CN211015093U - 一种智能井盖监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能井盖监测系统，涉及城市排水系统技术领域。所述智能井盖监测系统包括智能井盖和服务器，所述智能井盖包括处理器、存储器、光敏传感器、姿态传感器、物联网模块和射频应答器，所述处理器分别与所述存储器、所述光敏传感器、所述姿态传感器、所述物联网模块和所述射频应答器连接，所述服务器与所述物联网模块连接，接收所述智能井盖上传的数据。所述智能井盖监测系统能够对城市排水系统进行实时监控，提高了排水系统的安全性。

Description

一种智能井盖监测系统

技术领域

本实用新型涉及城市排水系统技术领域，具体而言，涉及一种智能井盖监测系统。

背景技术

随着城市化进程的加快，人们对城市的基础建设水平需求也越来越高，窨井盖对城市排水系统以及市民起着安全防护作用，是城市排水系统中不可或缺的一部分。城市路面的井盖关乎到一个城市的便利程度，城市的主、次干道井盖，加上其他道路和地下管线设施产权单位的各类井盖，一般可多达几万个，多的则有上百个不同类型的路面井盖，如此庞大数量的井盖，管理难度之大，可想而知。同时各产权单位在地下管线设施规划和建设的体制下，各自为政，缺乏长远、统一的科学规划，在设施改扩建方面的随意性较大，使现有的城市道路频繁挖掘破坏，也导致了路面井盖的破损。此外，路面井盖长期采用人工看管、维护，且损坏后没有预警机制，无疑也加大了井盖监管难度。城市路面井盖管理问题关乎社会民生，井盖管理水平也反映了一个城市的市政设施综合管理能力，体现了一个城市或者地区的社会整体发展水平。因此如何建立长期有效的预防机制，防止路面井盖的随意破坏，已经显得越来越重要了。但是现有的窨井盖由于安全设置或监管措施不到位，无法实时监控井盖信息，窨井盖移位或丢失而引起的安全事故屡屡发生，井盖安全引起了全社会的广泛关注。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种智能井盖监测系统，以解决上述现有技术中无法实时监控井盖信息，窨井盖常常移位或丢失而引起安全事故问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种智能井盖监测系统，所述智能井盖监测系统包括智能井盖和服务器。所述智能井盖包括处理器、存储器、光敏传感器、姿态传感器、物联网模块和射频应答器，所述处理器分别与所述存储器、所述光敏传感器、所述姿态传感器、所述物联网模块和所述射频应答器连接。所述服务器与所述物联网模块连接，接收所述智能井盖上传的数据。

综合第一方面，所述智能井盖还包括设置在所述智能井盖下表面的气体传感器，所述气体传感器与所述处理器连接，所述气体传感器可以包括甲烷气体传感器、硫化氢气体传感器、一氧化碳气体传感器中的至少一个。

综合第一方面，所述智能井盖还包括设置在所述智能井盖下表面的温度传感器，所述温度传感器与所述处理器连接。

综合第一方面，所述射频应答器为有源射频应答器。

综合第一方面，所述智能井盖监测系统还包括与所述射频应答器匹配的射频阅读器，所述射频应答器在与所述射频阅读器完成匹配时向所述射频阅读器发送传感数据。

综合第一方面，所述姿态传感器包括加速度计、陀螺仪和电子罗盘。

综合第一方面，所述智能井盖还包括与所述处理器连接的卫星定位模块。

综合第一方面，所述智能井盖还包括与所述处理器连接的声光报警器，所述声光报警器设置在所述智能井盖的上表面或侧面。

综合第一方面，所述物联网模块为窄带物联网通信模块。

综合第一方面，所述物联网模块设置在紧贴所述智能井盖的通风口或下水孔附近，以保证网络信号的稳定性。

本实用新型提供的有益效果是：

本实用新型提供了一种智能井盖监测系统，所述智能井盖监测系统的智能井盖通过光敏传感器、姿态传感器收集传感器信息，再通过处理器基于传感器信息判断智能井盖是否被打开以及是否在进行位移，从而获取智能井盖的实时监控信息，提高了智能井盖及城市排水系统的安全性和稳定性；同时智能井盖存储的传感器信息还可以由物联网模块上传至处理器进行数据处理和分析，该传感器信息也可以由工作人员手持与射频应答器匹配的射频阅读器进行收取及处理，方便、快捷地在智能井盖所处现场进行数据分析。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的一种智能井盖监测系统的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的一种智能井盖的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的一种射频应答器和射频阅读器的交互示意图。

图标：10-智能井盖监测系统；11-智能井盖；111-处理器；112-存储器；113-光敏传感器；114-姿态传感器；115-物联网模块；116-射频应答器；117-射频阅读器；12-服务器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

