CN111060239A - 一种井盖异常智能检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能检测技术领域，具体涉及一种井盖异常智能检测装置及方法。检测装置包括：包括安装在井盖座上的压力检测模块、控制器以及声光报警器；压力检测模块包括：保护底座、缓冲软胶以及封装在缓冲软胶内的柔性压力传感器；控制器包括：信号采集模块、主控模块、定位模块和通信模块。若维护人员向所述云平台申请维护授权，则云平台将授权维护信号发送给主控模块，若主控模块判定井盖被移动且无授权维护信号，则主控模块发送命令给所述声光报警器进行声光报警。本发明克服了检测井盖座与井盖这类密封件之间的非平界面间接触交互作用力及其动态压力分布信息的实时测量技术难题。

Description

一种井盖异常智能检测装置及方法
技术领域
本发明属于智能检测技术领域，具体涉及一种井盖异常智能检测装置及方法。
背景技术
近年来，井盖广泛分布在现代城市中的各个角落，自来水井盖和下水道井盖等，电力和通信等行业也基本采用地下走线，通过井盖进行日常的维护和管理。然而近年来不时发生的因井盖丢失、井盖破损、以及关闭不严等都会导致井盖存在极大的公共安全隐患，因此，亟需一种井盖异常智能检测装置能够实时在线检测井盖状态，并能在井盖出现异常时及时发出警告信号。
目前检测井盖异常的方法主要有基于角度传感器检测装置和基于传统的刚性压力传感器检测装置等。基于角度传感器检测装置通过检测井盖开启的角度数据信息来判断井盖是否异常，但在垂直方向上下移动井盖时，井盖开启的角度是没有变化的，该检测装置是检测不到井盖的异常的，并且该检测装置需要将角度传感器安装在井盖的底部，对于重量较大的井盖，在安装和维护时操作繁琐，耗费工时，而且在遭到水淹后，该检测装置容易失效，不利于节约成本。而传统的刚性压力传感器检测装置的结构复杂、体积大和容易被井盖压碎，因此不适合检测井盖座与井盖等这类密封件之间的曲面和不规则形状界面间接触交互作用力及其动态压力的分布。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的检测不到井盖在垂直方向上下移动、检测装置易压碎、安装和维护检测装置时操作繁琐以及检测装置遭水淹易失效等缺陷，提供一种结构简单、不易压碎、方便安装和维护以及低成本的井盖异常智能检测装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种井盖异常智能检测装置，包括安装在井盖座上的压力检测模块、与所述压力检测模块电连接的控制器以及与所述控制器电连接的声光报警器；所述压力检测模块包括：与所述井盖座固定连接的保护底座、设置在所述保护底座内的缓冲软胶以及封装在所述缓冲软胶内的柔性压力传感器；所述缓冲软胶高出所述保护底座的外沿；
所述控制器包括：
与所述柔性压力传感器电连接的信号采集模块，所述信号采集模块将所述柔性压力传感器采集到的压力信号转化成数字信号；
与所述信号采集模块电连接的主控模块，所述主控模块根据接收到的信号采集模块发送的数字信号与设定的阈值对比判定井盖是否被移动；
与所述主控模块电连接的定位模块，所述主控模块将接收到的定位模块的定位信息通过所述通信模块发送给云平台；
若维护人员向所述云平台申请维护授权，则云平台将授权维护信号发送给主控模块，若主控模块判定井盖被移动且无授权维护信号，则主控模块发送命令给所述声光报警器进行声光报警。
进一步地，所述压力检测模块还包括盖合在所述缓冲软胶上的保护盖板，所述保护底座上具有固定孔，所述保护底座通过螺栓穿过所述固定孔固定在所述井盖座上。
进一步地，沿所述保护底座的延伸方向排布有多个柔性压力传感器，形成柔性压力传感器阵列。
进一步地，所述缓冲软胶高出所述保护底座的外沿0.1mm-5mm。
进一步地，所述控制器还包括将所述主控模块、通信模块、信号采集模块和定位模块包裹在内的密封外壳，所述密封外壳上具有安装孔，膨胀螺栓穿过所述安装孔将所述密封外壳安装在井壁上。
进一步地，所述压力检测模块为两个，相对设置在所述井两侧的井盖座上。
进一步地，所述定位模块采用GPS全球定位系统或北斗卫星导航系统。
更进一步地，所述保护盖板和保护底座采用不锈钢材料。
一种井盖异常智能检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在云平台注册井的编号和位置信息；
