PL224540B1 - Czujka do wykrywania zmian położenia elementów urządzeń, zwłaszcza pokryw studni kanalizacyjnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujka do wykrywania zmian położenia elementów urządzeń, zwłaszcza pokryw studni kanalizacyjnych, mająca zastosowanie w systemie nadzoru sieci w telekomunikacji, gazownictwie, ciepłownictwie, do zabezpieczania pokryw studni kanalizacyjnych i włazów.

Znane czujki magnetyczne stosowane w układzie zawierającym centralkę alarmową lub komputer obrazujący dane, składające się z magnesu trwałego i kontaktronu lub hallotronu, wymagają dość dokładnego wzajemnego pozycjonowania obu elementów zarówno w czasie montażu czujki, jak też w trakcie eksploatacji (np. przy zamykaniu studni), lub stosowania stosunkowo silnych magnesów, które mogą powodować namagnesowanie elementów metalowych włazu, a przez to pogorszyć skuteczność czujek. Wyłączniki mechaniczne jak np. ogólnie znane przełączniki drogowe, krańcowe, których konstrukcja bazuje na sztywnej lub elastycznej dźwigni są na ogół wrażliwe na uderzenia, które występują np. w czasie zamykania studni, gdy ciężka betonowa pokrywa jest nasuwana na studnię oraz na uszkodzenia w czasie wchodzenia do chronionego obiektu (w wąskim przejściu łatwo zaczepić o wystającą dźwignię i ją trwale odkształcić lub uszkodzić).

Wadą znanych, stosowanych dotychczas czujek jest to, że ze względu na trudne warunki pracy nie zapewniają wymaganej niezawodności i trwałości.

Znany z dokumentu D1 - nr WO2006127479A3 (DRAKE DAVID A.US; HADRONEX LLC, US; QUIST GREGORY M, US; Pub.31.05.2007 r.) wynalazek pt.: „A remote sensing and communication system” jest systemem wykrywania i zdalnego przekazywania i służy do: a) wczesnego wykrywania wycieków kanalizacyjnych spowodowanych nielegalnym zrzutem do kanalizacji smarów lub środków chemicznych z przedsiębiorstw produkcyjnych lub tłuszczów z przedsiębiorstw handlowych i przetwórstwa przemysłowego (zanieczyszczenia te są zabójcze dla biologicznych oczyszczalni ścieków, gdyż zabijają pożyteczne bakterie utylizujące organiczne składniki ścieków, b) do monitorowania problemów strukturalnych w rurach kanalizacyjnych, c) do umożliwienia wczesnej interwencji w przypadku „infiltracji i napływu”, które często występują w okresach wysokich opadów deszczu. Obecnie nie ma praktycznego systemu wczesnego ostrzegania w celu zapewnienia operatorom systemu umożliwiającego zapobieżenia wyciekom, zanim spowodują one rozległe skażenie środowiska. W systemie w ykrywania i zdalnego przekazywania znanym z dokumentu D1 zamontowane są dwa główne czujniki: czujnik przechyłu i czujnik przyspieszenia (akcelerometr), które mogą wykryć ruch pokrywy włazu z położenia spoczynkowego, oraz urządzenie ultradźwiękowe w zakresie, który wykrywa poziom wody w studzience kanalizacyjnej. Dodatkowo, układ optyczny, zestyk i przełącznik magnetyczny może być wykorzystany w celu wykrycia, czy pokrycie włazu zostało przeniesione lub otwarte. Wszystkie zasilania, łączności, elektronika, mikrokontrolerem i czujników są połączone w małym pudełku - obudowa 110, które jest umieszczone w studzience w taki sposób, że nie utrudnia otwarcie włazu lub wejścia do studzienki. Obudowa 110 jest zamontowana w studzience za pomocą wspornika montażowego, który jest przykręcony do pokrywy włazu, albo jest montowana bezpośrednio na pokrywie włazu śrubami lub przyklejona do pokrywy włazu materiałem epoksydowym. Obudowa 110 jest wystarczająco mała, aby była chroniona przed uderzeniami przez żebra 120. Jedynym połączeniem zewnętrznym do obu dowy jest antena 130, która jest połączona przez mały otwór, wywiercony w pokrywie włazu. Poprzez przewód antenowy 140 podłączony do obudowy 110 i do anteny zewnętrznej 130, przekazywane są p arametry do urządzeń komunikacji, takich jak telefon komórkowy, pager, osobisty asystent cyfrowy, lub komputer osobisty.

Znany z dokumentu D2 - nr US7002481B1 (TIMOTHT CRANE, US; Pub. 21.02.2006 r.) wynalazek pt.: „Monitoring system and metod” realizuje sposób i system monitorowania i obejmuje jedno lub więcej urządzeń monitorujących, umieszczone w studzienkach kanalizacyjnych systemu odprowadzającego ścieki, kanałach burzowych, etc., oraz zdalną stację monitorującą, która komunikuje się bezprzewodowo z nimi. Urządzenie do monitorowania może być zintegrowane w całość, łącznie z czujnikami, dwukierunkowym urządzeniem telemetrycznym, zasilaczem, procesorem, oraz sprzętem wspomagającym, przy czym wszystko znajduje się w zamkniętej, wodoodpornej obudowie. Urządzenie monitorujące monitoruje poziom wody, a pomiary i sprawozdania z pomiarów przesyłane są do stacji monitorującej, która analizuje dane i reaguje na komunikaty alertów, gdy wskazania poziomu wody wzrastają niebezpiecznie. Wartości progowe poziomu wody, mogą być zdalnie programowane za pomocą poleceń przekazywanych ze zdalnej stacji monitorującej.

