电压值记录到故障点报文中；将其余的第一盖板破损检测传感器编号、对应的电阻值及电压值记录到普通报文中；
报文上传子模块(936)，用于将故障点报文和普通报文均上传至通信模块。
8.如权利要求6所述的基于物联网的机械性破坏沟道监测系统，其特征在于，所述控制器(9)还包括：
计算模块(94)，用于根据接收模块(91)接收的电池对应的电压值计算电池的剩余电量；
电池电量监测模块(95)，用于将剩余电量与电量阈值进行比较，将小于电量阈值的剩余电量记录到故障点报文中，否则，将剩余电量记录到普通报文中。
9.如权利要求8所述的基于物联网的机械性破坏沟通监测系统，其特征在于，所述控制器(9)还包括：
心跳包模块(96)，用于每隔一段时间内向通信模块上传心跳包，所述心跳包包括普通报文和/或故障点报文。
10.如权利要求8所述的基于物联网的机械性破坏沟通监测系统，其特征在于，所述监测终端(10)包括：
数据接收模块(101)，用于接收控制器(9)传输的报文；
故障判断模块(102)，用于判断是否接收到故障点报文，当存在故障点报文时，用于判断故障点报文内的字段是否有效，如果有效，向故障报警模块发送指令；
故障报警模块(103)，用于发出故障报警提示；
显示模块(104)，用于显示故障信息、监测装置状态。
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