CN111441388A - 下水道井盖丢失自动弹出气囊安全提示装置 - Google Patents

Abstract

本发明通过对与井盖相连的常开型磁性开关的断开和闭合状态进行检测以此判断井盖是否被移动，以此决定是否唤醒主控单元并且对井盖被水冲走做进一步的检测。若井盖被移动并且主控单元被唤醒，主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压大小，通过流速传感器检测装置所在位置处的水速大小和水流方向；若传感器检测到装置所在位置处的水压大于预设的水压值，水速大于预设的流速并且水流方向向上时，此时，主控单元判断井盖被水冲走的条件成立，执行压力罐对环形气囊充气操作、LED灯闪烁提示操作和井盖偏离信息远程发送操作。以此对路过的行人和车辆进行安全提示，保障行人以及车辆的安全并且提醒相关部门进行后续的井盖维护工作。

Description

下水道井盖丢失自动弹出气囊安全提示装置

技术领域

本发明涉及井盖安全防护技术领域，具体涉及一种下水道井盖丢失自动弹出气囊安全提示装置。

背景技术

在暴雨时节，由于城市排水系统的排水能力不足，同时在城市中不同的地段之间存在一定的地势差，当暴雨将下水道灌满之后，处于地势低洼的下水道井盖就会因水压过大而发生井喷现象，下水道井盖被顶起翻开，翻开的同时地面上的水流会将井盖冲离原来的位置。

由于积水有一定的深度同时路面的积水比较浑浊，人们不易察觉到路面的井盖是否被雨水冲离了原来的位置，因此，失去井盖的下水道井盖口对人们的生命安全造成了巨大的威胁。

现有技术中存在的一些问题：大多数现有技术通过传感器检测井盖发生移动后将井盖的位置信息发送到电脑终端以此提醒相关部门进行后续的井盖维护工作。

这种技术存在以下一些问题。

第一个问题是：现有技术只能检测井盖被移动，但是并不能检测井盖是被水冲走发生的移动，现有技术只适用于一般井盖被移动的情况，对于在暴雨时井盖被水冲走的情况不能准确的判断。

第二个问题是：在维护人员对井盖进行维护之前的这段时间内，井盖已经被水冲走偏离了原来的位置，失去井盖的下水道井盖口对人们的生命安全造成了巨大的潜在的威胁。

第三个问题是：既然井盖被冲走，表明原来井盖口位置处的水压很大，只要存在降水和积水，在短时间内原来井盖口位置处的水压就不会快速的减小，即使维护人员将井盖重新放置在原来的位置，井盖被冲走的可能性仍然很大；即使维护人员能将井盖重新放置在原来的位置，原先位置处的下水道井盖口没有对下水道内部的压力进行一定的泄放，在此位置临近的下水道井盖也很容易被下水道内部的压力顶起，进而被水冲走。在这种情况下，通过维护人员将井盖放回原来位置的解决方案已经不能适用于这种情形，只能通过提示装置对行人进行提醒，远离井盖口，保障行人的生命安全。

因此，当井盖被水冲走后，仅仅将井盖的位置信息发送到相关部门进行后续的井盖维护工作存在很大的弊端，并不能很有效的保障行人以及车辆的安全。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明要解决的一个技术问题是：对井盖是否被水冲走进行精确的判断。本发明通过对与井盖相连的常开型磁性开关的断开和闭合状态进行检测以此判断井盖是否被移动，以此决定是否唤醒主控单元并且对井盖被水冲走做进一步的检测。若井盖被移动并且主控单元被唤醒，主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压大小，通过流速传感器检测装置所在位置处的水速大小和水流方向进而对井盖是否被水冲走进行精确的判断，避免了误判。

要解决的另一个技术问题是：在井盖被水冲走后进行及时的提示。当主控单元判断井盖被水冲走的条件成立后，自动执行压力罐对环形气囊充气操作，环形气囊弹出操作、LED灯闪烁提示操作和井盖偏离信息远程发送操作，以此对路过的行人和车辆进行安全提示，保障行人以及车辆的安全并且提醒相关部门进行后续的井盖维护工作。

