CN114088033A - 一种可无线充电的井盖移位检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可无线充电的井盖移位检测装置，克服现有技术充电时需要掀开井盖，操作繁琐，不包含报警模块导致设备易被拆除的问题，包括：无线充电发射模块、无线充电接收模块、充电电池和井盖移位检测模块；所述无线充电接收模块和充电电池以及井盖移位检测模块连接，位于井盖内表面内与井盖通过卡扣相连，井盖内表面中心有圆形凹槽，所述卡扣位于井盖移位检测模块最上方，包括四个围成圆周形的定位柱，卡扣可以插入井盖上的圆形凹槽并固定；本发明通过无线充电对井设备进行充电，不需要掀开井盖，不需要拆开设备，通过卡扣结构和报警模块的结合，随时进行强拆报警，提高了安全性，可以在路面上直接对设备进行充电，减少维护保养成本。
Description
技术领域
本发明污水井内仪器设备领域，尤其是涉及一种可无线充电的井盖移位检测装置。
背景技术
在城市管网井盖防丢移位检测中，由于检测装置需要长期工作在肮脏的环境中，设备表面经常被污浊物覆盖或腐蚀，导致拆装非常不便，而且由于设备老化，一旦拆开检修，再次封口的密封性就会大打折扣，导致设备进水迅速损坏，大多数井道处在道路上，维修时会给交通带来不便，同时井内的的污浊气体也会损害维修人员的生命健康，最重要的是大多数时候设备只是没电，只需充电或者更换电池就可以正常工作，因此无线充电技术将给井盖移位检测的维护带来极大的方便。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种自动检测电力井盖移位及倾斜角度的设备”，其公告号CN 210038486U，包括盒体和安装于所述盒体的控制电路，所述控制电路包括电源控制模块、数据处理器和移位及倾角检测模块，所述电源控制模块为所述移位及倾角检测模块提供工作电源；所述移位及倾角检测模块与所述数据处理器通信连接；所述数据处理器上预留有与上位机通信的通信端口；上述技术方案充电时需要掀开井盖，操作繁琐，并且不包含报警模块导致设备易被拆除。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术充电时需要掀开井盖，操作繁琐，不包含报警模块导致设备易被拆除的问题提供了一种可无线充电的井盖移位检测装置，不需要掀开井盖，不需要拆开设备，通过无线充电方式给装在井盖下方的检测器进行充电；并且可以实时对井盖位置进行监测，当井盖移位、装置电量低或者装置被强拆时可以自动向地面人员发出报警信号。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可无线充电的井盖移位检测装置，包括：无线充电发射模块、无线充电接收模块、充电电池和井盖移位检测模块；所述无线充电发射模块包括外壳、USB接口、锂电池、充电指示灯、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片，所述USB接口和充电指示灯位于外壳表面，所述USB接口和AC/DC转换器、充电指示灯相连，AC/DC转换器和锂电池相连，锂电池和变频器相连，变频器和发射线圈、芯片相连；所述锂电池、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片均位于外壳内部；所述井盖移位检测模块包括加速度传感器、报警模块、GPRS通信模块和GPS定位传感器；所述无线充电接收模块包括接收线圈和整流器；所述无线充电接收模块和充电电池以及井盖移位检测模块连接，位于井盖内表面内与井盖通过卡扣相连，井盖内表面中心有圆形凹槽，所述卡扣位于井盖移位检测模块最上方，包括四个围成圆周形的定位柱，卡扣可以插入井盖上的圆形凹槽并固定。
本发明通过无线充电发射模块和无线充电接收模块的电流信息传输，在移位检测装置内嵌入无线充电接收模块并连接到充电电池进行充电，实现对移位检测装置的无线充电，不需要打开井盖也不需要拆开设备；窨井是雨/污水排水管网的必要构筑物，是方便日常检查、预防和疏通管道堵塞的重要设施；而井盖造价较高，故通过移位检测装置可以增强在城市管网井盖防丢移位检测的效果。
作为优选，所述加速度传感器包括外壳、弹簧、质量块、阻尼器和传感器，质量块由弹簧压缩支撑在加速度传感器底部，质量块上方连接阻尼器；所述传感器为变形量传感器，位于外壳内部并与质量块处于静态时的位置保持水平。
当加速度传感器检测到位移变化量时，再结合GPS定位，报警模块会通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号，此时控制中心的地面人员可以立即锁定井盖的位置。
作为优选，所述报警模块包括充电电池电量低报警和井盖移位报警以及强拆报警；报警模块与GPRS通信模块相连，并通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号。
作为优选，所述变频器底部插入了共模扼流圈和ESL电容器。
作为优选，所述芯片型号为SP3400+NU1007。
作为优选，所述USB接口通过电源输入给所述发射线圈供电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。
作为优选，所述加速度传感器测得的加速度时程积分两次可以得到移位时程，将加速度的傅里叶谱稍加调整后可以得到位移的傅里叶谱：
式中，ω表示加速度；t表示时间。
因此，本发明有如下有益效果：
1.通过无线充电对移位检测设备进行充电，不需要掀开井盖，不需要拆开设备，降低了操作难度；
2.通过卡扣结构和报警模块的结合，随时进行强拆报警，提高了安全性；
3.可以在路面上直接对设备进行充电，减少维护保养成本。
附图说明
图1是无线充电式井盖移位检测装置结构图。
图2是加速度传感器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实施例做进一步的描述。
