一种基于物联网的警示桩及其方法与流程

1.本发明属于地下管网标识技术领域，具体而言，涉及一种基于物 联网的警示桩及其方法。


背景技术：

2.近年来，城市燃气管网因第三方破坏或自然灾害引起的管道泄 漏、爆炸等事故层出不穷，给人民生命财产安全及燃气运营行业造成 巨大损失。为解决这一难题，自2013年3月以来，燃气管网行业相 关主管部门先后发布了一系列政策性文件，明确要求加强城市输油气 设施建设并作为智慧城市、智慧管网建设的重点任务。所谓智慧燃气 管网。即利用现代物联网技术、北斗技术3dgis技术及智能传感感 知技术，对管网运行实时全天候在线监测。
3.油气管网是城市的“血管”和“神经”，是城市的生命线。加强 油气管线的安全运行监控管理，采取有效科技手段，建设功能、设施 完善的油气安全运行体系势在必行。
4.现有的标识桩监控力度不足，监测效率地下，导致地下管线采集 的数据有限，难以获得地下管线的工况以及周围开挖等信息，也使得 标识桩易丢失。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种基于物联网的警示桩及其方法，其目的 在于解决现有的标识桩监控力度不足，监测效率地下，导致地下管线 采集的数据有限，难以获得地下管线的工况以及周围开挖等信息，也 使得标识桩易丢失的问题。
6.鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
7.一种基于物联网的警示桩，包括：
8.标识桩，所述标识桩的内部呈中空结构，所述标识桩的表面开设 有两两对称的安装面；
9.固定支撑装置，所述固定支撑装置两两对称的分布于所述安装面 上；
10.监测装置，所述监测装置设置于所述标识桩的内部，所述监测装 置用于对地埋管线进行标识，并实时监测地埋管线周围的情况，并将 采集的数据实时发送至监控指挥中心；
11.其中，所述监测装置包括内套桶、蓄电池、工控电路板、密封圈 和密封盖，所所述蓄电池设置于所述内套桶的内部，所述工控电路板 设置于所述蓄电池的上方，所述内套桶的顶部螺纹连接有所述密封盖， 所述密封盖与所述内套桶之间设置有所述密封圈。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述标识桩的上方还设置有太 阳能电源件，所述太阳能电源件包括支撑座、调节耳、调节板、固定 板和光伏板，所述支撑座固定连接在所述标识桩的顶部，所述支撑座 上固定连接有所述调节耳，所述调节耳上转动连接有所述调节板，所 述调节板的一侧固定连接有所述固定板，所述固定板的一侧固定连接 有所述光伏板。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述固定支撑装置包括安装板、 第一固定支架、第二固定支架、支撑板和限位把手，所述第一固定支 架和所述第二固定支架均呈u形结构，所述安装板的顶部固定连接 有所述第一固定支架，所述第一固定支架的两侧均开设有滑槽，所述 第一固定支架的一端通过第一销轴转动连接有所述第二固定支架，所 述第二固定支架的两侧通过第二销轴转动连接有两个所述支撑板，两 个所述支撑板的另一端通过第三销轴与所述滑槽滑动连接，且所述第 三销轴与所述第三销轴转动连接，所述第一固定支架位于所述第三销 轴的前侧通过转轴转动连接有所述限位把手，且位于所述滑槽的上方。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述第一固定支架的两侧均开 设有适配槽，且位于所述第三销轴的后侧，所述适配槽与所述第二销 轴适配。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述第二固定支架与所述第一 固定支架垂直时，所述限位把手可与所述第三销轴紧密抵接。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述内套桶的底部至少设置有 用于安装所述蓄电池的四个电池容纳腔，四个所述电池容纳腔之间设 置有限位支撑架，所述限位支撑架的顶部通过螺栓固定连接有用于对 所述蓄电池进行限位的限位挡片，所述内套桶的底部设置有至少一个 电缆接口，所述电缆接口螺纹连接有电缆接头，所述内套桶的两侧开 设有容置腔，所述工控电路板通过螺栓固定连接在两个所述容置腔的 上方，其一所述容置腔的内部设置有第一电路板，所述第一电路板上 分别安装有微处理器和甲烷浓度传感器。
17.作为本发明的一种优选技术方案，所述蓄电池通过电缆与所述电 缆接口电连接，所述电缆接头通过电缆分别与所述第一电路板和所述 工控电路板电连接，两个所述容置腔的内部均设置有防尘罩，所述防 尘罩的一侧设置有与所述电缆适配的弧面。
18.作为本发明的一种优选技术方案，所述工控电路板上分别安装有 工控处理器、通信芯片、温度传感器、湿度传感器、位移传感器、振 动传感器和倾角传感器。
19.作为本发明的一种优选技术方案，所述内套桶的表面套设有外套 桶，所述外套桶的表面开设有多个透气孔。
20.另一方面，本发明提供一种基于物联网的警示桩的工作方法，包 括以下步骤：
21.s1，标识桩安装：对地埋管线沿线等间距开挖多个t形预埋坑， 将固定支撑装置下方部分放入接近地埋管线的预埋坑内，固定支撑装 置位于接近路面的预埋坑，同时下压第一固定支架，第三销轴朝标识 桩方向滑动并到达滑槽的末端，使第二固定支架与第一固定支架形成 垂直，并向上抬起限位把手使其尾端与第三销轴紧密抵接；
22.s2，实时监测地埋管线：温度传感器、湿度传感器、位移传感器、 甲烷浓度传感器、振动传感器和倾角传感器分别监测地埋管线周围的 情况，并将各项监测数据通过通信芯片实时反馈于监控指挥中心。
23.相对于现有技术，本发明的有益效果是：