本发明是通过采用以下技术方案实现的， 按此目的设计的下水道井盖丢失自动弹出气囊安全提示装置包括：中空圆柱形壳体，机械传动单元，导气管，导气管入口，牵引绳，固定环，盒体，压力传感器，流速传感器，第一粘贴板，第二粘贴板，常开型磁性开关，第一磁钢，压力罐，喷嘴，环形气囊， LED灯，第二磁钢，第三磁钢，膨胀螺丝，主控单元，驱动单元，GSM通信单元，电源管理单元，锂电池。

本发明通过对与井盖相连的常开型磁性开关的断开和闭合状态进行检测以此判断井盖是否被移动，以此决定是否唤醒主控单元并且对井盖被水冲走做进一步的检测。若井盖被移动并且主控单元被唤醒，主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压大小，通过流速传感器检测装置所在位置处的水速大小和水流方向；若传感器检测到装置所在位置处的水压大于预设的水压值，水速大于预设的流速并且水流方向向上时，此时，主控单元判断井盖被水冲走的条件成立，执行压力罐对环形气囊充气操作、LED灯闪烁提示操作和井盖偏离信息远程发送操作。以此对路过的行人和车辆进行安全提示，保障行人以及车辆的安全并且提醒相关部门进行后续的井盖维护工作。

中空圆柱形壳体由两个面和一个盒体组成。

中空圆柱形壳体的顶面为椭圆面、圆面或者由半个圆面和长方形面连接组成。

中空圆柱形壳体的侧面为弧面，中空圆柱形壳体的侧面将中空圆柱形壳体的顶面和底部的盒体连接在一起。

盒体的顶面和底面为椭圆面、圆面或者由半个圆面和长方形面连接组成。

机械传动单元的顶端固定在中空圆柱形壳体顶面的下侧。

机械传动单元通过电机机械传动按压或者电磁开关传动按压压力罐喷嘴使压力罐喷嘴向下产生一定的位移，以此使压力罐的喷嘴由闭合状态变成打开状态。

导气管固定在中空圆柱形壳体的外侧并且与中空圆柱形壳体的侧面平行放置。

导气管的两端与环形气囊的内部连接。

导气管入口位于中空圆柱形壳体内侧上部。

中空圆柱形壳体固定在环形气囊的中心位置并且与环形气囊的中轴线相互垂直。

压力罐喷嘴出气孔与导气管入口相连，压力罐卡在中空圆柱形壳体的内侧。

压力罐对环形气囊充气时的气体流动方向：压力罐-> 喷嘴-> 导气管入口-> 导气管-> 环形气囊。

中空圆柱形壳体外侧面的中心位置固定连接多个牵引绳。

牵引绳的一端与中空圆柱形壳体外侧面的中心位置固定连接，牵引绳的另一端与固定环固定连接。

固定环通过膨胀螺丝固定在下水道井盖口内壁上面。

盒体的侧面分别安装有一个压力传感器和流速传感器。

压力传感器用来检测装置所在位置处的水压大小。

流速传感器用来检测装置所在位置处的水速大小和水流方向。

第一粘贴板为长方体，第一粘贴板的下表面等距离固定三个第一磁钢。

第二粘贴板为长方体，第二粘贴板的上表面等距离固定三个部件，从左至右分别为第一磁钢、常开型磁性开关、第一磁钢。

第一粘贴板下表面两侧的第一磁钢与第二粘贴板上表面两侧的第一磁钢相互吸引，通过第一粘贴板下表面两侧的第一磁钢与第二粘贴板上表面两侧的第一磁钢可以将第一粘贴板和第二粘贴板紧紧的吸引在一起。

第一粘贴板下表面中心位置处的第一磁钢用来控制常开型磁性开关的通断，当第一粘贴板和第二粘贴板吸引在一起时，常开型磁性开关与第一粘贴板下表面中心位置处的第一磁钢距离较近，此时常开型磁性开关由断开状态变成闭合状态；当第一粘贴板和第二粘贴板分开时，常开型磁性开关与第一粘贴板下表面中心位置处的第一磁钢距离较远，此时常开型磁性开关由闭合状态变成断开状态。

