CN214143822U - 一种无线低功耗电子井盖 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无线低功耗电子井盖，包括电子控制模块，电子控制模块包括MCU低功耗控制器、宽温锂电池、电源管理模块、无线通信模块、电机驱动模块、唤醒模块和多轴加速度计，本电子井盖的工作模式有：运行、待命、休眠，其大部分时间处于休眠模式，耗电量小，因此电池寿命较长，而且由无线智能控制使其操作方便，结构简单便于维护。

Description

一种无线低功耗电子井盖

技术领域

本实用新型涉及无线电子井盖领域，尤其是无线低功耗电子井盖。

背景技术

城市发展越来越快，地下管道设施也越来越多，井盖被随意打开，地下设备被破坏，以及井盖丢失造成的车辆受损、人员受伤等，给社会造成极大的损失，伤害。目前的防盗电子井盖包括有线电子井盖和无线电子井盖两种，有线电子井盖现场施工复杂，施工成本高，而无线电子井盖一般都是电池组供电，电池的使用寿命不长，需要经常更换，再者，无线电子井盖如果出现故障无法开启时，需要外部机械破坏拆盖，或者维修管道的工人在地下工作时，井盖出现故障或电池没电无法开启时也会有安全隐患。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种无线低功耗电子井盖，可以有效管控井口出入，防止井盖丢失，出现异常情况及时上报，便于管理，更好的解决了井口无电源、无通信的问题，而且还设有外部和内部的应急开启井盖的结构，增加其安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种无线低功耗电子井盖，包括电子控制模块，所述电子控制模块包括MCU低功耗控制器、宽温锂电池、电源管理模块、无线通信模块、电机驱动模块、唤醒模块和多轴加速度计；

所述MCU低功耗控制器分别与电源管理模块、无线通信模块、电机驱动模块和多轴加速度计电性连接，所述宽温锂电池与电源管理模块电性连接，所述唤醒模块分别与电源管理模块和MCU低功耗控制器电性连接；

所述唤醒模块包括磁性开关，所述磁性开关通过外部磁性元件导通闭合，启动所述电源管理模块并传递信号至MCU低功耗控制器。

其中，所述电源管理模块包括调压模块和电池电量检测模块，所述调压模块分别与宽温锂电池和MCU低功耗控制器电性连接，所述电池电量检测模块与宽温锂电池电性连接。

其中，所述无线通讯模块可与授权的APP通信。

其中，所述多轴加速度计检测多方位的运动加速度数值。

本电子井盖还包括井盖本体模块，所述电子控制模块与井盖本体模块固定连接，所述井盖本体模块包括井盖本体组件和锁体组件，所述井盖本体组件与锁体组件通过螺钉固定连接，所述井盖本体组件包括井盖本体、提手和开启锁组件，所述提手成对且对称固定连接在井盖本体上，所述开启锁组件包括锁轮轴和凸轮轴，所述锁轮轴与井盖本体的锁轮孔转动连接，所述凸轮轴与锁轮轴固定连接，所述锁体组件与井壁体滑动连接。

其中，所述锁体组件包括箱体、传动组件、锁杆、锁杆限位体和应急开启组件，所述箱体与井盖本体通过螺钉固定连接，所述传动组件固定连接在箱体上，所述锁杆滑动连接在箱体上，所述锁杆限位体固定连接在井盖本体上，所述锁杆限位体设有通孔与锁杆配合，所述应急开启组件连接在锁杆上。

其中，所述传动组件包括驱动电机、联轴节、转轴、齿轮和齿条，所述驱动电机固定连接在箱体内部，所述转轴与驱动电机输出轴通过联轴节固定连接，所述齿轮固定连接在转轴上，所述齿条与齿轮啮合，所述齿条一端设有推板。

其中，所述电机驱动模块分别与MCU低功耗控制器和驱动电机电性连接。

其中，所述锁杆为两个且对称分布，所述锁杆为U形，所述U形锁杆开口端设置在外侧，连接端为平板，所述两个平板之间设置有弹簧，所述锁杆相应于推板处设置有挡板。

其中，所述应急开启组件包括拉杆、滑块和解锁拉环，所述拉杆为两个，其中一端与两个锁杆铰接，另一端与滑块铰接，所述滑块滑动连接在箱体上，所述解锁拉环与滑块固定连接，所述凸轮轴与解锁拉环配合。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