24.(1)通过设置的固定支撑装置，对于标识桩在施工的过程中， 方便使标识桩保持平衡，也便于快速施工，有效的保证了工期。
25.(2)通过设置的监测装置，通过各传感器实时监测地下管线以 及地下管线周围的各项变化数据，并将各项变化数据回传到监控智慧 中心，维护人员确定管线位置，了解管线实时状态；从而提高应急能 力，及时排除地下管线以及地下管线周围设施存在的安全隐
患，推进 地下管线设施生命周期以及提供全面的信息辅助决策。
26.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发 明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明 的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的 具体实施方式。
附图说明
27.图1是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的立体图；
28.图2是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的太阳能电源 件结构示意图；
29.图3是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的固定支撑装 置结构示意图；
30.图4是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的监测装置立 体图；
31.图5是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的监测装置部 分爆炸图；
32.图6是图5的装配图；
33.图7是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的内套桶结构 示意图；
34.图8是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的工控电路板 结构示意图；
35.图9是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的通信连接图；
36.图10是本发明所公开的一种基于物联网的警示桩的加工方法的 工作流程图。
37.附图标记说明：100、标识桩；110、安装面；120、太阳能电源 件；121、支撑座；122、调节耳；123、调节板；124、固定板；125、 光伏板；200、固定支撑装置；210、安装板；220、第一固定支架； 221、滑槽；222、适配槽；223、第一销轴；230、第二固定支架；240、 支撑板；241、第二销轴；242、第三销轴；250、限位把手；300、监 测装置；310、内套桶；311、电池容纳腔；312、限位支撑架；313、 电池挡片；314、电缆接口；315、电缆接头；316、容置腔；317、第 一电路板；3171、微处理器；3172、甲烷浓度传感器；318、防尘罩； 320、蓄电池；330、工控电路板；331、工控处理器；332、通信芯片； 333、温度传感器；334、湿度传感器；335、位移传感器；336、振动 传感器；337、倾角传感器；338、定位芯片；340、密封圈；350、密 封盖；360、外套桶；361、透气孔。
具体实施方式
38.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将 结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方 式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式， 都属于本发明保护的范围。
39.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非 旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施 方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创 造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范 围。
40.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。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、
ꢀ“
横向”、“长度”、“宽
度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、
ꢀ“
后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、
ꢀ“
内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系 为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化 描述，而不是指示或暗示所指的设备或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发明的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为 指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此， 限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者 更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以 上，除非另有明确具体的限定。
