CN113029279A - 一种新型智能窨井盖装置及其系统 - Google Patents

Abstract

一种新型智能窨井盖装置，涉及窨井盖技术，包括盖板本体、智能电源模块、智能传感器模块、智能控制模块、远程通讯模块；智能电源模块用于为整个装置供电；智能传感器模块能够实时测量地下管道的水位高度信息、实时测量地下管道的环境气体信息、实时获取窨井口地下管道的图像信息、实时测量地下管道的水浑浊度信息和实时获取窨井盖位置信息，并将上述信息发送给智能控制模块；智能控制模块用于对本装置进行智能控制，使得本装置周期性工作，同时将智能传感器模块采集的上述信息通过远程通讯模块与外界通讯。本申请提供一种新型智能窨井盖装置及其系统，保存了传统窨井盖功能，同时利用智能监测技术和智能控制技术，实现了窨井盖的智能化。

Description

一种新型智能窨井盖装置及其系统

技术领域

本发明涉及窨井盖技术，具体涉及一种新型智能窨井盖装置及其系统。

背景技术

城市排水管网是城市的“血管”，肩负着收集、输送城市污水和雨水的重任，是城市水体环境的重要组成部分。许多城市的雨水排水管道经常会出现堵塞现象，严重影响排水，致使道路频繁出现积水，给人们的生活和出行带来严重不便。实时监测地下水管的情况，对于城市治理至关重要。而监测地下水管的情况，在管道的窨井口是最合适的。

另外，井盖被盗、损坏的现象也时有发生，给行人和交通产生重大的安全隐患。

因此采用智能技术，开发新型智能窨井盖装置，为城市数字转型提供基础条件和支撑很有必要。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种新型智能窨井盖装置及其系统，保存了传统窨井盖功能，同时利用智能监测技术和智能控制技术，实现了窨井盖的智能化。

为了实现上述技术效果，本发明的具体技术方案如下：

一种新型智能窨井盖装置，包括高强度盖板本体、智能电源模块、智能传感器模块、智能控制模块、远程通讯模块；该盖板本体上安装所述智能电源模块、智能传感器模块、智能控制模块、远程通讯模块；

其中，智能电源模块用于为整个装置供电；

智能传感器模块能够实时测量地下管道的水位高度信息、实时测量地下管道的环境气体信息、实时获取窨井口地下管道的图像信息、实时测量地下管道的水浑浊度信息和实时获取窨井盖位置信息，并将上述信息发送给智能控制模块；

智能控制模块用于对本装置进行智能控制，使得本装置周期性工作，同时将智能传感器模块采集的上述信息通过远程通讯模块与外界通讯。

进一步地，所述智能电源模块包括太阳能板、蓄电池及电源充电与供电管理模块，太阳能板固定在盖板本体的外表面，其采集太阳能并对蓄电池充电，实现供电本地自给；电源充电与供电管理模块管理本装置的充电与放电。

进一步地，所述智能传感器模块包括水位监测子模块、水体浑浊度监测子模块、环境气体监测子模块、窨井盖位置监测子模块、窨井口图像监测子模块；

其中，水位监测子模块安装在盖板本体背面，采用测距传感器实时测量水位高度，为判断地下管道堵塞提供基础数据；

水体浑浊度监测子模块包括自动收放线装置和浑浊度传感器，其通过安装在盖板本体背面的自动收放线装置，将浑浊度传感器放入到水体，测量地下管道中水的浑浊度，测量完成后收回浑浊度传感器；

环境气体监测子模块安装在盖板本体背面，用于监测包括甲烷、一氧化碳和硫化氢的环境气体浓度信息；

窨井盖位置监测子模块通过安装在盖板本体背面的GPS定位模块实时获知窨井盖位置信息；

窨井口图像监测子模块通过安装在盖板本体背面的摄像头采集窨井口地下管道的图像信息。

进一步地，所述自动收放线装置包括两竖直并排设立的安装板，两安装板之间通过多根光杆连接，两所述安装板之间从上往下转动安装有平行的卷线滚筒、排线往复丝杆，其中一安装板上安装有收放线电机及依次相互啮合传动的驱动齿轮、第一传动齿轮、滚筒齿轮、第二传动齿轮和丝杆齿轮，收放线电机通过传动机构带动驱动齿轮转动，滚筒齿轮与卷线滚筒连接，丝杆齿轮与排线往复丝杆连接，该排线往复丝杆上螺接有一丝杆座，所述丝杆座内光滑穿过有一所述光杆，该丝杆座一侧固定连接排线器，该排线器上设有线缆穿过用的线孔。

