CN209230681U - 一种窨井监测终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种窨井监测终端。该终端包括窨井状态检测模块、窨井管线检测模块、数据处理模块、通信模块。该终端通过整体安装在窨井的井壁，并使用窨井状态检测模块与窨井管线检测模块，实现与井盖和燃气管道非接触的方式间接获取井盖和燃气管道的状态，避免了因井盖被移动而损坏本窨井监测终端。并且，该终端在监测过程中，按照预设周期定期向后台服务器上报窨井井盖和燃气管道的告警信息，由于只有窨井井盖和燃气管道的状态发生异常时，才使用无线网络向后台服务器上报告警信息，减少了无线网络使用次数，节省功耗，增加了设备持续工作能力。

Description

一种窨井监测终端

技术领域

本实用新型涉及一种窨井监测终端，属于窨井检测技术领域。

背景技术

窨井也叫做检查井，是用在排水管道的转弯处或分支处，以便于检查、疏通用的井。不同行业有着不同功能的窨井。根据所属管线不同，窨井分为很多种，比如燃气窨井，电力窨井，电信窨井，雨水窨井，自来水窨井，污水窨井，热力窨井、消防窨井等。其中，燃气窨井的安全隐患比较大，因为燃气窨井内的燃气管道若发生泄漏，会危及路面行人的生命安全。

另外，为了避免行人不小心跌入井内，或者是发生其他的不安全事故，通常在窨井上设置井盖。该井盖安装在井圈内，使得井盖可以与路面齐平，还保证了不影响车辆的通行。但由于窨井井盖被盗、被恶意搬移或者窨井检查人员工作疏忽忘记盖好井盖等原因造成的窨井上无井盖，会带来了很大的安全隐患。如，某些人恶意盗取铁质的窨井井盖，结果导致由于该窨井未设置井盖而导致行人不小心跌入井内等。

因此，需要对燃气窨井的井盖和井内的燃气管道的状态进行监测，以便于工作人员及时根据监测结果来判断井盖是否被移动，或者燃气管道是否有泄漏。目前，井盖监测设备很多都是安装在井盖上。通过直接获取井盖的状态来判断井盖是否被人移动。这种方法很容易在井盖开闭过程中由于打开者拖拉井盖而造成监测设备损毁。燃气泄漏监测通常用气体传感器，该监测方法存在气体传感器功耗大和井内设备供电能力不足的矛盾，气体传感器装在井内后需要经常更换电池或者充电，使得燃气泄漏监测使用和维护成本高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种窨井监测终端。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种窨井监测终端，包括窨井状态检测模块、窨井管线检测模块、数据处理模块、通信模块；所述数据处理模块一方面分别连接所述窨井状态检测模块和所述窨井管线检测模块，另一方面通过所述通信模块连接外部的后台服务器；

所述数据处理模块，用于分别根据所述窨井状态检测模块、所述窨井管线检测模块发送的检测数据，对应判断出窨井井盖和窨井内管线的状态是否出现异常，若出现异常，则反馈给所述后台服务器。

其中较优地，所述窨井状态检测模块包括光强传感器和超声波测距模组，所述光强传感器和所述超声波测距模组分别连接所述数据处理模块。

其中较优地，所述窨井监测终端还包括窨井水位检测模块，所述窨井水位检测模块连接所述数据处理模块；所述窨井水位检测模块采用超声波测距模组实现。

其中较优地，所述超声波测距模组包括集发射与接收功能于一体的超声波探头和收发一体电路，所述超声波探头连接收发一体电路，所述收发一体电路连接所述数据处理模块。

其中较优地，所述超声波测距模组包括超声波发射探头、超声波接收探头和收发一体电路，所述超声波发射探头与所述超声波接收探头分别连接所述收发一体电路，所述收发一体电路连接所述数据处理模块。

其中较优地，所述窨井管线检测模块采用微型数字麦克风实现。

其中较优地，所述窨井监测终端还包括壳体，所述窨井状态检测模块与所述窨井管线检测模块设置在所述壳体上，所述数据处理模块、所述通信模块和电源模块通过同一个印刷电路板固定在所述壳体的侧壁上。

其中较优地，所述窨井监测终端还包括电源模块，所述电源模块分别连接所述窨井状态检测模块、所述窨井管线检测模块、所述数据处理模块和所述通信模块；

所述电源模块包括电池和电池电压检测电路，所述电池电压检测电路一方面连接电池，另一方面连接所述数据处理模块。

其中较优地，所述电池电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、模数转换芯片；所述第一电阻的一端连接所述电池的输出端，所述第一电阻的另一端连分别连接所述第二电阻的一端、所述模数转换芯片的输入端，所述第二电阻的另一端接地，所述模数转换芯片的输出端连接所述数据处理模块。