本实施例提供了一种可无线充电的井盖移位检测装置，图1为无线充电式井盖移位检测装置结构图，地基1内部位窨井，窨井顶部设有窨井盖2，窨井1底部为污水5，窨井盖与地基之间设有密封圈，装置包括：无线充电发射模块3、无线充电接收模块4、充电电池和井盖移位检测模块；无线充电发射模块包括外壳、USB接口、锂电池、充电指示灯、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片，USB接口和充电指示灯位于外壳表面，USB接口和AC/DC转换器、充电指示灯相连，AC/DC转换器和锂电池相连，锂电池和变频器相连，变频器和发射线圈、芯片相连；锂电池、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片均位于外壳内部；井盖移位检测模块包括加速度传感器、报警模块、GPRS通信模块和GPS定位传感器；无线充电接收模块包括接收线圈和整流器；无线充电接收模块和充电电池以及井盖移位检测模块连接，位于井盖内表面内与井盖通过卡扣相连，井盖内表面中心有圆形凹槽，卡扣位于井盖移位检测模块最上方，包括四个围成圆周形的定位柱；通过该卡扣可以插入井盖上的圆形凹槽并固定，当人为或者外力作用对移位装置进行拆除时，报警模块会立即通过GPRS通信模块向地面人员发出报警，加速度传感器6包括外壳、弹簧、质量块62、阻尼器61和传感器63，质量块由弹簧压缩支撑在加速度传感器底部，质量块上方连接阻尼器；所述传感器为变形量传感器，位于外壳内部并与质量块处于静态时的位置保持水平。
加速度传感器被用于测量物体受到包括重力在内的外力所产生的加速度；虽然重力通常是一个指向质量块重心的恒力，但其他力可以在一个宽的幅度和频率范围内变化大小和方向，因此，典型的加速度传感器应可以响应于各种形式的加速度———从匀速到缓慢移动再到强冲击和振动；从牛顿第二定律可知，定义加速度矢量为a＝F/m,式中，F为力矢量；m为受引起加速度的力作用的物体质量，质量、加速度和力都互相联系，加速度的方向与力的方向相同；上式表明，为了测量加速度，我们需要提供已知质量m并测量由该质量施加在力传感器上力的大小F，力传感器是加速度传感器的关键部件，其包括两个零部件:一个在力的作用下变形的弹簧和一个用于确定变形量的变形传感器，加速度传感器测得的加速度时程积分两次可以得到移位时程，将加速度的傅里叶谱稍加调整后可以得到位移的傅里叶谱：
式中，ω表示加速度；t表示时间
当加速度传感器检测到位移变化量、电量低以及设备被强行拆除时，报警模块会通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号，此时地面人员可以通过无线充电发射模块给充电电池充电；报警模块包括充电电池电量低报警和井盖移位报警以及强拆报警；报警模块与GPRS通信模块相连，并通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号。
USB接口通过电源输入给所述发射线圈供电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。
本发明的工作过程如下：电源输入插入USB接口输入交流电给所述发射线圈供电，交流电通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈供电，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部，充电电池持续为井盖移位检测模块供电，加速度传感器检测到位移变化量、电量低以及设备被强行拆除时，报警模块会通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号，此时地面人员可以立即定位到井盖位置并且可以通过无线充电发射模块给充电电池充电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。
本发明并不限于上文描述的实施方式，以上所述仅是本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡是依据本发明的技术实质所作的任何修改、等同变换、改进等，均属于本发明所要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种可无线充电的井盖移位检测装置，其特征在于，包括：无线充电发射模块、无线充电接收模块、充电电池和井盖移位检测模块；所述无线充电发射模块包括外壳、USB接口、锂电池、充电指示灯、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片，所述USB接口和充电指示灯位于外壳表面，所述USB接口和AC/DC转换器、充电指示灯相连，AC/DC转换器和锂电池相连，锂电池和变频器相连，变频器和发射线圈、芯片相连；所述锂电池、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片均位于外壳内部；所述井盖移位检测模块包括加速度传感器、报警模块、GPRS通信模块和GPS定位传感器；所述无线充电接收模块包括接收线圈和整流器；所述无线充电接收模块和充电电池以及井盖移位检测模块连接，位于井盖内表面内与井盖通过卡扣相连，井盖内表面中心有圆形凹槽，所述卡扣位于井盖移位检测模块最上方，包括四个围成圆周形的定位柱，卡扣可以插入井盖上的圆形凹槽并固定。
2.根据权利要求1所述的一种可无线充电的井盖移位检测装置，其特征在于，所述加速度传感器包括外壳、弹簧、质量块、阻尼器和传感器，质量块由弹簧压缩支撑在加速度传感器底部，质量块上方连接阻尼器；所述传感器为变形量传感器，位于外壳内部并与质量块处于静态时的位置保持水平。
3.根据权利要求1所述的一种可无线充电的井盖移位检测装置，其特征在于，所述报警模块包括充电电池电量低报警和井盖移位报警以及强拆报警；报警模块与GPRS通信模块相连，并通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号。
4.根据权利要求1所述的一种可无线充电的井盖移位检测装置，其特征在于，所述变频器底部插入了共模扼流圈和ESL电容器。
5.根据权利要求1所述的一种可无线充电的井盖移位检测装置，其特征在于，所述芯片型号为SP3400+NU1007。
6.根据权利要求1所述的一种可无线充电的井盖移位检测装置，其特征在于，所述USB接口通过电源输入给所述发射线圈供电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。
7.根据权利要求1和2所述的一种可无线充电的井盖移位检测装置，其特征在于，所述加速度传感器测得的加速度时程积分两次可以得到移位时程，将加速度的傅里叶谱稍加调整后可以得到位移的傅里叶谱：
式中，ω表示加速度；t表示时间。
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