43.实施例一
44.参照附图1～9所示，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网 的警示桩，包括标识桩100、固定支撑装置200和监测装置300；
45.标识桩100的内部呈中空结构，标识桩100的表面开设有两两对 称的安装面110；固定支撑装置200两两对称的分布于安装面110上； 监测装置300设置于标识桩100的内部，监测装置300用于对地埋管 线进行标识，并实时监测地埋管线周围的情况，并将采集的数据实时 发送至监控指挥中心。
46.参照附图2所示，标识桩100的上方还设置有太阳能电源件120， 太阳能电源件120包括支撑座121、调节耳122、调节板123、固定 板124和光伏板125，支撑座121固定连接在标识桩100的顶部，支 撑座121上固定连接有调节耳122，调节耳122上转动连接有调节板 123，调节板123的一侧固定连接有固定板124，固定板124的一侧 固定连接有光伏板125。
47.根据本实施例中，当有太阳光强烈时，光伏板125为标识桩的电 子元器件提供电源支持；当太阳光较弱时，则使用蓄电池320为标识 桩100的电子元器件提供电源支持。当然，在光伏板125的安装过程 中，根据场地的因素，为了使光伏板125达到接收太阳光更好的角度， 通过调节板123可与调节耳122调节光伏板125的角度，完成后使用 螺栓紧固。
48.具体的，参照附图3所示，固定支撑装置200包括安装板210、 第一固定支架220、第二固定支架230、支撑板240和限位把手250， 第一固定支架220和第二固定支架230均呈u形结构，安装板210 的顶部固定连接有第一固定支架220，第一固定支架220的两侧均开 设有滑槽221，第一固定支架220的一端通过第一销轴223转动连接 有第二固定支架230，第二固定支架230的两侧通过第二销轴241转 动连接有两个支撑板240，两个支撑板240的另一端通过第三销轴242 与滑槽221滑动连接，且第三销轴242与第三销轴242转动连接，第 一固定支架220位于第三销轴242的前侧通过转轴转动连接有限位把 手250，且位于滑槽221的上方。
49.根据本实施例中，第二固定支架230通过螺栓与安装面110固定， 在沿线安装时，施工人员下压第一固定支架220，使支撑板240另一 端的第三销轴242沿滑槽221朝标识桩100方向滑动并到达滑槽221 的末端，而第二固定支架230与第一固定支架220形成垂直状态，两 个支撑板240以第一固定支架220作为参照物，与第一固定支架220 形成一定度数的夹角，两个支撑板240对第一固定支架220构成支撑 作用。为了使标识桩100在接近路面的预埋坑中保持平衡，第一固定 支架220能够在接近路面的预埋坑中起到支撑作用，此时施工人员上 提限位把手250使限位把手250的尾端与第三销轴242紧密抵接。
50.另外，为了使第一固定支架220与第二固定支架230更好的折叠， 第一固定支架
220和第二固定支架230在加工过程中，第二固定支架 230的u形槽应当大于第一固定支架220的u形槽。
51.进一步的，第一固定支架220的两侧均开设有适配槽222，且位 于第三销轴242的后侧，适配槽222与第二销轴241适配。
52.第二固定支架230与第一固定支架220垂直时，限位把手250 可与第三销轴242紧密抵接。可使第一固定支架220能够在接近路面 的预埋坑中不至于因重力而使第一固定支架220复位回到第二固定 支架230的u形槽中。
53.具体的，参照附图4～6所示，监测装置300包括内套桶310、蓄 电池320、工控电路板330、密封圈340和密封盖350，所蓄电池320 设置于内套桶310的内部，工控电路板330设置于蓄电池320的上方， 内套桶310的顶部螺纹连接有密封盖350，密封盖350与内套桶310 之间设置有密封圈340。
54.根据本实施例中，蓄电池320为第一电路板317、微处理器3171、 工控电路板330、工控处理器331、通信芯片332以及各传感器提供 电源；内套桶310通过密封圈340和密封盖350将内套桶310的开口 部形成密封，能够避免土壤向内套桶310内渗透水分，并能够有效的 延长电子元器件的寿命。
55.优选地，蓄电池320采用石墨烯锂电池，可保证蓄电池320的续 航能力，为各电子元器件提供充足的电源支持。
56.并且，内套桶310采用abs工程塑料注塑成型，abs工程塑料 是十分坚硬的材料，能够提高内套桶310的抗压能力；abs工程塑 料还具有不易燃烧的特点，可提高内套桶310的防火能力，进一步避 免电子元器件损坏造成经济损失。
57.进一步的，参照附图7所示，内套桶310的底部至少设置有用于 安装蓄电池320的四个电池容纳腔311，四个电池容纳腔311之间设 置有限位支撑架312，限位支撑架312的顶部通过螺栓固定连接有用 于对蓄电池320进行限位的电池挡片313，内套桶310的底部设置有 至少一个电缆接口314，电缆接口314螺纹连接有电缆接头315，内 套桶310的两侧开设有容置腔316，工控电路板330通过螺栓固定连 接在两个容置腔316的上方，其一容置腔316的内部设置有第一电路 板317，第一电路板317上分别安装有微处理器3171和甲烷浓度传 感器3172。
58.根据本实施例中，甲烷浓度传感器3172用于监测地埋管线的甲 烷浓度变化参数，通过微处理器3171预设值对甲烷浓度变化参数判 断地埋管线是否漏气。