其中较优地，所述窨井监测终端设置有定位模块，所述定位模块连接所述数据处理模块，用于获取所述窨井的位置。

本实用新型所提供的窨井监测终端通过整体安装在窨井的井壁，并使用窨井状态检测模块与窨井管线检测模块，实现与井盖和燃气管道非接触的方式间接获取井盖和燃气管道的状态，避免了因井盖被移动而损坏本窨井监测终端。并且，本窨井监测终端在监测过程中，按照预设周期定期向后台服务器上报窨井井盖和燃气管道的告警信息，由于只有窨井井盖和燃气管道的状态发生异常时，才使用无线网络向后台服务器上报告警信息，减少了无线网络使用次数，节省功耗，增加了设备持续工作能力。

附图说明

图1为本实用新型所提供的窨井监测终端的原理框图；

图2本实用新型所提供的窨井监测终端的结构示意图；

图3本实用新型所提供的窨井监测终端中，电源模块的电池电压检测电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术内容做进一步的详细说明。

本实用新型所提供的窨井监测终端用于对燃气窨井(以下简称窨井)的井盖和窨井内的燃气管道的状态进行监测。其中，井盖的状态包括井盖是否被移动或窨井架构上方是否出现破损事件。燃气管道的状态包括管道是否泄漏。

如图1所示，该窨井监测终端包括窨井状态检测模块1、窨井管线检测模块2、数据处理模块3、通信模块4和电源模块5；数据处理模块3一方面分别连接窨井状态检测模块1和窨井管线检测模块2，数据处理模块3另一方面通过通信模块连接外部的后台服务器；电源模块5分别连接窨井状态检测模块1、窨井管线检测模块2、数据处理模块3和通信模块4。其中，数据处理模块3，用于分别接收窨井状态检测模块1、窨井管线检测模块2发送的检测数据，并根据该检测数据判断出窨井井盖和窨井内管线的状态是否出现异常，若出现异常，则反馈给外部的后台服务器，以便于及时通知窨井所有者调度维保人员到现场处置。

如图2所示，本窨井监测终端还包括壳体6，该壳体6的材质可以为塑料。其中，壳体6用于将本窨井监测终端安装在窨井的井壁上，从而解决现有窨井监测终端设置在井盖上容易发生损坏的问题。

窨井状态检测模块1包括光强传感器11和超声波测距模组12。光强传感器11和超声波测距模组12分别连接数据处理模块3；其中，如图2所示，光强传感器设置在壳体6的外部并紧邻超声波测距模组12的位置；该光强传感器11用于在白天或者夜晚光线较强的情况下，通过光强传感器11获取窨井内的光强信号，并将该光强信号传输给数据处理模块3，以使得数据处理模块3将接收的光强信号与预选存储的井盖位于井圈内时的光强阈值进行对比，如果数据处理模块3接收的光强信号大于光强阈值，则认为窨井的井盖部分或全部脱离井圈，即认为井盖被移动了；或者认为窨井架构上方出现破损。通过通信模块4将数据处理模块3得出的井盖被移动或窨井架构上方出现破损这一告警信息发送给后台服务器，以便于及时通知窨井所有者调度维保人员到现场处置。

超声波测距模组12包括集发射与接收功能于一体的超声波探头和收发一体电路，超声波探头连接收发一体电路，收发一体电路连接数据处理模块3；或者超声波测距模组包括超声波发射探头、超声波接收探头和收发一体电路，超声波发射探头与超声波接收探头分别连接收发一体电路，收发一体电路连接数据处理模块3。

超声波测距模组12设置在壳体6上部；该超声波测距模组12用于在夜晚光线较弱时配合光强传感器11一起使用，则需要光强传感器11检测的光强值和超声波测距模组12的测距值相互辅助才能判断窨井井盖是否被移动或窨井架构上方是否出现破损。

超声波测距模组12的工作在原理为：通过数据处理模块3控制收发一体电路驱动超声波探头或超声波发射探头向窨井井口位置发射超声波，并在发射超声波的同时开始计时，超声波在传播的途中遇到障碍物(本申请中指得是井盖)就立即返回，返回的超声波(即回波)由超声波探头或超声波接收探头接收，并在接收到反射波的同时停止计时，根据超声波在空气中的传播速度和记录的时间差就可以计算出发射点与障碍物之间的距离。因此，通过超声波测距模组可以将测出的发射点与窨井井盖之间的距离传输给数据处理模块3，以使得数据处理模块3将接收的发射点与窨井井盖之间的距离与预先存储的井盖位于井圈内时其与超声波发射点之间的距离阈值进行对比，如果数据处理模块3接收的发射点与窨井井盖之间的距离大于距离阈值或者偏离阈值范围，则认为窨井的井盖部分或全部脱离井圈，即认为井盖被移动了。通过通信模块4将数据处理模块3得出的井盖被移动这一告警信息发送给后台服务器，以便于及时通知窨井所有者调度维保人员到现场处置。