环形气囊为游泳圈形状，环形气囊的上表面与侧面分布多个向外凸起的透明小球，每个小球的内部安装一个或多个LED灯。

环形气囊的下表面固定多个第二磁钢或者铁块。

第三磁钢通过膨胀螺丝固定在下水道井盖口内壁上面。

环形气囊下表面处的第二磁钢与下水道井盖口内壁上面固定的第三磁钢相互吸引。

常开型磁性开关、压力传感器和流速传感器作为输入设备通过导线与主控单元连接。

驱动单元与主控单元、机械传动单元、LED灯通过导线连接，驱动单元用来对机械传动单元和LED灯进行驱动。

GSM通信单元与主控单元连接。

当井盖被水冲走时，主控单元通过GSM通信单元将当前井盖编号信息、井盖所处街道位置信息发送到临近基站进而将信息传送至云服务器。

电源管理单元用来对锂电池的充放电进行管理。

锂电池用来对主控单元和驱动单元进行供电。

装配步骤：

如图1，首先，将压力罐喷嘴的出气孔与导气管入口对齐，然后将压力罐推至中空圆柱形壳体的内侧，当压力罐喷嘴的出气孔与导气管入口固定在一起时，此时，压力罐紧紧地被卡在中空圆柱形壳体的内侧。

如图1-图3：然后，在下水道井盖口内壁等高度位置处等间距打几个孔；然后，在一个或者多个膨胀螺丝上面套上一个第三磁钢；然后，在每个膨胀螺丝上面分别套上一个固定环；然后，将膨胀螺丝固定在下水道井盖口内壁的孔中，进而将固定环和第三磁钢固定在下水道井盖口的内壁上面。

然后，将环形气囊下表面处的第二磁钢与下水道井盖口内壁上面的第三磁钢对齐吸引在一起，进而将环形气囊固定在下水道井盖口内壁上面。

然后，将第一粘贴板固定在井盖下底面的中心位置。

然后，将第二粘贴板的上表面与第一粘贴板的下表面对齐通过第一磁钢吸引在一起。

最后，合上井盖，装配完成。

程序流程图：

步骤S11：首先，判断井盖是否离开了原来的位置并且产生了一定的位移；若常开型磁性开关由断开状态变为闭合状态，则表明第二粘贴板与第一粘贴板分离，井盖离开了原来的位置并且产生了一定的位移；若常开型磁性开关没有由断开状态变为闭合状态，则表明第二粘贴板与第一粘贴板没有分离，井盖没有离开了原来的位置并且产生一定的位移，返回执行步骤S11。

步骤S12：主控单元被唤醒。

步骤S13：主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压是否大于预设的水压值。若主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压大于预设的水压值，则执行步骤S14；若主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压没有大于预设的水压值，则返回执行步骤S11。

步骤S14：主控单元通过流速传感器检测装置所在位置处的水速是否大于预设的流速并且水流方向向上。若主控单元通过流速传感器检测装置所在位置处的水速大于预设的流速并且水流方向向上，则执行步骤S15；若主控单元通过流速传感器检测装置所在位置处的水速没有大于预设的流速并且水流方向向上，则返回执行步骤S11。

步骤S15：井盖被水冲走条件成立，主控单元通过驱动单元控制机械传动单元按压压力罐喷嘴进而对环形气囊充气，主控单元通过驱动单元控制LED灯光闪烁进行灯光提示，同时，主控单元通过GSM通信单元将当前井盖编号信息、井盖所处街道位置信息发送到临近的基站，进而将信息传送至云服务器。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的结构组装示意图。

图3为本发明的整体结构连接示意图。

图4为本发明的整体结构示意图。

图5为本发明的工作效果示意图。

图6为本发明的程序流程图。

图1中1为中空圆柱形壳体，2为机械传动单元，3为导气管，4为导气管入口，5为牵引绳，6为固定环，7为盒体，8为压力传感器，9为流速传感器，10为第一粘贴板，11为第二粘贴板，12为常开型磁性开关，13为第一磁钢，14为压力罐，15为喷嘴，16为环形气囊，17为LED灯，18为第二磁钢，19为第三磁钢，20为膨胀螺丝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的阐述。