1、本实用新型中，电子控制模块采用宽温锂电池供电和NB-IOT无线通信技术，无需额外敷设电源线和通信线，使得安装简单方便；

2、本实用新型中，井盖采用低功耗技术，采用宽温锂电池供电，电池寿命更长，系统具有电量监测，定时主动上报井盖状态，维护更简单，维护成本低；

3、本实用新型中，可以指定时间，对指定的井盖授权控制开启，防止错开、误开，实现方便严密的权限管控；

4、本实用新型中，内置多轴加速度计，报警阈值可根据实际情况设置，避免错报，误报，智能监测振动、倾斜，判断是否有暴力破坏或开启，完全实现智能化控制；

5、本实用新型中，在井盖本体上设有开启锁组件和应急开启组件，可以保证在宽温锂电池没电或电子控制模块故障时，井盖可以从外部或内部人工开启，保证操作人员安全。

附图说明

图1为电子控制模块系统图；

图2为电源管理模块线路图；

图3为电源管理模块线路图；

图4为MCU电源线路图；

图5为三轴加速度计线路图；

图6为蓝牙模块线路图；

图7为本实用新型的主视图；

图8为图7的俯视图；

图9为图7沿A-A剖视图；

图10为图8沿B-B剖视图。

附图标记说明：

10、电子控制模块；11、MCU低功耗控制器；12、宽温锂电池；13、电源管理模块；14、无线通信模块；15、电机驱动模块；16、唤醒模块；17、多轴加速度计；20、井盖本体模块；21、井盖本体组件；22、锁体组件；23、螺钉； 131、调压模块；132、电池电量检测模块；161、磁性开关；211、井盖本体；212、提手；213、开启锁组件；221、箱体；222、传动组件；223、锁杆；224、锁杆限位体；225、应急开启组件；2131、锁轮轴；2132、凸轮轴；2221、驱动电机；2222、联轴节；2223、转轴；2224、齿轮；2225、齿条；2226、推板；2231、平板；2232、弹簧；2233、挡板；2251、拉杆；2252、滑块；2253、解锁拉环。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”“纵”、“横”、“竖”、“前”、“后”等指示的方位和位置关系为基于附图主视图所示的方位和位置关系，仅为了描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1和图7所示，本实用新型包括电子控制模块10，电子控制模块10包括MCU低功耗控制器11、宽温锂电池12、电源管理模块13、无线通信模块14、电机驱动模块15、唤醒模块16和多轴加速度计17；

MCU低功耗控制器11分别与电源管理模块13、无线通信模块14、电机驱动模块15和多轴加速度计17电性连接，宽温锂电池12与电源管理模块13电性连接，唤醒模块16分别与电源管理模块13和MCU低功耗控制器11电性连接；

唤醒模块16包括磁性开关161，磁性开关161通过外部磁性元件导通闭合，启动电源管理模块13并传递信号至MCU低功耗控制器11。

其中，电源管理模块13包括调压模块131和电池电量检测模块132，调压模块131分别与宽温锂电池12和MCU低功耗控制器11电性连接，电池电量检测模块132与宽温锂电池12电性连接。

如图2和图3所示，主电源VDD3V3通过外部磁性把手唤醒，磁性开关连接到“WAKWUP”，磁性把手靠近时，磁性开关闭合，三极管Q3导通，使POWER-EN信号拉高，从而使主电源VDD3V3有输出。信号SYS_WAKWUP 连接到MCU，当VDD3V3有输出时，MCU开始工作，通过判断SYS_WAKWUP信号状态知道唤醒来源。

如图4所示，MCU通过VDD3V3和VBAT两个通道供电，休眠状态时，主电源VDD3V3关断，由VBAT供电，系统被唤醒后，主电源VDD3V3开始供电，VBAT保持。