窨井管线检测模块2可以采用微型数字麦克风；该微型数字麦克风通过微机电技术在半导体上蚀刻压力感测膜片而制成。如图2所示，微型数字麦克风设置在壳体6的下部。通过微型数字麦克风可以接收窨井中燃气管道发生泄漏后产生的超声波信号，并将该超声波信号转换为数字信号传输给数据处理模块3，以使得数据处理模块3将接收的燃气管道发生泄漏后产生的数字超声波信号进行分析，若发现有新生的持续有效的超声波信号存在，则认为燃气管道有泄漏，并通过通信模块4将数据处理模块3得出的燃气管道有泄漏这一告警信息发送给后台服务器，以便于及时通知窨井所有者调度维保人员到现场处置。

为了便于窨井所有者可以对后台服务器显示的一个或多个出现异常状态的窨井进行及时维修，还需要窨井所有者掌握各发生异常状态的窨井的所在位置，从而可以就近调度维保人员到现场处置。为了使窨井所有者掌握各发生异常状态的窨井的所在位置，可以采用预先将排布在各个位置的窨井进行编号，进行编号后的每个窨井对应于一个本窨井监测终端，并且窨井监测终端设置有与相应的窨井相同的编号，以便于窨井所有者根据后台服务器显示的一个或多个相应编号的窨井监测终端反馈的发生异常状态的窨井，获取发生异常状态的窨井的编号，从而掌握发生异常状态的窨井的所在位置。

为了使窨井所有者掌握各发生异常状态的窨井的所在位置，还可以在本窨井监测终端中设置定位模块，定位模块与数据处理模块3连接。该定位模块可以采用具有定位功能的芯片，例如，可以采用GPS或者北斗定位芯片。当数据处理模块3通过通信模块4向后台服务器发送出现异常状态的窨井的信息时，窨井所有者可以根据定位芯片，找出出现异常状态的窨井的所在位置，从而便于就近调度维保人员及时到现场处置，以防止给行人造成人身伤害。其中，数据处理模块3可以采用具有模数转换功能的低功耗单片机实现。通信模块4可以采用NB-IOT、GPRS、LORA长距离无线网络连接器中的任意一种或多种。其中，GPRS模组配置S IM卡，通过移动运营商的GPRS服务连接到互联网，当GPRS通讯链路堵塞时，数据处理模块3可通过短信将窨井井盖和窨井内管线的异常状态发送到后台服务器的短信平台进行预警。

电源模块5包括电池和电池电压检测电路，电池电压检测电路一方面连接电池，另一方面连接数据处理模块3。其中，电池可以采用锂电池。通过电池电压检测电路可以实时监测电池的电量，当电池电量不足时，数据处理模块3会及时将电池的电量状态反馈给后台服务器，以便于工作人员及时更换电池，从而避免影响本窨井监测终端的正常运行。通过独立设置电源模块5，解决了与窨井内设备共用电导致的供电不足。并且，如图2所示，可以将数据处理模块3、通信模块4和电源模块5设置在同一个印刷电路板8上，该印刷电路板8可以固定在壳体6侧壁上。

如图3所示，电池电压检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、模数转换芯片7；第一电阻R1的一端连接电池的输出端，第一电阻R1的另一端连分别连接第二电阻R2的一端、模数转换芯片7的输入端，第二电阻R2的另一端接地，模数转换芯片7的输出端连接数据处理模块3。通过第一电阻R1与第二电阻R2组成分压电路，用于将电池的电压降到模数转换芯片7可接收的范围，并经过模数转换芯片7转换成数字电压，该数字电压传输给数据处理模块3，以便于数据处理模块根据如下公式(1)，计算出当前电池的电压值，如果当前电池的电压值低于电池的最低电压值时，则认为该电池电量不足，数据处理模块3会及时将电池的电量不足反馈给后台服务器，以便于工作人员及时更换电池，从而避免影响本窨井监测终端的正常运行。

U＝batVal*2*330/4096 (1)