经本申请人研究发现，由于窨井盖移位或丢失而引起的安全事故屡屡发生，井盖安全引起了全社会的广泛关注，而现有的传统的路面井盖管理通常采用路段巡查员监管、城建专线24小时接听市民抢修热线、电视报道、网络邮件、报刊登记等渠道，但是这些方式效率低、较难定位、实时性差，无法实现全城实时监控，反映问题后要等很长时间才能得到解决。为了解决上述问题，本实用新型第一实施例提供了一种智能井盖监测系统10。

请参考图1，图1为本实用新型第一实施例提供的一种智能井盖监测系统的结构示意图。

智能井盖监测系统10包括智能井盖11和服务器12，应当理解的是，智能井盖11和服务器12的对应关系可以是一对一、一对多或多对多的。智能井盖11的数量可以为一个或多个，单个服务器12连接的智能井盖11也可以是一个或多个，同时，一个智能井盖11也可以和多个服务器12进行数据交换。

请参考图2，图2为本实用新型第一实施例提供的一种智能井盖的结构示意图。

智能井盖11包括处理器111、存储器112、光敏传感器113、姿态传感器114、物联网模块115和射频应答器116。其中，处理器111分别与存储器112、光敏传感器113、姿态传感器114、物联网模块115和射频应答器116连接。

处理器111可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的主控处理器111可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。所述通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器。于本实施例中，可选地，该主控处理器111可以是STM32系列的处理器，例如STM32F103C8T6、STM32F103VET6等型号。

进一步地，本实施例中的处理器111还将数据采用压缩感知技术剔除冗余数据后再进行发送。

作为一种可选的实施方式，本实施例中的存储器112可以是常用的内存条、TF卡、SD卡或其他能够进行数据存储的电子元件。存储器112用于在处理器111的调用下对光敏传感器113、姿态传感器114收集的数据以及通过物联网模块115、射频应答器116传来的数据进行存储。上述存储器112将传感数据以及交互数据存储起来，在工作人员需要进行调用时可以进行方便快捷地数据读取，同时该数据读取可以是该智能井盖11的维护作业现场，从而提高了智能井盖11的可靠性。

光敏传感器113是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。作为一种可选的实施方式，本实施例中的光敏传感器113可以是但不限于是光电管。光电管(phototube)基于外光电效应的基本光电转换器件，光电管可使光信号转换成电信号。

上述实施例中光敏传感器113可以被安装在智能井盖11的下表面，在智能井盖11处于正常关闭状态下时光敏传感器112不会被光线直射，而智能井盖11处于打开状态时光敏传感器112则暴露于光照下。智能井盖11的处理器111在接收到光电管传来的光敏传感器信息表示光敏传感器113处于光照情况下即智能井盖11被打开时，即向处理器12发送预警信息，以使处理器12能够基于该预警信息确定智能井盖11处于打开状态，进而让相关人员进行确认。

姿态传感器114是基于MEMS(微机电系统)技术的高性能三维运动姿态测量系统。姿态传感器114包含陀螺仪、加速度计、电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据，其利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。姿态传感器114采集的三维姿态方位数据即姿态数据用于确定智能井盖11的运动姿态和运动方向。例如，处理器111在接收到的姿态传感器114采集的姿态数据表示智能井盖11处于正常水平、未移动状态时判断智能井盖11处于正常放置状态；处理器111在接收到的姿态传感器114采集的姿态数据表示智能井盖11处于非水平、移动状态时判断智能井盖11处于非正常移动状态，进而向服务器12发送预警信息，以使相关工作人员能够即时掌握智能井盖11的状态信息。

其中，微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，主要由传感器、动作器(执行器)和微能源三大部分组成。MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。例如，常见的MEMS产品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小，因此本实施例中采用微机电系统能够精确地采集智能井盖11的姿态数据，同时还保证了智能井盖11的可组装性和轻便型，不需要进行结构调整。

考虑到智能井盖11和服务器12的数据交互耗能，同时智能井盖11进行电源更换及维护往往需要打开智能井盖11，操作繁琐，因此本实施例中的物联网模块115可以采用低功耗广域物联网通信模块，低功耗广域网络是面向物联网中远距离和低功耗的通信需求，近年出现的一种物联网网络层技术，低功耗广域网络的技术特点包括：传输距离远、节点功耗低、网络结构简单和运行维护成本低。可选地，本实施例中的低功耗广域物联网通信模块为LoRa模块，LoRa是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa主要在全球免费频段运行，包括433、868、915MHz等。