其中，无线通讯模块14采用NB-IOT的通讯技术，将井盖的井盖锁状态、锁杆状态、电池电量、倾角和振动信号传至服务器，无线通讯模块14可与授权的APP通信。

如图5所示，蓝牙模块通过低功耗串口（LPUART-TX，LPUART-RX）和MCU连接，当电子井盖唤醒后，蓝牙模块开始广播，此时用户可以通过电子井盖专用APP进行连接、控制，连接前需要先取得电子井盖授权，电子井盖只允许授权的APP通过蓝牙连接、控制。

其中，多轴加速度计17检测多方位的运动加速度数值并传递信号至MCU低功耗控制器11。

如图6所示，三轴加速度计通过IIC2（IIC2_SCL，IIC2_SDA）、3g-INT1、3g-INT2和MCU连接，MCU通过IIC2设置三轴加速度计检测阈值，及读取三种加速度计检测值；三轴加速度计检测到倾斜、振动后，通过中断信号3g-INT1、3g-INT2使能主电源VDD3V3，同时给MCU。电子井盖受到振动、冲击，并超过设定阈值时，电子井盖会从休眠模式进入允许模式，判断当前状态，并将信息上报给管理平台。管理平台通知到工作人员，也可以通过APP通知到具体负责人到现场核查处理。

如图7-9所示，电子井盖还包括井盖本体模块20，电子控制模块10与井盖本体模块20固定连接，井盖本体模块20包括井盖本体组件21和锁体组件22，井盖本体组件21与锁体组件22通过螺钉23固定连接，井盖本体组件21包括井盖本体211、提手212和开启锁组件213，提手212成对且对称固定连接在井盖本体211上，开启锁组件213包括锁轮轴2131和凸轮轴2132，锁轮轴2131与井盖本体211的锁轮孔转动连接，凸轮轴2132与锁轮轴2131固定连接，锁体组件22与井壁体滑动连接。

如图10所示，锁体组件22包括箱体221、传动组件222、锁杆223、锁杆限位体224和应急开启组件225，箱体221与井盖本体211通过螺钉固定连接，传动组件222固定连接在箱体221上，锁杆223滑动连接在箱体221上，锁杆限位体224固定连接在井盖本体211上，锁杆限位体224设有通孔与锁杆223配合，应急开启组件225连接在锁杆223上。

其中，传动组件222包括驱动电机2221、联轴节2222、转轴2223、齿轮2224和齿条2225，驱动电机2221固定连接在箱体221内部，转轴2223与驱动电机2221输出轴通过联轴节2222固定连接，齿轮2224固定连接在转轴2223上，齿条2225与齿轮2224啮合，齿条2225一端设有推板2226。

其中，电机驱动模块15分别与MCU低功耗控制器11和驱动电机2221电性连接。

其中，锁杆223为两个且对称分布，锁杆223为U形， U形锁杆开口端设置在外侧，连接端为平板2231，所述两个平板2231之间设置有弹簧2232，所述锁杆223相应于推板2226处设置有挡板2233。

其中，应急开启组件225包括拉杆2251、滑块2252和解锁拉环2253，拉杆2251为两个，其中一端与两个锁杆223铰接，另一端与滑块2252铰接，滑块2252滑动连接在箱体221上，解锁拉环2253与滑块2252固定连接，凸轮轴2132与解锁拉环2253配合。

本实用新型的工作原理如下：

1、本实用新型中，电子井盖有3种工作模式：运行、待命和休眠，当井盖执行任务时为运行状态；当任务执行完还未进入休眠状态时，系统工作在待命模式；在休眠模式下，除了唤醒模块和多轴加速度计外，其余模块均进入休眠模式，除了定时唤醒和异常情况唤醒外，需要磁性工具唤醒，才能进入工作状态；

2、本实用新型中，电源管理模块的调压模块可以将宽范围的电池电压稳定在MCU工作电压范围内，同时保护后端敏感电路不受电源输入影响，系统进入休眠时，电源管理模块会关闭主电源通道，启动备用通道，系统电流低到小于10微安培；

