自供电式防爆下水道井盖的制作方法

本实用新型涉及城市管道安全技术领域，具体地说，是一种自供电式防爆下水道井盖。

背景技术：

在现代城市中，为了排除污水和雨水，而在城市设置下水道，进行城市规划。

但是由于下水道相对密封，大量的城市垃圾流入到下水道会产生沼气，且由于下水道特殊的密封结构，导致沼气增多，沼气浓度不断增大，气压随之加强，当下水道沼气达到一定浓度时，遇到明火或者火花时，将会发生爆炸，由于下水道贯通整个城市，一旦某处发生爆炸，则与该下水道连通的下水道也会受到牵连，均有可能发生爆炸，涉及范围广，危害大，安全性能低，对人们的生命财产安全存在极大的威胁。

针对上述问题，人们常采用在下水道内设置沼气检测装置来实现检测，例如设置甲烷传感器，但是仍然存在很多问题：第一，由于下水道环境恶劣，沼气检测装置容易发生损坏，造成检测结果误差大，可靠性差；第二，沼气检测装置需要实时供电，而下水道涉及范围广，沼气检测装置的供电线路复杂，供电困难；第三，当沼气检测装置发生损坏时，人们无法检测到，并且由于沼气检测装置设置位置不定，导致沼气检测装置维护更换困难。

综上所述，现有的下水道安全管理还存在一些不足之处，无法满足人们对城市安全的要求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出一种自供电式防爆下水道井盖，实现自供电方式，对下水道气压数据进行检测和采集，运行可靠，使用方便，安全性能高，维护更换方便。

为达到上述目的，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种自供电式防爆下水道井盖，包括井盖本体，其关键在于：在所述井盖本体的下端面上设置有气压检测装置，所述气压检测装置与气压信号处理控制模块连接，所述井盖本体的外露面上设置有自供电模块，所述自供电模块与所述气压检测装置、气压信号处理控制模块连接。

通过上述设计，自供电模块通过采集人们对井盖的压力，经压力转换成电能，向气压检测装置和气压信号处理控制模块供电，节约能源；气压检测装置设置在井盖本体的下端面上，不易与其他机构发生碰撞，也不易受到环境的影响，安全可靠，不易损坏；气压信号稳定可靠，检测数据准确。

进一步描述，所述气压检测装置包括筒状检测机构，所述筒状检测机构竖向设置在下水道井内，且所述筒状检测机构的一端与所述井盖本体的下端面连接，在所述筒状检测机构的筒腔内从上至下依次设置有压力传感器、弹簧和推动块，所述压力传感器经所述弹簧与所述推动块连接，且所述推动块紧贴所述筒状检测机构内壁。

采用上述方案，推动块设置在筒状检测机构内，推动块受到其他环境影响小，当气压增大时，在大气压的作用下，推动块向上运动，同时弹簧压缩，致使压力传感器检测到压力。整个结构简单易懂，检测成本低。

再进一步描述，在所述筒状检测机构筒壁内设置有泄压孔，所述泄压孔一端穿过所述井盖本体与外界相通，所述泄压孔的另一端穿出所述筒状检测机构的内壁形成泄压口，所述泄压口开设在所述推动块自然垂下所在位置的上部。

采用上述方案，当下水道气压过大，推动快向上运动一定距离时，则下水道中的气体可通过泄压孔向外排出，以减小下水道中的气压，减小下水道不安全因素。

再进一步描述，所述气压信号处理控制模块包括压力信号处理电路和控制器，所述压力传感器经所述压力信号处理电路与所述控制器连接。

压力传感器检测到的气压经过压力信号处理电路处理后，时信号更加准确和稳定，并且控制器可采集气压信号，进行进一步处理，提示人们下水道气压是否处于安全范围内，提高了下水道气压检测的可靠性。

再进一步描述，所述压力信号处理电路包括第一运算放大器U1，所述第一运算放大器U1的同相输入端经第一电阻R1与所述压力传感器连接，所述压力传感器与所述第一电阻R1的公共端分别经第二电阻R2和第一电容C1接地，所述第一运算放大器U1的反相输入端依次经第三电阻R3、第二电容C2接地；所述第一运算放大器U1输出端分别经第四电阻R4、第三电容C3与所述第一运算放大器U1的反相输入端连接；

所述第一运算放大器U1的输出端依次经第四电容C4、第五电阻R5与第二运算放大器U2的反相输入端连接，所述第二运算放大器U2的同相输入端分别经第五电容C5和第六电阻R6接地，所述第二运算放大器U2的输出端分别经第七电阻R7、第六电容C6与所述第二运算放大器U2反相输入端连接；

所述第二运算放大器U2的输出端依次经第八电阻R8、第九电阻R9与第三运算放大器U3的反相输入端连接，所述第三运算放大器U3的反相输入端还经第七电容C7接地，所述第三运算放大器U3的输出端经第八电容C8与所述第八电阻R8、第九电阻R9的公共端连接，所述第三运算放大器U3的输出端还与所述第三运算放大器U3的同相输入端连接，所述第三运算放大器U3的输出端还经第十电阻R10与模数转换模块的模拟信号输入端连接，所述模数转换模块的数字信号输出端与所述控制器连接。

采用上述方案，通过第一运算放大器U1、第二运算放大器U2对检测的压力信号进行放大，通过第三运算放大器U3实现压力信号滤波，得到更加稳定可靠的信号，使检测更加可靠和准确。

再进一步描述，所述控制器上连接有报警装置、显示装置、远程传送装置。

当检测到气压时，显示装置可实时显示，便于工作人员观察，当气压过高时，工作人员不宜下到下水道下，以免发生安全事故，当气压过高时，报警装置可实现实时报警，提示人们注意安全，且避免明火靠近，远程传送装置可将信号远程传送，实现远程监测。