59.蓄电池320通过电缆与电缆接口314电连接，电缆接头315通过 电缆分别与第一电路板317和工控电路板330电连接，两个容置腔 316的内部均设置有防尘罩318，防尘罩318的一侧设置有与电缆适 配的弧面。
60.防尘罩318卡设在容置腔316内，其弧面可供电缆穿过为第一电 路板317供电；同时防尘罩318可阻挡灰尘进入容置腔316中，也避 免了第一电路板317、微处理器3171和甲烷浓度传感器3172因积累 灰尘而引发火灾。
61.参照附图8和9所示，工控电路板330上分别安装有工控处理器 331、通信芯片332、温度传感器333、湿度传感器334、位移传感器 335、振动传感器336、倾角传感器337和定位芯片338。
62.温度传感器333用于监测地埋管线的温度变化数据，通过工控处 理器331预设值
对温度变化数据判断地埋管线是否发生火灾；湿度传 感器334用于监测地埋管线的湿度变化数据，通过工控处理器331 预设值对湿度变化数据判断地埋管线是否发生泄漏；位移传感器335 用于监测地埋管线的位移变化数据，通过工控处理器331预设值对位 移变化数据判断标识桩100是否被偷盗；振动传感器336和倾角传感 器337分别用于监测地埋管线的振动变化数据和倾斜变化数据，通过 工控处理器331预设值对振动变化数据和倾斜变化数据判断地埋管 线是否被挖掘。
63.并且，各传感器采集的数据还通过通信芯片332反馈于监控指挥 中心，而工控处理器331判断各数据超出预设值范围时通过通信芯片 332向监控指挥中心发出预警，同时定位芯片338通过通信芯片332 向监控指挥中心发送位置信息，便于监控指挥中心快速锁定故障位置， 能够及时排除地埋管线以及周围设施的安全隐患。
64.参照附图9所示，甲烷浓度传感器3172与微处理器3171通信连 接，微处理器3171和工控处理器331通信相连，通信芯片332和工 控处理器331通信相连，温度传感器333、湿度传感器334、位移传 感器335、振动传感器336、倾角传感器337和定位芯片338均与工 控处理器331通信连接。
65.需要说明的是，通信芯片332采用nb
‑
lot、lora、3g、4g 或5g任一种进行无线通信；定位芯片338采用北斗卫星定位系统 bds进行定位。
66.而且，内套桶310的表面套设有外套桶360，外套桶360的表面 开设有多个透气孔361。外套筒对内套桶310进一步起到保护作用， 表面的多个透气孔361便于各传感器采集数据。
67.实施例二
68.参照附图10所示，本发明实施例另提供的一种基于物联网的警 示桩的工作方法，包括以下步骤：
69.s1，标识桩安装：对地埋管线沿线等间距开挖多个t形预埋坑， 将固定支撑装置200下方部分放入接近地埋管线的预埋坑内，固定支 撑装置200位于接近路面的预埋坑，同时下压第一固定支架220，第 三销轴242朝标识桩100方向滑动并到达滑槽221的末端，使第二固 定支架230与第一固定支架220形成垂直，并向上抬起限位把手250 使其尾端与第三销轴242紧密抵接；
70.s2，实时监测地埋管线：温度传感器333、湿度传感器334、位 移传感器335、甲烷浓度传感器3172、振动传感器336和倾角传感器 337分别监测地埋管线周围的情况，并将各项监测数据通过通信芯片 332实时反馈于监控指挥中心。
71.本发明实施例是这样实现的，对地埋管线沿线等间距开挖多个t 形预埋坑，将固定支撑装置200下方部分放入接近地埋管线的预埋坑 内，固定支撑装置200位于接近路面的预埋坑，同时下压第一固定支 架220，第三销轴242朝标识桩100方向滑动并到达滑槽221的末端， 使第二固定支架230与第一固定支架220形成垂直，并向上抬起限位 把手250使其尾端与第三销轴242紧密抵接；温度传感器333用于监 测地埋管线的温度变化数据，通过工控处理器331预设值对温度变化 数据判断地埋管线是否发生火灾；湿度传感器334用于监测地埋管线 的湿度变化数据，通过工控处理器331预设值对湿度变化数据判断地 埋管线是否发生泄漏；位移传感器335用于监测地埋管线的位移变化 数据，通过工控处理器331预设值对位移变化数据判断标识桩100 是否被偷盗；振动传感器336和倾角传感器337分别用
于监测地埋管 线的振动变化数据和倾斜变化数据，通过工控处理器331预设值对振 动变化数据和倾斜变化数据判断地埋管线是否被挖掘；各传感器采集 的数据还通过通信芯片332反馈于监控指挥中心，而工控处理器331 判断各数据超出预设值范围时通过通信芯片332向监控指挥中心发 出预警，同时定位芯片338通过通信芯片332向监控指挥中心发送位 置信息，便于监控指挥中心快速锁定故障位置，能够及时排除地埋管 线以及周围设施的安全隐患。
72.需要说明的是，微处理器3171、甲烷浓度传感器3172、工控处 理器331、通信芯片332、温度传感器333、湿度传感器334、位移传 感器335、振动传感器336、倾角传感器337和定位芯片338的型号 规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采 用本领域现有技术，故不再详细赘述。
73.微处理器3171、甲烷浓度传感器3172、工控处理器331、通信 芯片332、温度传感器333、湿度传感器334、位移传感器335、振动 传感器336、倾角传感器337和定位芯片338的供电及其原理对本领 域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
74.以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对 于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。