3、本实用新型中，井盖被磁性工具唤醒后，通过NB-Iot与管理平台连接，将井盖当前状态（井盖锁状态，锁杆状态，电池电量，倾角，振动等信息）上传到管理平台，同时井盖可以接收管理平台下发的控制命令；井盖被唤醒后，同时可以和授权APP通信，实现APP对井盖控制、解锁；

4、本实用新型中，当井盖检测到振动，倾斜或位移时，井盖自动唤醒，并判断当前状态，同时通过无线通信上报到管理平台，并通过APP告知工作人员进行核查处理；

5、本实用新型中，电子控制模块处于执行状态时，电机驱动模块传递信号给驱动电机开启，使电机正转或反转，带动齿轮旋转，从而带动齿条前后移动，因而带动固定在齿条上的推板前后移动，而推板与锁杆上的挡板配合，最后带动锁杆前后移动，从而实现开或关锁。

6、本实用新型中，手动开启井盖时，外部开启锁组件设置在井盖上，通过专用钥匙转动锁轮轴和凸轮轴，凸轮轴与应急解锁拉环配合，在凸轮轴转动时拉动应急解锁拉环，带动拉杆向中心移动，从而带动铰接在其上的锁杆向中心移动，实现开锁动作；内部开启时，只需要手动拉动应急解锁拉环，拉动拉杆，带动锁杆向井盖中心移动，脱开井壁体，从而实现应急开锁。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，包括电子控制模块，所述电子控制模块包括MCU低功耗控制器、宽温锂电池、电源管理模块、无线通信模块、电机驱动模块、唤醒模块和多轴加速度计；

所述MCU低功耗控制器分别与电源管理模块、无线通信模块、电机驱动模块和多轴加速度计电性连接，所述宽温锂电池与电源管理模块电性连接，所述唤醒模块分别与电源管理模块和MCU低功耗控制器电性连接；

所述唤醒模块包括磁性开关，所述磁性开关通过外部磁性元件导通闭合。

2.根据权利要求1所述的一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，所述电源管理模块包括调压模块和电池电量检测模块，所述调压模块分别与宽温锂电池和MCU低功耗控制器电性连接，所述电池电量检测模块分别与无线通信模块和宽温锂电池电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，还包括井盖本体模块，所述电子控制模块与井盖本体模块固定连接，所述井盖本体模块包括井盖本体组件和锁体组件，所述井盖本体组件与锁体组件通过螺钉固定连接，所述井盖本体组件包括井盖本体、提手和开启锁组件，所述提手成对且对称固定连接在井盖本体上，所述开启锁组件包括锁轮轴和凸轮轴，所述锁轮轴与井盖本体的锁轮孔转动连接，所述凸轮轴与锁轮轴固定连接，所述锁体组件与井壁体滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，所述锁体组件包括箱体、传动组件、锁杆、锁杆限位体和应急开启组件，所述箱体与井盖本体通过螺钉固定连接，所述传动组件固定连接在箱体上，所述锁杆滑动连接在箱体上，所述锁杆限位体固定连接在井盖本体上，所述锁杆限位体设有通孔与锁杆配合，所述应急开启组件连接在锁杆上。

5.根据权利要求4所述的一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，所述传动组件包括驱动电机、联轴节、转轴、齿轮和齿条，所述驱动电机固定连接在箱体内部，所述转轴与驱动电机输出轴通过联轴节固定连接，所述齿轮固定连接在转轴上，所述齿条与齿轮啮合，所述齿条一端设有推板。

6.根据权利要求5所述的一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，所述电机驱动模块分别与MCU低功耗控制器和驱动电机电性连接。

7.根据权利要求4所述的一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，所述锁杆为两个且对称分布，所述锁杆为U形，所述U形锁杆开口端设置在外侧，连接端为平板，所述两个平板之间设置有弹簧，所述锁杆相应于推板处设置有挡板。

8.根据权利要求4所述的一种无线低功耗电子井盖，其特征在于，所述应急开启组件包括拉杆、滑块和解锁拉环，所述拉杆为两个，其中一端与两个锁杆铰接，另一端与滑块铰接，所述滑块滑动连接在箱体上，所述解锁拉环与滑块固定连接，所述凸轮轴与解锁拉环配合。

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