S2、主控模块将接收到的柔性压力传感器检测的压力值与设定的井盖被移动的压力阈值相对比，若一定时间内未发现井盖被移动则主控模块进入休眠状态；
S3、若主控模块检测到井盖被移动，则主控模块先判定是否接收到云平台发送授权维护信号；若有授权维护信号，则等待维护结束后发送井盖被移动时间记录给云平台；若无授权维护信号，则主控模块通过通信模块向云平台发送查询是否有维护授权申请，如果查询到有维护授权申请，则不发送信号给声光报警器，如果云平台上没有维护授权的申请，则控制器发送命令给声光报警器。
进一步地，维护人员维护之前，需要首先向云平台申请授权，然后云平台通过通信模块将授权维护信号发送给控制器。
本发明的一种井盖异常智能检测装置及方法的有益效果是：
1、本发明的压力检测模块采用柔性压力传感器，柔性压力传感器具有高密度、柔韧轻薄和高贴合性的特点，解决了检测不到井盖在垂直方向上下移动的难题，并且克服了检测井盖座与井盖这类密封件之间的非平界面间接触交互作用力及其动态压力分布信息的实时测量技术难题。
2、本发明需先将压力检测模块安装在井盖座上，将压力检测模块安装好之后，盖上井盖即可，安装和后期的维护非常方便，节省了人力和物力。
3、本发明的压力检测模块采用柔性压力传感器，且柔性压力传感器用缓冲软胶封装起来放置在保护底座内，并使缓冲软胶高出保护底座外沿0.1-5mm，降低了柔性压力传感器被压碎的风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的控制系统结构图；
图2是本发明实施例安装在井上的整体结构俯视图；
图3是本发明实施例的压力检测模块横截面剖视图；
图4是本发明实施例的压力检测模块纵截面剖视图；
图5是本发明实施例的控制器外观图；
图6是本发明实施例的智能检测方法流程图；
图7是本发明实施例的压力检测模块以另一种方式安装在井上的整体结构俯视图。
图中:1、压力检测模块，11、保护底座，12、柔性压力传感器，13、保护盖板，14、缓冲软胶，2、控制器，21、信号采集模块，22、通信模块，23、定位模块，25、主控模块，26、密封外壳，3、云平台，4、井盖座，5、井壁，6、声光报警器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图6所示的本发明的一种井盖异常智能检测装置的具体实施例，包括安装在井盖座4上的压力检测模块1、安装在井壁5上的控制器2、以及与控制器2电连接的声光报警器6。
参见图2-图4，压力检测模块1包括：与井盖座4固定连接的保护底座11、设置在保护底座11内的缓冲软胶14、封装在缓冲软胶14内的柔性压力传感器12以及盖合在缓冲软胶14上的保护盖板13。保护底座11的两端具有固定孔，保护底座11通过膨胀螺栓穿过固定孔固定在井盖座4上。参见图4，沿保护底座11的延伸方向排布有多个柔性压力传感器12，形成柔性压力传感器12阵列。为了能够精确检测井盖对柔性压力检测传感器的压力，缓冲软胶14高出保护底座11的外沿0.1mm-5mm。
保护底座11和保护盖板13采用不锈钢材料，厚度为0.5mm～5mm。用耐老化的软胶将柔性压力传感器12封装起来并放置在底座中，装好后将保护盖板13压在缓冲软胶14上。柔性压力传感器12的输出信号通过导线发送给控制器2。
参见图1和图5，控制器2包括：信号采集模块21、主控模块25、通信模块22和定位模块23；
信号采集模块21与柔性压力传感器12电连接，信号采集模块21将柔性压力传感器12采集到的压力信号转化成数字信号；主控模块25与信号采集模块21电连接，主控模块25根据接收到的信号采集模块21发送的数字信号与设定的阈值对比判定井盖是否被移动；定位模块23与主控模块25电连接，主控模块25将接收到的定位模块23的定位信息通过通信模块22发送给云平台3。控制器2还包括将主控模块25、通信模块22、信号采集模块21和定位模块23包裹在内的密封外壳26，密封外壳26上具有安装孔，膨胀螺栓穿过安装孔将密封外壳26安装在井壁5上，声光报警模块安装在控制器2的密封外壳26上，且与主控模块25电连接。控制器2采用坚固、防水的外壳，同时所有接线口均采用防水接口，以免液体进入控制器2内部对模块造成破坏。
