CN210181777U - 一种基于姿态检测的井盖监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于姿态检测的井盖监测装置，包括配套的外壳和盖板，所述外壳内设置有主板，所述主板上集成有姿态检测模块、MCU模块和LORA无线传输模块；所述姿态检测模块的输出端与MCU模块的输入端连接，所述MCU模块的输出端与LORA无线传输模块的输入端连接，所述LORA无线传输模块的输出端与终端通信连接。本实用新型实现了对井盖的监测，该井盖监测装置为一体化集成结构，具有稳定可靠、安装方便、维护简单的优点。

Description

一种基于姿态检测的井盖监测装置

技术领域

本实用新型涉及市政设备监测领域，具体涉及一种基于姿态检测的井盖监测装置。

背景技术

随着城市基础设施建设的快速发展，城市公共区域存在大量供水、排水、燃气、热力、房产、电力、电信、广播电视等系统的地下管道井盖。不时发生因井盖位移、倾斜、被盗造成的行人、车辆受到严重伤害。人工巡检存在周期长，发现异常不及时等问题，为保障人民群众的人身和财产安全，需要一种能实时监控井盖状态的装置。

基于井盖数量巨大、地下管道外部取电困难，井内信号较差，容易被水浸泡等因素，监控装置需要具备可靠性高，安装、维护简单，成本低廉的特性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于姿态检测的井盖监测装置，实现对井盖的监测，该井盖监测装置为一体化集成结构，具有稳定可靠、安装方便、维护简单的优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于姿态检测的井盖监测装置，包括配套的外壳和盖板，所述外壳内设置有主板，所述主板上集成有姿态检测模块、MCU模块和LORA无线传输模块；

所述姿态检测模块的输出端与MCU模块的输入端连接，所述MCU模块的输出端与LORA无线传输模块的输入端连接，所述LORA无线传输模块的输出端与终端通信连接。

本实用新型所述外壳内设置有与主板形状匹配的卡槽，所述盖板可通过螺栓与外壳连接。所述盖体与外壳具有相同形状，实现对外壳开口端的密封。

本实用新型所述姿态检测模块、MCU模块和LORA无线传输模块均为现有模块，各个模块之间的通信连接也是现有技术，本实用新型的发明点在于将现有模块集成在主板上用于井盖监测。所述姿态检测模块具体为3轴加速度计和3轴磁力计；所述终端可以是远程终端，用于与各个井盖通信并监测各个井盖。

本实用新型采用加速度计结合磁力计解算姿态方案，只与当前状态有关，与前后状态无关，解算精度不依靠高频率采样，极大的降低了功耗，延长使用寿命。

本实用新型不仅能够实现对井盖的监测，且通过将各个模块集成在主板上，将主板安装与外壳内，外壳可通过背胶粘贴或螺钉固定到井盖底面，具有稳定可靠、安装方便、维护简单的优点，同时模块集成度高，体积小。

进一步地，还包括供电模块，所述供电模块与MCU模块和LORA无线传输模块电连接。

进一步地，供电模块为电池。

进一步地，电池安装在电池盒内，所述电池盒安装在外壳内。

进一步地，主板上还集成有稳压电路和电池电压检测电路，所述稳压电路和电池电压检测电路输入端与供电模块电连接，输出端与MCU模块和LORA无线传输模块电连接。

进一步地，MCU模块与姿态检测模块采用IIC接口通信。

进一步地，MCU模块与LORA无线传输模块采用SPI接口通信。

进一步地，外壳为箭头形状。

本实用新型所述装置采用箭头外观指向明确，箭头方向即为装置正前方。

进一步地，LORA无线传输模块与天线电连接。

通过设置天线能够提高信号强度，避免井盖内出现信号弱或信号干扰的问题。

进一步地，外壳上设置有内螺纹安装孔。

实现将装置通过螺钉固定在井盖底面，因为采用井盖俯仰角、滚转角和航向角判断是否发生位移、转动，所以对安装位置没有特殊要求，安装快捷，调试简单。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型不仅能够监测井盖，且通过将各个模块集成在主板上，将主板安装与外壳内，外壳可通过背胶粘贴或螺钉固定到井盖底面，具有稳定可靠、安装方便、维护简单的优点，同时模块集成度高，体积小，成本低，适合大批量应用。

2、本实用新型采用加速度计结合磁力计解算姿态方案，只与当前状态有关，与前后状态无关，解算精度不依靠高频率采样，极大的降低了功耗，延长使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为井盖监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型的系统框图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-外壳，2-天线，3-主板，4-电池盒，5-盖板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1、图2所示，一种基于姿态检测的井盖监测装置，包括配套的外壳1和盖板5，所述外壳1上设置有内螺纹安装孔，实现装置与井盖底部的连接，所述外壳1内设置有主板3，所述主板3上集成有姿态检测模块、MCU模块和LORA无线传输模块；

