CN208076969U - 一种无线井盖监控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线井盖监控设备，包含电池1、供电电极2、供电网络3、MCU单元4、传感器单元5、控制单元6、无线通信单元7、输出电极8、无线电能采集装置9。该设备能够定时检测井盖状态，能够通过无线发出报警信号，同时能够控制井盖授权开锁，实现智慧城市窨井管理。

Description

一种无线井盖监控设备

技术领域

本发明涉及物联网监控设备领域，特别涉及无线井盖监控设备。

背景技术

随着现代化进程推进，城市建设发展越来越快，相应的下水道、电缆井也越来越多。为了避免人们掉入井中，我们用各种井盖覆盖在窨井上面。即便这样，还是时常有儿童落入窨井的事情发送。主要原因有2个：由于车辆的频繁碾压，井盖发生破损；人为打开移动井盖。而且发送这些情况后监管人由于缺少必要的监管手段并不知情，从而无法规避后面事故的发送。要避免事故的发生，必须做到2点：加锁鉴权，让无权人不能打开井盖；破损或者强行打开后进行报警通知监管人员进行应急处理。

由于窨井不方便供电，目前已经公开的井盖检测设备，基本上有2种类型，一是单一监测功能，不能控制锁定和开锁；二是机械钥匙开锁，不能适应信息化管理。

基于上述情况，设计一款监控井盖，能够检测井盖状态并且能够进行电子信息化控制开关锁显得十分必要。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术不足，本发明提供一种无线井盖控制设备，为解决井盖状态监测和开关锁控制提供必要的技术支撑，以实现智慧城市管理。

本发明包含：电池1、供电电极2、供电网络3、MCU单元4、传感器单元5、控制单元6、无线通信单元7、输出电极8、无线电能采集装置9。

所述供电网络3包含输入端口31、输入端口32和输出端口33、输出端口34。输出端口33与MCU单元4、传感器单元5、控制单元6和无线通信单元7连接，给它们供电。

所述电池1与输入端口31连接。

所述供电电极2与输入端口32连接。

所述控制单元6包含输入端口61、输出端口62和控制端口63。

所述输入端口61与输出端口34连接、输出端口62与输出电极8连接、控制端口63与MCU单元4连接。

所述传感器单元5与MCU单元4连接。

所述无线通信单元7与MCU单元4连接。

所述传感器单元5包含加速度传感器、陀螺仪、门磁开关、浸水传感器、液位传感器、溶氧传感器、气体传感器、pH值传感器、微波传感器中的一个或者多个。

所述控制单元6包含一组或者多组控制器件；所述控制器件可以是继电器、可控硅、MOS管、接触器中的一种或者多种。

在一些实施中我选用加速度传感器作为内井盖的移动监测和破损检测，用门磁开关作为外井盖的挪动检测。其他传感器可根据应用场景进行扩展，比如浸水传感器可以检测下水道是否积水，液位传感器可以检测下水道液位高度，气体传感器可以检测窨井中的有毒气体含量，pH值传感器可以检测积水的pH值，溶氧传感器可以检测水体溶氧，微波传感器可以检测流速等等。

在一些实施方式中，控制单元6选用继电器进行电子锁的控制。该电子锁处于常闭锁状态，授权人员通过无线信号下发开锁命令后，继电器闭合，操作人员用便携电池给供电电极2供电，电子锁即可打开，操作人员就可以打开井盖。当然，实施方式也可以使用如可控硅、MOS管等其他开关控制器件，不违反该控制思想的方式均在保护之内。

在一些实施方式中，控制逻辑如下：MCU单元4平时处于休眠状态，周期性定时唤醒；MCU单元4唤醒时，检测传感器单元5的采样值进行分析，如果满足设定阈值或者设定逻辑则通过无线无线通信单元7发出信息或者控制控制单元6进行相应动作；MCU单元4唤醒时，接收无线命令并按照命令控制控制单元6进行相应动作。

在一些实施方式中，该设备包含无线电能采集装置9；所述无线电能采集装置9与供电电极2连接；所述无线电能采集装置9通过收集空间中的电磁波能量并以直流电的方式提供出来。这样做的优势在于外部电极不用裸露在井盖外面，操作人员听过手持无线充电设备进行替代便携电池，从而可以把无线井盖设备进行密封防水，以提高设备可靠性。

基于该无线井盖设备，我们可以设计无线基站或者利用公网无线基站加上一个云平台即可构成区域级或者城市级井盖管理系统。

本发明的优点在于：将需要大电量的控制单元用外部供电，将传感器采集和无线单元及MCU单元采用低功耗机制可达到电池供电的低功耗（一定条件下，实际测试8000mAH电池可工作8年）要求；容易安装（采用无线传输，电池供电）；采用密封防水外壳可靠性高；可以控制普通电子锁，导致系统成本低。

附图说明

图1本发明的系统构成框图；

图2本发明实施实例一结构框图；

图3本发明实施实例二结构框图；

图4本发明实施实例一在井盖中的安装方式图；

图5本发明实施实例二在井盖中的安装方式图；

图6供电网络3的原理图。

在图1中：电池1、供电电极2、供电网络3、MCU单元4、传感器单元5、控制单元6、无线通信单元7、输出电极8、无线电能采集装置9、输入端口31、输入端口32、输出端口33、输出端口34、输入端口61、输出端口62和控制端口63。