本实施例中，定位模块23采用GPS全球定位系统或北斗卫星导航系统，用于定位井盖的位置。通信模块22采用NB-IoT模块，配置有天线，具有低功耗和高接收灵敏性的特点，能够满足城市内的通信要求。
控制器2还包括电源管理模块，电源管理模块包括锂电池和稳压电路，为柔性压力传感器12、声光报警器6和控制器2内的其他模块提供稳定的电源电压，同时具备显示电源电量及低电量报警功能。
如图2所示，本实施例中在井盖座4的设置一个压力检测模块1；本发明实施例的柔性压力传感器12具有独特的压阻力特性，即传感器输出的电阻值与施加在其表面的接触压力存在特定关系。无压力时，柔性压力传感器12的电阻值大于10MΩ，压力越大电阻值越小，其电导值与压力大小呈近似线性关系。因此根据传感器输出电阻值的大小，就能计算出压在压力检测单元上的压力大小及分布区间范围，从而判断出井盖是否被移动。
将本检测装置的压力检测单元放在井盖座4上，采集井与井盖界面间接触交互作用力及其动态压力分布信息并以电阻信号输出给控制器2中的信号采集模块21，控制器2和声光报警器6固定在井壁5上。将压力检测模块1、控制器2和声光报警器6安装好后，启动控制器2，并在云平台3中注册设备信息，包括井盖类型、编号和位置等。
正常检测状态时，控制器2处于休眠状态。柔性压力传感器12受到井盖的压力，柔性压力传感器12输出较小的电阻值信号，经过控制器2中的信号采集模块21处理后转换为低电平信号。当井盖发生异常后，压力检测单元上的压力消除或者压力分布出现较大差异时，柔性压力传感器12输出的电阻值增大经信号采集模块21处理后转换为高电平信号，通过外部中断唤醒处于休眠状态的主控模块25。
如图6所示，若维护人员需要对某个井进行维护，则首先需要向云平台3申请维护授权申请，云平台3通过通信模块22发送维护授权信号给主控模块25，当主控模块25检测到井盖被移动的异常情况，主控模块25从休眠中被唤醒，如果主控模块25已经接收到云平台3的维护授权信号，则不发送信号给声光报警器6，等待维护结束后，将井盖被移动的时间信息发送给云平台3记录备案。主控模块25检测到井盖被移动的异常情况后，主控模块25没接收到云平台3的维护授权信号，为了防止云平台3的授权信号由于其他原因没有准确发送，主控模块25首先通过通信模块22向云平台3发送查询是否有维护授权申请，如果查询到有维护授权申请，则不发送信号给声光报警器6，如果云平台3上没有维护授权的申请，则控制器2发送命令给声光报警器6，声光报警器6报警，同时主控模块25将报警信息发送给云平台3。
本发明实施例的井盖异常智能检测方法，包括以下步骤：
S1、在云平台3注册井的编号和位置信息；
S2、主控模块25将接收到的柔性压力传感器12检测的压力值与设定的井盖被移动的压力阈值相对比，若一定时间内未发现井盖被移动则主控模块25进入休眠状态；
S3、若主控模块25检测到井盖被移动，则主控模块25先判定是否接收到云平台3发送授权维护信号；若有授权维护信号，则等待维护结束后发送井盖被移动时间记录给云平台3；若无授权维护信号，则主控模块25通过通信模块22向云平台3发送查询是否有维护授权申请，如果查询到有维护授权申请，则不发送信号给声光报警器6，如果云平台3上没有维护授权的申请，则控制器2发送命令给声光报警器6。
如图7所示，为井盖异常智能检测装置的另一种实施方式，为了更精确的检测井盖对柔性压力检测传感器的压力，在井两侧的井盖座4上各设置一个压力检测模块1，两个压力检测模块1之间的压力变化能够检测出井盖的倾斜或上下移动状态。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：包括安装在井盖座(4)上的压力检测模块(1)、与所述压力检测模块(1)电连接的控制器(2)以及与所述控制器(2)电连接的声光报警器(6)；所述压力检测模块(1)包括：与所述井盖座(4)固定连接的保护底座(11)、设置在所述保护底座(11)内的缓冲软胶(14)以及封装在所述缓冲软胶(14)内的柔性压力传感器(12)；所述缓冲软胶(14)高出所述保护底座(11)的外沿；
所述控制器(2)包括：
与所述柔性压力传感器(12)电连接的信号采集模块(21)，所述信号采集模块(21)将所述柔性压力传感器(12)采集到的压力信号转化成数字信号；
与所述信号采集模块(21)电连接的主控模块(25)，所述主控模块(25)根据接收到的信号采集模块(21)发送的数字信号与设定的阈值对比判定井盖是否被移动；