所述姿态检测模块的输出端与MCU模块的输入端连接，所述MCU模块与姿态检测模块采用IIC接口通信，实现参数设置和x,y,z轴的加速度和磁力数据的采集功能，所述MCU模块的输出端与LORA无线传输模块的输入端连接，所述MCU模块与LORA无线传输模块采用SPI接口通信，实现参数设置和无线发送、接收功能，所述LORA无线传输模块的输出端与终端通信连接。

还包括供电模块，所述供电模块与MCU模块和LORA无线传输模块电连接。所述供电模块为电池，所述电池安装在电池盒4内，所述电池盒4安装在外壳1内；所述主板3上还集成有稳压电路和电池电压检测电路，所述稳压电路和电池电压检测电路输入端与供电模块电连接，输出端与MCU模块和LORA无线传输模块电连接。

装置完全由2节5号电池供电，经主板3的稳压电路，为MCU模块、姿态检测模块和LORA无线传输模块供电。MCU模块支持工作和待机两种模式，待机模式下，电能消耗极低。姿态检测模块支持工作和待机两种模式，在待机模式下，可忽略电能消耗；LORA无线传输模块支持发送、接收、低功耗、休眠四种模式，休眠模式下，可忽略电能消耗。

本实施例的工作原理：

安装电池后，MCU模块自动运行，并将姿态检测模块设置为待机模式，LORA无线传输模块设置为休眠模式，MCU模块自身进入待机模式。每隔10秒，MCU模块由内置定时器唤醒，并设置LORA无线传输模块为接收模式；若收到初始化命令，则将命令中的装置编号和报警阈值存储到MCU模块内置的EEPROM中。若未收到上位机初始化命令，则MCU模块将LORA无线传输模块设置为休眠模式之后，自身进入待机模式，反复执行上述过程。

装置初始化完成后，每隔20秒，MCU模块由内置定时器唤醒，并设置LORA无线传输模块为接收模式。若接收到校准命令，则MCU模块将姿态检测模块设置为工作模式，并连续采集5次加速度数据和磁力数据之后，将姿态检测模块设置为待机模式。加速度和磁力数据各取平均值，以减少测量误差。根据加速度数据，计算装置的俯仰角和滚转角。根据当前的俯仰角、滚转角和磁力数据，计算装置的航向角。并将此俯仰角、滚转角和航向角作为初始值存储到MCU模块内置的EEPROM中。MCU模块采集电池电压数据，设置LORA无线传输模块为发送模式，并向上位机发送装置编号、电池电压、俯仰角、滚转角、航向角数据。

装置校准之后，自动进入工作模式。每隔30秒，MCU模块自动唤醒，将姿态检测模块设置为工作模式，连续采集5次加速度和磁力数据之后，再将姿态检测模块设置为待机模式。加速度和磁力数据各取平均值，计算当前俯仰角、滚转角和航向角，并与初始值对比，是否超过报警阈值。若超过报警阈值，则标记为报警状态，当接收到查询命令后，立即发送报警信息。发送完成后，设置LORA无线传输模块为接收模式，等待上位机(终端)命令，根据收到的命令调整工作模式。若未收到上位机命令，则继续按工作模式执行。

在MCU模块唤醒后，设置LORA无线传输模块为接收模式，若收到重置命令，则清除已保存的全部参数。重置后可按上述方法重新初始化、校准，实现反复使用，节约成本。

以上设计的计算过程和控制过程均为现有技术。

实施例2：

如图1、图2所示，本实施例基于实施例1，所述外壳1为箭头形状；所述LORA无线传输模块与天线2电连接。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，包括配套的外壳(1)和盖板(5)，所述外壳(1)内设置有主板(3)，所述主板(3)上集成有姿态检测模块、MCU模块和LORA无线传输模块；

所述姿态检测模块的输出端与MCU模块的输入端连接，所述MCU模块的输出端与LORA无线传输模块的输入端连接，所述LORA无线传输模块的输出端与终端通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块与MCU模块和LORA无线传输模块电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述供电模块为电池。

4.根据权利要求3所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述电池安装在电池盒(4)内，所述电池盒(4)安装在外壳(1)内。

5.根据权利要求2所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述主板(3)上还集成有稳压电路和电池电压检测电路，所述稳压电路和电池电压检测电路输入端与供电模块电连接，输出端与MCU模块和LORA无线传输模块电连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述MCU模块与姿态检测模块采用IIC接口通信。

7.根据权利要求1所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述MCU模块与LORA无线传输模块采用SPI接口通信。

8.根据权利要求1所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述外壳(1)为箭头形状。

9.根据权利要求1所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述LORA无线传输模块与天线(2)电连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种基于姿态检测的井盖监测装置，其特征在于，所述外壳(1)上设置有内螺纹安装孔。

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