进一步地，安装板上还设有控制收放线的电子刹车装置。

一种新型智能窨井盖装置系统，包括上述技术方案中所述的新型智能窨井盖装置、云端大数据系统；

其中，云端大数据系统通过远程通讯模块与新型智能窨井盖装置进行远程通讯，对新型智能窨井盖装置发送开始工作指令并设置其工作周期参数，同时对新型智能窨井盖装置发送来的水位高度信息、环境气体信息、窨井口地下管道的图像信息、水浑浊度信息和窨井盖位置信息进行分析，如果上述信息异常则发送新型智能窨井盖装置不进入休眠状态的控制指令，如果没有异常则发送新型智能窨井盖装置进入休眠状态的控制指令。

依据上述技术方案，本发明除保存传统窨井盖功能，即密封地下管道和保持交通安全畅通，同时利用智能检测技术和智能控制技术，实现了窨井盖的智能化，为城市数字转型提供基础条件和支撑，其主要包括智能电源模块、智能传感器模块、智能控制模块、远程通讯模块、盖板本体五部分；智能电源模块实现供电的本地化，智能传感器模块能实时监测包括地下管道水位、水体浑浊度、环境气体浓度、窨井盖位置、窨井口图像的信息，并通过远程通讯模块将所有信息发送到云端大数据系统，实现智能监测、智能控制。

附图说明

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

图1为本发明中的新型智能窨井盖装置框架示意图；

图2为本发明中的智能电源模块框架示意图；

图3为本发明中的智能传感器模块框架示意图；

图4为本发明中的新型智能窨井盖装置系统框架示意图；

图5为本发明中的新型智能窨井盖装置一整体结构示意图；

图6为本发明中的自动收放线装置结构示意图；

其中，1、盖板本体；2、智能电源模块；21、太阳能板；22、蓄电池；23、电源充电与供电管理模块；3、智能传感器模块；31、水位监测子模块；32、水体浑浊度监测子模块；33、环境气体监测子模块；34、窨井盖位置监测子模块；35、窨井口图像监测子模块；4、智能控制模块；5、远程通讯模块；6、云端大数据系统；7、自动收放线装置；71、安装板；72、光杆；73、卷线滚筒；74、排线往复丝杆；75、收放线电机；76a、驱动齿轮；76b、第一传动齿轮；76c、滚筒齿轮；76d、第二传动齿轮；76e、丝杆齿轮；77、丝杆座；78、排线器；781、线孔；79、电子刹车装置；8、浑浊度传感器。

具体实施方式

为使本实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施方式中的附图，对本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“尾端”、“左右”、“上下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参考图1，一种新型智能窨井盖装置，包括高强度盖板本体1、智能电源模块2、智能传感器模块3、智能控制模块4、远程通讯模块5；该盖板本体1上安装所述智能电源模块2、智能传感器模块3、智能控制模块4、远程通讯模块5。

其中，参考图2，智能电源模块2用于为整个装置供电；所述智能电源模块2包括太阳能板21、蓄电池22及电源充电与供电管理模块23，太阳能板21固定在盖板本体1的外表面，其采集太阳能并对蓄电池22充电，实现供电本地自给；电源充电与供电管理模块23管理本装置的充电与放电。

参考图3，智能传感器模块3能够实时测量地下管道的水位高度信息、实时测量地下管道的环境气体信息、实时获取窨井口地下管道的图像信息、实时测量地下管道的水浑浊度信息和实时获取窨井盖位置信息，并将上述信息发送给智能控制模块4；所述智能传感器模块3包括水位监测子模块31、水体浑浊度监测子模块32、环境气体监测子模块33、窨井盖位置监测子模块34、窨井口图像监测子模块35。