与所述主控模块(25)电连接的定位模块(23)，所述主控模块(25)将接收到的定位模块(23)的定位信息通过所述通信模块(22)发送给云平台(3)；
若维护人员向所述云平台(3)申请维护授权，则云平台(3)将授权维护信号发送给主控模块(25)，若主控模块(25)判定井盖被移动且无授权维护信号，则主控模块(25)发送命令给所述声光报警器(6)进行声光报警。
2.根据权利要求1所述的一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：所述压力检测模块(1)还包括盖合在所述缓冲软胶(14)上的保护盖板(13)，所述保护底座(11)上具有固定孔，所述保护底座(11)通过螺栓穿过所述固定孔固定在所述井盖座(4)上。
3.根据权利要求1所述的一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：沿所述保护底座(11)的延伸方向排布有多个柔性压力传感器(12)，形成柔性压力传感器(12)阵列。
4.根据权利要求1所述的一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：所述缓冲软胶(14)高出所述保护底座(11)的外沿0.1mm-5mm。
5.根据权利要求1所述的一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：所述控制器(2)还包括将所述主控模块(25)、通信模块(22)、信号采集模块(21)和定位模块(23)包裹在内的密封外壳(26)，所述密封外壳(26)上具有安装孔，膨胀螺栓穿过所述安装孔将所述密封外壳(26)安装在井壁(5)上。
6.根据权利要求1所述的一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：所述压力检测模块(1)为两个，相对设置在所述井两侧的井盖座(4)上。
7.根据权利要求1所述的一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：所述定位模块(23)采用GPS全球定位系统或北斗卫星导航系统。
8.根据权利要求1所述的一种井盖异常智能检测装置，其特征在于：所述保护盖板(13)和保护底座(11)采用不锈钢材料。
9.一种井盖异常智能检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在云平台(3)注册井的编号和位置信息；
S2、主控模块(25)将接收到的柔性压力传感器(12)检测的压力值与设定的井盖被移动的压力阈值相对比，若一定时间内未发现井盖被移动则主控模块(25)进入休眠状态；
S3、若主控模块(25)检测到井盖被移动，则主控模块(25)先判定是否接收到云平台(3)发送授权维护信号；若有授权维护信号，则等待维护结束后发送井盖被移动时间记录给云平台(3)；若无授权维护信号，则主控模块(25)通过通信模块(22)向云平台(3)发送查询是否有维护授权申请，如果查询到有维护授权申请，则不发送信号给声光报警器(6)，如果云平台(3)上没有维护授权的申请，则控制器(2)发送命令给声光报警器(6)。
10.根据权利要求9所述的一种井盖异常智能检测方法，其特征在于：维护人员维护之前，需要首先向云平台(3)申请授权，然后云平台(3)通过通信模块(22)将授权维护信号发送给控制器(2)。
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Yukang

Inventor after: Xiong Zuoping

Inventor after: Yao Gang

Inventor after: Fan Longfei

Inventor after: Zhou Zhen

Inventor before: Wang Yukang

Inventor before: Xiong Zuoping

Inventor before: Yao Gang

Inventor before: Fan Longfei

Inventor before: Zhou Zhen

Inventor before: Zhang Ting

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