其中，U表示当前电池的电压值，batVal表示模数转换芯片采集到的电池的电压。

在本窨井监测终端还可以设置用于检测窨井内的积水量的窨井水位检测模块，窨井水位检测模块与数据处理模块3连接。该窨井水位检测模块可以采用超声波测距模组。该超声波测距模组可以设置在壳体内部的底面，通过超声波测距模组可以得到窨井内积水到本窨井监测终端的距离，由于本窨井监测终端设置的位置是已知的，根据井口和燃气管道的位置可以推算出窨井内积水到燃气管道的距离，从而判断出窨井的积水是否将燃气管道浸没，并将窨井内积水的异常状态上报至后台服务器，以便于窨井所有者，就近调度维保人员对窨井内积水进行处理。

另外，为了节省功耗，可以将数据处理模块3定期获取窨井状态检测模块1和窨井管线检测模块2的检测数据，并且，读取窨井状态检测模块1和窨井管线检测模块2的检测数据的周期可以根据窨井井盖和燃气管道的状态远程配置。数据处理模块3获取的窨井状态检测模块1和窨井管线检测模块2的检测数据需要进行保存，并上传至后台服务器，以便于根据各检测数据判断本窨井监测终端的运行状态是否正常。当在较长时间内窨井井盖和燃气管道的状态都没有异常，从而未向后台服务器发送告警信息时，需要本窨井监测终端定期发送自检包向后台服务器上报状态。

本实用新型所提供的窨井监测终端通过整体安装在窨井的井壁，并使用窨井状态检测模块与窨井管线检测模块，实现与井盖和燃气管道非接触的方式间接获取井盖和燃气管道的状态，避免了因井盖被移动而损坏本窨井监测终端。并且，本窨井监测终端在监测过程中，按照预设周期定期向后台服务器上报窨井井盖和燃气管道的告警信息，由于只有窨井井盖和燃气管道的状态发生异常时，才使用无线网络向后台服务器上报告警信息，减少了无线网络使用次数，节省功耗，增加了设备持续工作能力。

以上对本实用新型所提供的窨井监测终端进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本实用新型专利权的保护范围。

Claims (10)

1.一种窨井监测终端，其特征在于包括窨井状态检测模块、窨井管线检测模块、数据处理模块、通信模块；所述数据处理模块一方面分别连接所述窨井状态检测模块和所述窨井管线检测模块，另一方面通过所述通信模块连接外部的后台服务器；

所述数据处理模块，用于分别根据所述窨井状态检测模块、所述窨井管线检测模块发送的检测数据，对应判断出窨井井盖和窨井内管线的状态是否出现异常，若出现异常，则反馈给所述后台服务器。

2.如权利要求1所述的窨井监测终端，其特征在于：

所述窨井状态检测模块包括光强传感器和超声波测距模组，所述光强传感器和所述超声波测距模组分别连接所述数据处理模块。

3.如权利要求1所述的窨井监测终端，其特征在于还包括窨井水位检测模块，所述窨井水位检测模块连接所述数据处理模块；所述窨井水位检测模块采用超声波测距模组实现。

4.如权利要求2或3所述的窨井监测终端，其特征在于：

所述超声波测距模组包括集发射与接收功能于一体的超声波探头和收发一体电路，所述超声波探头连接收发一体电路，所述收发一体电路连接所述数据处理模块。

5.如权利要求2或3所述的窨井监测终端，其特征在于：

所述超声波测距模组包括超声波发射探头、超声波接收探头和收发一体电路，所述超声波发射探头与所述超声波接收探头分别连接所述收发一体电路，所述收发一体电路连接所述数据处理模块。

6.如权利要求1所述的窨井监测终端，其特征在于：

所述窨井管线检测模块采用微型数字麦克风实现。

7.如权利要求1所述的窨井监测终端，其特征在于还包括壳体，所述窨井状态检测模块与所述窨井管线检测模块设置在所述壳体上，所述数据处理模块、所述通信模块和电源模块通过同一个印刷电路板固定在所述壳体的侧壁上。

8.如权利要求1所述的窨井监测终端，其特征在于还包括电源模块，所述电源模块分别连接所述窨井状态检测模块、所述窨井管线检测模块、所述数据处理模块和所述通信模块；

所述电源模块包括电池和电池电压检测电路，所述电池电压检测电路一方面连接电池，另一方面连接所述数据处理模块。

9.如权利要求8所述的窨井监测终端，其特征在于：

所述电池电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、模数转换芯片；所述第一电阻的一端连接所述电池的输出端，所述第一电阻的另一端连分别连接所述第二电阻的一端、所述模数转换芯片的输入端，所述第二电阻的另一端接地，所述模数转换芯片的输出端连接所述数据处理模块。

10.如权利要求1所述的窨井监测终端，其特征在于：

所述窨井监测终端设置有定位模块，所述定位模块连接所述数据处理模块，用于获取所述窨井的位置。