其中，水位监测子模块31安装在盖板本体1背面，采用测距传感器实时测量水位高度，为判断地下管道堵塞提供基础数据；

参考图5，水体浑浊度监测子模块32包括自动收放线装置7和浑浊度传感器8，其通过安装在盖板本体背面的自动收放线装置，将浑浊度传感器放入到水体，测量地下管道中水的浑浊度，测量完成后收回浑浊度传感器；其中，参考图6，自动收放线装置7包括两竖直并排设立的安装板71，两安装板71之间通过多根光杆72连接，两所述安装板之间从上往下转动安装有平行的卷线滚筒73、排线往复丝杆74，可通过一安装板与盖板本体背面连接来固定自动收放线装置。其中一安装板上安装有收放线电机75及依次相互啮合传动的驱动齿轮76a、第一传动齿轮76b、滚筒齿轮76c、第二传动齿轮76d和丝杆齿轮76e，收放线电机75通过传动机构带动驱动齿轮转动，其中传动机构采用现有技术，在此不详述；滚筒齿轮与卷线滚筒连接，丝杆齿轮与排线往复丝杆连接，该排线往复丝杆74上螺接有一丝杆座77，所述丝杆座77内光滑穿过有一所述光杆72，该丝杆座77一侧固定连接排线器78，丝杆座内穿过的光杆能起到对丝杆座及排线器的移动进行导向的作用，该排线器78上设有线缆穿过用的线孔781，该线缆一端盘绕在卷线滚筒上、另一端穿过线孔后连接浑浊度传感器。安装板71上设有控制收放线的电子刹车装置79。通过上述设计，在卷线滚筒转动进行收线缆的同时，排线器由于丝杆座在排线往复丝杆上移动而同样也会一起移动，这样后面缠绕在卷线滚筒上的线缆就会与先前缠绕在卷线滚筒上的线缆隔开距离，一方面使得线缆最终整齐有序、不堆叠地缠绕在卷线滚筒上，另一方面在卷线滚筒下次放线缆时，浑浊度传感器下降时会非常稳定不抖动，有利于提高测量精度。

环境气体监测子模块33安装在盖板本体背面，具体采用各种气体传感器，用于监测包括甲烷、一氧化碳和硫化氢的环境气体浓度信息；

窨井盖位置监测子模块34通过安装在盖板本体背面的GPS定位模块实时获知窨井盖位置信息；

窨井口图像监测子模块35通过安装在盖板本体背面的摄像头采集窨井口地下管道的图像信息。

其中，智能控制模块4用于对本装置进行智能控制，使得本装置周期性工作，即每隔一定的时间，本装置启动工作，在非工作期间，本装置处于休眠状态，同时将智能传感器模块3采集的上述信息通过远程通讯模块5与外界通讯。其中远程通讯模块采用4G/5G模块。

实施例二

参考图1至图6，一种新型智能窨井盖装置系统，包括实施例一中的新型智能窨井盖装置、云端大数据系统6；

其中，云端大数据系统6通过远程通讯模块5与新型智能窨井盖装置进行远程通讯，对新型智能窨井盖装置发送开始工作指令并设置其工作周期参数，同时对新型智能窨井盖装置发送来的水位高度信息、环境气体信息、窨井口地下管道的图像信息、水浑浊度信息和窨井盖位置信息进行分析，如果上述信息异常则发送新型智能窨井盖装置不进入休眠状态的控制指令，如果没有异常则发送新型智能窨井盖装置进入休眠状态的控制指令。

本实施例是这样实现的：将新型智能窨井盖装置，替换传统的窨井盖，然后打开系统电源。系统自检，然后新型智能窨井盖装置与云端大数据系统进行链接，如果链接成功，云端大数据系统设置新型智能窨井盖装置相关参数。如果链接不成功，继续链接，直到链接成功。

云端大数据系统设置好相关参数后，发送命令，新型智能窨井盖装置启动工作。

在工作期间，新型智能窨井盖装置通过智能传感器模块采集相关信息，包括水位高度信息、环境气体信息、窨井口地下管道的图像信息、水浑浊度信息和窨井盖位置信息，并将上述信息通过远程通讯模块，发送给云端大数据系统。

完成工作后，新型智能窨井盖装置进入休眠状态。

当需要再采集上述信息时，休眠结束，重新进入工作模式。

本系统的工作流程如下：

(1)将新型智能窨井盖装置，替换传统的窨井盖；

(2)然后打开系统电源。系统自检，然后新型智能窨井盖装置与云端大数据系统进行链接，如果链接成功，云端大数据系统设置新型智能窨井盖装置相关参数。如果链接不成功，继续链接，直到链接成功；

(3)云端大数据系统开始设置相关参数，包括新型智能窨井盖装置工作周期；

(4)参数设置完成后，发送控制命令，启动新型智能窨井盖装置开始监测工作；

(5)新型智能窨井盖装置通过GPS定位模块，获取窨井盖的位置信息。通过摄像头获取窨井口图像信息。通过测距传感器获取水位信息。通过气体传感器，获取窨井口水体上面气体浓度信息。通过自动收放线装置，将浑浊度传感器放入管道水中，测量水的浑浊度，测量完毕，自动收放线装置收回浑浊度传感器；