第一实施例

工作流程描述：如图1-图6，首先判断井盖是否被水冲走。

安装好装置后，当井盖被装配人员移动或者被水冲走时，井盖离开原来的位置并且产生一定的位移，当位移大于一定的距离时，与第二粘贴板相连的导线牵拉着第二粘贴板，第二粘贴板受到导线的拉力与第一粘贴板分离。此时，第一粘贴板下表面中心位置处的第一磁钢不再对第二粘贴板上表面中心位置的常开型磁性开关作用，常开型磁性开关由断开状态变为闭合状态，此时，主控单元被唤醒。

此时，主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压大小，主控单元通过流速传感器检测装置所在位置处的水速大小和水流方向。

若压力传感器检测到装置所在位置处的水压大于预设的水压值时，同时，流速传感器检测到装置所在位置处的水速大于预设的流速并且水流方向向上时，此时，主控单元判断井盖被水冲走的条件成立，执行压力罐对环形气囊充气操作、LED灯闪烁提示操作和井盖偏离信息远程发送操作。

压力罐对环形气囊充气操作：

主控单元通过驱动单元控制机械传动单元按压压力罐喷嘴使压力罐喷嘴向下产生一定的位移，以此使压力罐的喷嘴由闭合状态变成打开状态进而对环形气囊充气。

压力罐对环形气囊充气时的气体流动方向：压力罐-> 喷嘴-> 导气管入口-> 导气管-> 环形气囊。

如图4-图5，环形气囊在充气的过程中，环形气囊由干瘪状态逐渐展开膨胀，环形气囊受到水的浮力逐渐增大；同时，环形气囊在充气的过程中对下水道井盖口内壁产生挤压，环形气囊底面的第二磁钢与下水道井盖口内壁上面的第三磁钢之间的距离逐渐增大，第二磁钢和第三磁钢之间产生的引力因两者之间的距离增大而逐渐减小，当环形气囊受到水施加的浮力大于第三磁钢对环形气囊施加的吸引力时，环形气囊自动与下水道井盖口内壁上面的第三磁钢分离并且浮出水面。

此时，多个牵引绳从多个方向牵拉着环形气囊将环形气囊固定在下水道井盖口的中心位置。

当充气时间达到预设的时间后，压力罐停止对环形气囊充气。

LED灯闪烁提示操作：

当主控单元判断井盖被水冲走的条件成立，主控单元通过驱动单元控制位于环形气囊上表面和侧面的多个LED灯交替发出红光、黄光和绿光以此对路过的行人和车辆进行安全提示，此处区域的井盖被水冲走，请勿靠近！以此保障行人以及车辆的安全。

井盖偏离信息远程发送操作：

当主控单元判断井盖被水冲走的条件成立，主控单元通过GSM通信单元将当前井盖编号信息、井盖所处街道位置信息发送到临近基站，进而将信息传送至云服务器，以此提醒相关部门进行后续的井盖维护工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围 ；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被本发明权利要求书的范围所覆盖。

Claims (2)

1.一种下水道井盖丢失自动弹出气囊安全提示装置，其特征在于，下水道井盖丢失自动弹出气囊安全提示装置包括：中空圆柱形壳体，机械传动单元，导气管，导气管入口，牵引绳，固定环，盒体，压力传感器，流速传感器，第一粘贴板，第二粘贴板，常开型磁性开关，第一磁钢，压力罐，喷嘴，环形气囊， LED灯，第二磁钢，第三磁钢，膨胀螺丝，主控单元，驱动单元，GSM通信单元，电源管理单元，锂电池；

中空圆柱形壳体由两个面和一个盒体组成；中空圆柱形壳体的顶面为椭圆面、圆面或者由半个圆面和长方形面连接组成；中空圆柱形壳体的侧面为弧面，中空圆柱形壳体的侧面将中空圆柱形壳体的顶面和底部的盒体连接在一起；盒体的顶面和底面为椭圆面、圆面或者由半个圆面和长方形面连接组成；

机械传动单元的顶端固定在中空圆柱形壳体顶面的下侧；机械传动单元通过电机机械传动按压或者电磁开关传动按压压力罐喷嘴使压力罐喷嘴向下产生一定的位移，以此使压力罐的喷嘴由闭合状态变成打开状态；