应当理解是，在其他实施例中低功耗广域物联网通信模块还可以是NB-IoT或其他类型的低功耗广域物联网通信模块以及窄带物联网模块。

同时，上述物联网模块115设置在紧贴智能井盖11的通风口或下水孔附近，以保证网络信号的稳定性。

作为一种可选的实施方式，本实施例中的智能井盖监测系统10还可以包括射频应答器116以及与该射频应答器116匹配的射频阅读器117。请参考图3，图3为本实用新型第一实施例提供的一种射频应答器和射频阅读器的交互示意图。

射频应答器116和射频阅读器117为射频识别系统中匹配对应的设备，射频识别(RFID)是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签(即射频应答器116)上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)，标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。电子射频标签与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。如今常用的RFID频率主要有135KHz、13.56MHz、43.3-92MHz、860-930MHz、2.45GHz以及5.8GHz，其射频信号读取距离和读取速度随RFID频率的增大而增大，因此本实施例中射频应答器116和射频阅读器117采用的频率为2.45GHz或5.8GHz，以提高数据传输的稳定性。

进一步地，在本实施例中，射频阅读器117可以是工作人员手持设备，工作人员在服务器12接收到智能井盖11的预警信息后到达该智能井盖11的安装位置，通过射频阅读器117与射频应答器116完成匹配后开启智能井盖11或读取其存储器112中的数据。同时，为了进一步提高数据传输质量，射频应答器116为有源射频应答器。

作为一种可选地实施方式，本实施例中的智能井盖11还可以包括设置在智能井盖11下表面的温度传感器，上述温度传感器同样与处理器111连接。

作为一种可选地实施方式，本实施例中的智能井盖11还可以包括与处理器111连接的卫星定位模块。卫星定位模块可以是适配北斗定位系统(BDS)、全球定位系统(GPS)或其他卫星定位系统的集成模块。其中，卫星定位模块是集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU并加上相关外围电路而形成的一个集成电路模块。进一步地，由于全球定位系统和北斗定位系统的定位范围广、精度高、适用性高，本实施例中的卫星定位模块采用BDS/GPS双模卫星定位模块，使智能井盖11既可以通过GPS进行定位，也可以通过BDS进行定位，还可以进行GPS和BDS同时兼容定位，从而极大地提高了智能井盖11定位功能的适用范围和运行稳定性。

考虑到智能井盖11在处于非正常状况下时，应当及时向周围人员进行示警，因此本实施例中的智能井盖11还可以设置有与处理器111连接的声光报警器。同时，为了使其起到提醒作用，声光报警器设置智能井盖11在的上表面或侧面。

处理器12可以是计算机、智能终端、云处理器或其他具备数据处理和逻辑运算功能的电子设备。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种智能井盖监测系统，所述智能井盖监测系统的智能井盖通过光敏传感器、姿态传感器收集传感器信息，再通过处理器基于传感器信息判断智能井盖是否被打开以及是否在进行位移，从而获取智能井盖的实时监控信息，提高了智能井盖及城市排水系统的安全性和稳定性；同时智能井盖存储的传感器信息还可以由物联网模块上传至处理器进行数据处理和分析，该传感器信息也可以由工作人员手持与射频应答器匹配的射频阅读器进行收取及处理，方便、快捷地在智能井盖所处现场进行数据分析。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和中的每个方框、以及框图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种智能井盖监测系统，其特征在于，所述智能井盖监测系统包括：

智能井盖，包括处理器、存储器、光敏传感器、姿态传感器、物联网模块和射频应答器，所述处理器分别与所述存储器、所述光敏传感器、所述姿态传感器、所述物联网模块和所述射频应答器连接；

服务器，与所述物联网模块连接，接收所述智能井盖上传的数据。

2.根据权利要求1所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述智能井盖还包括设置在所述智能井盖下表面的气体传感器，所述气体传感器与所述处理器连接，所述气体传感器可以包括甲烷气体传感器、硫化氢气体传感器、一氧化碳气体传感器中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述智能井盖还包括设置在所述智能井盖下表面的温度传感器，所述温度传感器与所述处理器连接。

4.根据权利要求1所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述射频应答器为有源射频应答器。

5.根据权利要求4所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述智能井盖监测系统还包括与所述射频应答器匹配的射频阅读器，所述射频应答器在与所述射频阅读器完成匹配时向所述射频阅读器发送传感数据。

6.根据权利要求1所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述姿态传感器包括加速度计、陀螺仪和电子罗盘。

7.根据权利要求1所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述智能井盖还包括与所述处理器连接的卫星定位模块。

8.根据权利要求1所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述智能井盖还包括与所述处理器连接的声光报警器，所述声光报警器设置在所述智能井盖的上表面或侧面。

9.根据权利要求1所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述物联网模块为窄带物联网通信模块。

10.根据权利要求9所述的智能井盖监测系统，其特征在于，所述物联网模块设置在紧贴所述智能井盖的通风口或下水孔附近，以保证网络信号的稳定性。

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