再进一步描述，所述自供电模块包括依次连接的发电模块、储能模块和供电控制模块。

当有人对设有发电模块的井盖本体施加外力时，发电模块将压力转换成电能，实现自供电，节约能源，经济环保。

再进一步描述，所述发电模块包括和压电薄膜，所述压电薄膜的两侧设置有上齿面层和下齿面层，所述上齿面层和下齿面层的齿面朝向所述压电薄膜，且所述上齿面层和下齿面层的齿条交替设置，所述上齿面层上还覆盖有绝缘保护层，所述压电薄膜与所述储能模块连接。

当有人踩压井盖本体时，上齿面层和下齿面层同时对压电薄膜施加外力，使压电薄膜获得更大更集中的外力作用，使压电薄膜将压力转换成电能，转换效果好，经济适用，节能环保。

本实用新型的有益效果：实时对下水道气压数据进行检测、采集和处理，同时采用自供电方式，向气压检测装置和气压信号处理控制模块供电，经济节能，供电方便；气压检测装置使用寿命长，更换和维护方便，气压信号处理控制模块信号处理得到的信号稳定精确，安全性能高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的压力信号处理电路图；

图3是本实用新型的气压信号处理控制框图；

图4是本实用新型的自供电控制框图；

图5是本实用新型的发电模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

从图1可以看出，一种自供电式防爆下水道井盖，包括井盖本体1，其特征在于：在所述井盖本体1的下端面上设置有气压检测装置2，所述气压检测装置2与气压信号处理控制模块3连接，所述井盖本体1的外露面上设置有自供电模块4，所述自供电模块4与所述气压检测装置2、气压信号处理控制模块3连接。

其中，从图1还可以看出，所述气压检测装置2包括筒状检测机构21，所述筒状检测机构21竖向设置在下水道井内，且所述筒状检测机构21的一端与所述井盖本体1的下端面连接，在所述筒状检测机构21的筒腔内从上至下依次设置有压力传感器22、弹簧23和推动块24，所述压力传感器22经所述弹簧23与所述推动块24连接，且所述推动块24紧贴所述筒状检测机构21内壁。

从图1还可以看出，在所述筒状检测机构21筒壁内设置有泄压孔25，所述泄压孔25一端穿过所述井盖本体1与外界相通，所述泄压孔25的另一端穿出所述筒状检测机构21的内壁形成泄压口，所述泄压口开设在所述推动块24自然垂下所在位置的上部。

在本实施例中，所述气压信号处理控制模块3包括压力信号处理电路31和控制器32，所述压力传感器22经所述压力信号处理电路31与所述控制器32连接。

从图2可以看出，所述压力信号处理电路31包括第一运算放大器U1，所述第一运算放大器U1的同相输入端经第一电阻R1与所述压力传感器22连接，所述压力传感器22与所述第一电阻R1的公共端分别经第二电阻R2和第一电容C1接地，所述第一运算放大器U1的反相输入端依次经第三电阻R3、第二电容C2接地；所述第一运算放大器U1输出端分别经第四电阻R4、第三电容C3与所述第一运算放大器U1的反相输入端连接；

所述第一运算放大器U1的输出端依次经第四电容C4、第五电阻R5与第二运算放大器U2的反相输入端连接，所述第二运算放大器U2的同相输入端分别经第五电容C5和第六电阻R6接地，所述第二运算放大器U2的输出端分别经第七电阻R7、第六电容C6与所述第二运算放大器U2反相输入端连接；

所述第二运算放大器U2的输出端依次经第八电阻R8、第九电阻R9与第三运算放大器U3的反相输入端连接，所述第三运算放大器U3的反相输入端还经第七电容C7接地，所述第三运算放大器U3的输出端经第八电容C8与所述第八电阻R8、第九电阻R9的公共端连接，所述第三运算放大器U3的输出端还与所述第三运算放大器U3的同相输入端连接，所述第三运算放大器U3的输出端还经第十电阻R10与模数转换模块的模拟信号输入端连接，所述模数转换模块的数字信号输出端与所述控制器连接。

从图3可以看出，所述控制器上连接有报警装置、显示装置、远程传送装置。

从图4可以看出，所述自供电模块4包括依次连接的发电模块41、储能模块42和供电控制模块43。

从图5可以看出，所述发电模块41包括和压电薄膜41a，所述压电薄膜41a的两侧设置有上齿面层41b和下齿面层41c，所述上齿面层41b和下齿面层41c的齿面朝向所述压电薄膜41a，且所述上齿面层41b和下齿面层41c的齿条交替设置，所述上齿面层41b上还覆盖有绝缘保护层41d，所述压电薄膜41a与所述储能模块42连接。

本实用新型的工作原理：

当人们行走在下水道井盖上，会对设置在井盖本体上的自供电模块4施加压力，发电模块41的压电薄膜41a采集到压力后，将动能转换成电能，向气压检测装置2与气压信号处理控制模块3供电。

当下水道气压增大，推动块24在气压的作用下向上运动，同时，弹簧23收到挤压收缩，使设置在弹簧23顶端的压力传感器22采集到压力信号，该压力信号经气压信号处理控制模块3的压力信号处理电路31处理后传送至控制器32，控制器32将检测的压力信号通过显示装置显示出来，并且可将压力信号通过远程传送装置传送至远处，便于远程控制。

当气压过大时，推动块24向上运动距离大，当运动到高于泄压孔25的入口处时，泄压孔25可实现排出部分气体，以达到减小下水道气压的作用。

在本实施例中，供电控制模块43还与正常供电线路连接，以防止自供电模块4供电不足的情况，提高整个气压检测装置的可靠性，永不断电。