导气管固定在中空圆柱形壳体的外侧并且与中空圆柱形壳体的侧面平行放置；导气管的两端与环形气囊的内部连接；导气管入口位于中空圆柱形壳体内侧上部；

中空圆柱形壳体固定在环形气囊的中心位置并且与环形气囊的中轴线相互垂直；

压力罐喷嘴出气孔与导气管入口相连，压力罐卡在中空圆柱形壳体的内侧；

压力罐对环形气囊充气时的气体流动方向：压力罐-> 喷嘴-> 导气管入口-> 导气管-> 环形气囊；

中空圆柱形壳体外侧面的中心位置固定连接多个牵引绳；牵引绳的一端与中空圆柱形壳体外侧面的中心位置固定连接，牵引绳的另一端与固定环固定连接；

固定环通过膨胀螺丝固定在下水道井盖口内壁上面；

盒体的侧面分别安装有一个压力传感器和流速传感器；

压力传感器用来检测装置所在位置处的水压大小；

流速传感器用来检测装置所在位置处的水速大小和水流方向；

第一粘贴板为长方体，第一粘贴板的下表面等距离固定三个第一磁钢；

第二粘贴板为长方体，第二粘贴板的上表面等距离固定三个部件，从左至右分别为第一磁钢、常开型磁性开关、第一磁钢；

第一粘贴板下表面两侧的第一磁钢与第二粘贴板上表面两侧的第一磁钢相互吸引；

第一粘贴板下表面中心位置处的第一磁钢用来控制常开型磁性开关的通断，当常开型磁性开关与第一粘贴板下表面中心位置处的第一磁钢距离较近，常开型磁性开关由断开状态变成闭合状态；当常开型磁性开关与第一粘贴板下表面中心位置处的第一磁钢距离较远，常开型磁性开关由闭合状态变成断开状态；

环形气囊为游泳圈形状，环形气囊的上表面与侧面分布多个向外凸起的透明小球，每个小球的内部安装一个或多个LED灯；环形气囊的下表面固定多个第二磁钢或者铁块；

第三磁钢通过膨胀螺丝固定在下水道井盖口内壁上面；

环形气囊下表面处的第二磁钢与下水道井盖口内壁上面固定的第三磁钢相互吸引；

常开型磁性开关、压力传感器和流速传感器作为输入设备通过导线与主控单元连接；

驱动单元与主控单元、机械传动单元、LED灯通过导线连接，驱动单元用来对机械传动单元和LED灯进行驱动；

GSM通信单元与主控单元连接；当井盖被水冲走时，主控单元通过GSM通信单元将当前井盖编号信息、井盖所处街道位置信息发送到临近基站进而将信息传送至云服务器；

电源管理单元用来对锂电池的充放电进行管理；

锂电池用来对主控单元和驱动单元进行供电。

2.根据权利要求1中所述的下水道井盖丢失自动弹出气囊安全提示装置，其特征在于，本发明的程序流程为：

步骤S11：首先，判断井盖是否离开了原来的位置并且产生了一定的位移；若常开型磁性开关由断开状态变为闭合状态，则表明第二粘贴板与第一粘贴板分离，井盖离开了原来的位置并且产生了一定的位移；若常开型磁性开关没有由断开状态变为闭合状态，则表明第二粘贴板与第一粘贴板没有分离，井盖没有离开了原来的位置并且产生一定的位移，返回执行步骤S11；

步骤S12：主控单元被唤醒；

步骤S13：主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压是否大于预设的水压值；若主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压大于预设的水压值，则执行步骤S14；若主控单元通过压力传感器检测装置所在位置处的水压没有大于预设的水压值，则返回执行步骤S11；

步骤S14：主控单元通过流速传感器检测装置所在位置处的水速是否大于预设的流速并且水流方向向上；若主控单元通过流速传感器检测装置所在位置处的水速大于预设的流速并且水流方向向上，则执行步骤S15；若主控单元通过流速传感器检测装置所在位置处的水速没有大于预设的流速并且水流方向向上，则返回执行步骤S11；

步骤S15：井盖被水冲走条件成立，主控单元通过驱动单元控制机械传动单元按压压力罐喷嘴进而对环形气囊充气，主控单元通过驱动单元控制LED灯光闪烁进行灯光提示，同时，主控单元通过GSM通信单元将当前井盖编号信息、井盖所处街道位置信息发送到临近的基站，进而将信息传送至云服务器。

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