Istota czujki do wykrywania zmian wzajemnego położenia elementów urządzeń, zwłaszcza pokryw studni kanalizacyjnych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że czujka składa się z po dPL 224 540 B1 stawy czujki połączonej z elementem sprężystym, a do elementu sprężystego, w pobliżu jego swobodnego końca, zamocowany jest czujnik zmian położenia, połączony z układem odczytu.

Korzystnym jest, gdy jako element sprężysty zastosowana jest sprężyna spiralna. Korzystnym jest, gdy jako czujnik zmian położenia zastosowany jest żyroskop. Korzystnym jest, gdy jako czujnik zmian położenia zastosowany jest akcelerometr.

Zaletą rozwiązania jest brak bezpośredniego oddziaływania między pokrywą studni a czujnikiem położenia, co powoduje, że może on być łatwo chroniony przed uszkodzeniem. Jednocześnie element czujki stykający się z pokrywą oraz narażony na różnego rodzaju uszkodzenia, np. w trakcie wchodzenia do studni lub jej zamykania, dzięki swojej sprężystości i podatności na odkształcenia jest odporny na uszkodzenia. Z konstrukcji czujki zostały także wyeliminowane styki elektryczne, które są jednym z najbardziej zawodnych elementów w obecnie użytkowanych rozwiązaniach. Ponadto, taka konstrukcja czujki umożliwia w łatwy sposób uzyskanie odporności na wilgoć, brudną wodę, solankę, zmiany temperatury, uderzenia, a sygnały z czujnika zmian położenia po obróbce przez komputer umożliwiają uzyskanie pełniejszej informacji o nadzorowanym obiekcie oraz wyeliminowanie fałszywych alarmów pod wpływem drgań gruntu lub pokrywy studni, a także różnego ułożenia pokrywy studni w ramie włazu.

Czujka może być wykorzystywana nie tylko do ochrony kablowej sieci telekomunikacyjnej przed nieupoważnionym dostępem skutkującym uszkodzeniami/kradzieżami wyposażenia sieci, ale także do ochrony sieci innego rodzaju np. gazowej czy ciepłowniczej.

Czujka do wykrywania zmian położenia mechanicznych elementów urządzeń, zwłaszcza pokryw studni kanalizacyjnych, według wynalazku, jest uwidoczniona w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat blokowy czujki.

Czujka do wykrywania zmian położenia elementów urządzeń, zwłaszcza pokryw studni kanalizacyjnych, według wynalazku składa się z mocowanej do ramy włazu studni podstawy czujki C oraz zamocowanego do niej elementu sprężystego B. Do elementu sprężystego B, w pobliżu jego swobodnej końcówki, zamocowany jest czujnik zmian położenia A, połączony kablem elastycznym z układem odczytu D, który następnie jest połączony poprzez standardowe złącze transmisji danych z komputerem E. Podstawa czujki C stanowi dement odniesienia i jest zamocowana do ramy włazu tak, aby po zamknięciu włazu element sprężysty B został w dowolny sposób odkształcony pod wpływem działania siły pionowej F1 i lub siły poziomej F2.

Odkształcenie to powoduje zmianę położenia czujnika zmian położenia A, która to zmiana jest miarą wzajemnego położenia elementów. Danymi otrzymywanymi z czujnika zmian położenia A mogą być np. zmiany prędkości lub przyspieszeń w czasie dla trzech osi układu współrzędnych lub zmiany współrzędnych w przestrzeni. Komputer E w sposób ciągły analizuje dane o zmianach położenia czujnika zmian położenia A otrzymywane z układu odczytu D po odpowiednim ich przetworzeniu i na tej podstawie sygnalizuje położenie nadzorowanego elementu, czyli np., kiedy właz studni jest zamknięty, a kiedy otwarty. Korzystnym jest, gdy jako element sprężysty (B) zastosowana jest sprężyna spiralna.

Korzystnym jest, gdy jako czujnik zmian położenia (A) zastosowany jest żyroskop lub akcelerometr.

Claims (4)

1. Czujka do wykrywania zmian położenia elementów urządzeń, zwłaszcza pokryw studni kanalizacyjnych, zawierająca czujnik reagujący na zmiany parametrów fizycznych elementów z nimi skojarzonych połączony z układem odczytu/monitorowania oraz urządzenie zdalnej komunikacji - komputer obrazujący dane, znamienna tym, że składa się z podstawy czujki (C) połączonej z elementem sprężystym (B), zaś do elementu sprężystego (B), w pobliżu jego swobodnej końcówki, zamocowany jest czujnik zmian położenia (A) połączony z układem odczytu (D).

2. Czujka według zastrz. 1, znamienna tym, że jako element sprężysty (B) zastosowana jest sprężyna spiralna.

3. Czujka według zastrz. 1 lub 2, znamienna tym, że jako czujnik zmian położenia (A) zastosowany jest żyroskop.

4. Czujka według zastrz. 1 lub 2, znamienna tym, że jako czujnik zmian położenia (A) zastosowany jest akcelerometr.