在图2中：电池1、供电电极2、供电网络3、MCU单元4、传感器单元5、控制单元6、无线通信单元7、输出电极8、输入端口31、输入端口32、输出端口33、输出端口34、输入端口61、输出端口62和控制端口63。

在图3中：电池1、供电电极2、供电网络3、MCU单元4、传感器单元5、控制单元6、无线通信单元7、输出电极8、无线电能采集装置9、输入端口31、输入端口32、输出端口33、输出端口34、输入端口61、输出端口62和控制端口63。

在图4中：无线井盖监控设备控制盒100、内井盖101、外井盖102、门磁开关110、供电电极2、电子锁104。

在图5中：无线井盖监控设备控制盒100、内井盖101、外井盖102、门磁开关110、无线电能采集装置9、电子锁104。

在图6中：供电网络3的输入端口31、输入端口32、输出端口33、输出端口34。

具体实施方式

为了更好的阐述本发明，以下将结合附图和二个具体实例对本发明进行详细说明。

实施实例一，如图2所示，本实例，包含电池1、供电电极2、供电网络3、MCU单元4、传感器单元5、控制单元6、无线通信单元7、输出电极8、输入端口31、输入端口32、输出端口33、输出端口34、输入端口61、输出端口62和控制端口63。连接方式如前面所述。本实例是用于监控双层井盖，其安装方式如图4所示。

其中供电网络3实现方式见图6。电池1采用锂电池连接到输入端口31；供电电极2采用简单的铜螺柱连接输入端口32然后采用桥式整流到输出端口34并连接控制单元的输入端口61，同时通过LDO降压再通过一个二极管到输出端口33，并由此给传感、控制及无线单元供电。同时还采用一光耦隔离检测外部电源是否接入（见图6）。

其中传感器单元5实现方式：传感器采用一个ST公司加速度传感器lis3dh和一个门磁开关；加速度传感器用来检测井盖的倾角和移动；门磁开关用来检测外井盖与内井盖分离与否。

其中无线通信单元7实现方式：采用NBIOT无线模块走公网。

其中控制单元6实现方式：选用继电器进行电子锁的控制。其中电子锁为普通电磁锁，通电是电磁力的作用，锁舌头缩回（开锁），没有通电时舌头伸出（闭锁）。

其中MCU单元4实现方式：MCU选用低功耗单片机STM8系列；MCU单元4平时处于休眠状态，周期性定时唤醒；MCU单元4唤醒时，检测加速度传感器和门磁开关的采样值并进行分析，如果门磁开关状态发生变化或者井盖倾斜到一点的角度则通过无线无线通信单元7发出信息；MCU单元4唤醒时，接收无线命令‘开锁’则控制控制单元6的继电器导通这样在供电电极2上接通电源即可实现开锁；MCU单元4唤醒时，接收无线命令‘闭锁’则控制控制单元6的继电器断开这样在供电电极2上接通电源也不能实现开锁。

实施实例二，如图3所示，该实例，在实施实例一的基础上增加无线电能采集装置9。其安装方式如图5所示。这样就可以将该设备密封起来，仅留出电子锁的控制线，该控制线采用防水电缆，使用密封接插件，整个系统可以做到较高的防水等级，从而保证系统的可靠性和环境适应性。对于该设备来说，便携式开锁电源为电池加一无线电能发射器即可。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (5)

1.一种无线井盖监控设备，其特征在于，包含电池（1）、供电电极（2）、供电网络（3）、MCU单元（4）、传感器单元（5）、控制单元（6）、无线通信单元（7）、输出电极（8）；

所述供电网络（3）包含输入端口（31）、输入端口（32）和输出端口（33）、输出端口（34）；输出端口（33）与MCU单元（4）、传感器单元（5）、控制单元（6）和无线通信单元（7）连接，给它们供电；

所述电池（1）与输入端口（31）连接；

所述供电电极（2）与输入端口（32）连接；

所述控制单元（6）包含输入端口（61）、输出端口（62）和控制端口（63）；

所述输入端口（61）与输出端口（34）连接、输出端口（62）与输出电极（8）连接、控制端口（63）与MCU单元（4）连接；

所述传感器单元（5）与MCU单元（4）连接；

所述无线通信单元（7）与MCU单元（4）连接；

所述传感器单元（5）包含加速度传感器、陀螺仪、门磁开关、浸水传感器、液位传感器、溶氧传感器、气体传感器、pH值传感器、微波传感器中的一个或者多个；

所述控制单元（6）包含一组或者多组控制器件；所述控制器件可以是继电器、可控硅、MOS管、接触器中的一种或者多种。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述MCU单元（4）平时处于休眠状态，周期性定时唤醒；MCU单元（4）唤醒时，对传感器单元（5）的采样值进行分析，如果满足设定阈值或者设定逻辑则通过无线无线通信单元（7）发出信息或者控制控制单元（6）进行相应动作；MCU单元（4）唤醒时，接收无线命令并按照命令控制控制单元（6）进行相应动作。

3.如权利要求1或者2中任何一项所述的设备，其特征在于，包含无线电能采集装置（9）；所述无线电能采集装置（9）与供电电极（2）连接；所述无线电能采集装置（9）通过收集空间中的电磁波能量并以直流电的方式提供出来。

4.一种无线井盖监控系统，所述无线井盖监控系统包括如权利要求 1 至2中任一项所述的无线井盖监控设备。

5.一种无线井盖监控系统，所述无线井盖监控系统包括如权利要求 3所述的无线井盖监控设备。