(6)智能传感器模块采集完相关信息，智能控制模块通过远程通讯模块，打包将所有信息发送给云端大数据系统；

(7)云端大数据系统分析上传的信息，如果有异常情况，根据流程采取措施，此时发送命令，新型智能窨井盖装置不进入休眠状态；

(8)如果没有异常情况，发送命令，新型智能窨井盖装置进入休眠状态；

(9)当设定的时间周期达到时，新型智能窨井盖装置重新进入工作模式；

(10)循环作业。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (6)

1.一种新型智能窨井盖装置，其特征在于，包括高强度盖板本体、智能电源模块、智能传感器模块、智能控制模块、远程通讯模块；该盖板本体上安装所述智能电源模块、智能传感器模块、智能控制模块、远程通讯模块；

其中，智能电源模块用于为整个装置供电；

智能传感器模块能够实时测量地下管道的水位高度信息、实时测量地下管道的环境气体信息、实时获取窨井口地下管道的图像信息、实时测量地下管道的水浑浊度信息和实时获取窨井盖位置信息，并将上述信息发送给智能控制模块；

智能控制模块用于对本装置进行智能控制，使得本装置周期性工作，同时将智能传感器模块采集的上述信息通过远程通讯模块与外界通讯。

2.如权利要求1所述的一种新型智能窨井盖装置，其特征在于，所述智能电源模块包括太阳能板、蓄电池及电源充电与供电管理模块，太阳能板固定在盖板本体的外表面，其采集太阳能并对蓄电池充电，实现供电本地自给；电源充电与供电管理模块管理本装置的充电与放电。

3.如权利要求1所述的一种新型智能窨井盖装置，其特征在于，所述智能传感器模块包括水位监测子模块、水体浑浊度监测子模块、环境气体监测子模块、窨井盖位置监测子模块、窨井口图像监测子模块；

其中，水位监测子模块安装在盖板本体背面，采用测距传感器实时测量水位高度，为判断地下管道堵塞提供基础数据；

水体浑浊度监测子模块包括自动收放线装置和浑浊度传感器，其通过安装在盖板本体背面的自动收放线装置，将浑浊度传感器放入到水体，测量地下管道中水的浑浊度，测量完成后收回浑浊度传感器；

环境气体监测子模块安装在盖板本体背面，用于监测包括甲烷、一氧化碳和硫化氢的环境气体浓度信息；

窨井盖位置监测子模块通过安装在盖板本体背面的GPS定位模块实时获知窨井盖位置信息；

窨井口图像监测子模块通过安装在盖板本体背面的摄像头采集窨井口地下管道的图像信息。

4.如权利要求3所述的一种新型智能窨井盖装置，其特征在于，所述自动收放线装置包括两竖直并排设立的安装板，两安装板之间通过多根光杆连接，两所述安装板之间从上往下转动安装有平行的卷线滚筒、排线往复丝杆，其中一安装板上安装有收放线电机及依次相互啮合传动的驱动齿轮、第一传动齿轮、滚筒齿轮、第二传动齿轮和丝杆齿轮，收放线电机通过传动机构带动驱动齿轮转动，滚筒齿轮与卷线滚筒连接，丝杆齿轮与排线往复丝杆连接，该排线往复丝杆上螺接有一丝杆座，所述丝杆座内光滑穿过有一所述光杆，该丝杆座一侧固定连接排线器，该排线器上设有线缆穿过用的线孔。

5.如权利要求4所述的一种新型智能窨井盖装置，其特征在于，安装板上还设有控制收放线的电子刹车装置。

6.一种新型智能窨井盖装置系统，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的新型智能窨井盖装置、云端大数据系统；

其中，云端大数据系统通过远程通讯模块与新型智能窨井盖装置进行远程通讯，对新型智能窨井盖装置发送开始工作指令并设置其工作周期参数，同时对新型智能窨井盖装置发送来的水位高度信息、环境气体信息、窨井口地下管道的图像信息、水浑浊度信息和窨井盖位置信息进行分析，如果上述信息异常则发送新型智能窨井盖装置不进入休眠状态的控制指令，如果没有异常则发送新型智能窨井盖装置进入休眠状态的控制指令。

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