一种井盖传感器及沙井盖报警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种井盖传感器，包括强力磁钢以及封装在防水壳体内的霍尔传感器、单片机控制主板、传感器ZigBee模块和电池；强力磁钢吸附在沙井盖上，霍尔传感器在强力磁钢超出其磁感应范围时产生井盖开启报警信号，单片机控制主板将该井盖开启报警信号通过传感器ZigBee模块发送到所接入的无线网络中。本实用新型还公开了一种应用上述井盖传感器的沙井盖报警系统，包括远程服务器、无线网关、无线中继器和上述井盖传感器；各个井盖传感器发出的报警信号通过相应的无线中继器和无线网关传输到远程服务器。本实用新型对井盖报警设备进行无线组网，通过无线中继器等手段有效提高报警效率，降低使用成本，对井盖实施有效监控。
【专利说明】一种井盖传感器及沙井盖报警系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种市政设施监控设备及系统，具体地说是一种井盖传感器及沙井盖报警系统。
【背景技术】
[0002]沙井盖是随着城市地下管网的发展而出现的，作为地下管网的一部分，井盖一旦缺失将会带来严重的安全隐患，汽车“轮陷”、行人落井，造成路上行人和车辆的人身财产伤害。今年来多处因为井盖丢失或打开导致行人伤亡事件，对城市管理职能部门也发出了警报，对城市井盖管理将是刻不容缓的任务。对井盖进行管理的难度在于其数量庞大、分布地域广。要对每一个井盖进行巡查将耗费大量的人力物力。
[0003]对于井盖的管理，一直是城市管理部门的难题。传统的管理方法是通过工作人员对城市中的每个井盖进行例行检查，对一个区域的所有井盖检查一遍几乎就占用了管理部门一年所有的时间，耗费大量的人力物力。近年来随着城镇化的发展，下水道规模越来越大，井盖的数量也不断增加，特别是在每年的雨季，多处出现下水道水位提升，冲开井盖导致行人伤亡等事故，管理部门因为人力资源有限，也不可能在大雨水浸时对每个井盖进行及时的检查。
[0004]在以上背景下，利用物联网对井盖进行管理的方式就变得理所当然。随着监测技术、信息化技术、电子通讯技术等技术的兴起，为自动化监控奠定了坚实的基础，彻底解决人工巡查的工作量大、耗费时间、误差率大等特点。其方法主要是运用现代传感技术与电子信息技术，通过实时获取监控设施状况等各种有效数据作为指标，并及时发出报警信号。近年来，无线通信技术越来越多，并通过与信息系统的充分融合，使得分布式大规模设施监控和综合处理分析能力成为现实并大面积普及。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种井盖传感器，可以对沙井盖的开启与漫水状态进行监控与报警。
[0006]本实用新型所要解决的另一个技术问题是:提供一种应用上述井盖传感器的沙井盖报警系统，可以对城市下水道管网上的井盖进行监控。当井盖发生开启或者井下水位升高超过警戒值时，系统向监控中心和管理人员发出警报，提示相关工作执行。本系统利用ZigBee和GPRS无线通信技术，对井盖报警设备进行无线组网，通过无线中继器等手段有效提高报警效率，降低使用成本，对井盖实施有效监控。
[0007]解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0008]一种井盖传感器，其特征在于:所述的井盖传感器包括强力磁钢以及封装在防水壳体内的霍尔传感器、单片机控制主板、传感器ZigBee模块和用于为井盖传感器供电的电池；所述强力磁钢吸附在沙井盖上，所述防水壳体固定在沙井壁上并使得所述强力磁钢落于霍尔传感器的磁感应范围内，所述霍尔传感器在强力磁钢超出其磁感应范围时产生井盖开启报警信号，所述单片机控制主板将该井盖开启报警信号通过所述传感器ZigBee模块发送到所接入的无线网络中。
[0009]作为本实用新型的一种改进，所述的井盖传感器还包括液位干簧管开关；所述液位干簧管开关设置在所述防水壳体的底部，其在接触到沙井内的水面时产生漫水报警信号，所述单片机控制主板将该漫水报警信号通过所述传感器ZigBee模块发送到所接入的无线网络中。
[0010]作为本实用新型的一种改进，所述单片机控制主板预设有唤醒周期，所述单片机控制主板在常态下处于休眠状态并断开所述电池对霍尔传感器和液位干簧管开关的供电，并且，所述单片机控制主板每隔一个唤醒周期进入工作状态并接通所述电池对霍尔传感器和液位干簧管开关的供电。
[0011]作为本实用新型的一种实施方式，所述防水壳体通过金属抱卡固定在沙井壁上。
[0012]一种应用上述井盖传感器的沙井盖报警系统，其特征在于:所述的报警系统包括远程服务器、无线网关、无线中继器和上述井盖传感器；所述远程服务器与一个或者以上所述无线网关无线通信连接，每个无线网关与一个或者以上所述无线中继器无线通信连接，每个无线中继器与一个或者以上所述井盖传感器无线通信连接，各个所述井盖传感器发出的报警信号通过相应的无线中继器和无线网关传输到所述远程服务器。
[0013]作为本实用新型的一种改进，所述无线中继器安装在一位于该无线中继器所连接井盖传感器附近的路灯上并由该路灯供电。
[0014]作为本实用新型的一种实施方式，所述的无线中继器包括依次电连接的中继器路灯供电电路、中继器铅蓄电池充电管理器、中继器铅蓄电池、中继器电源变换电路和中继器ZigBee模块；所述中继器ZigBee模块通过中继器电源变换电路、中继器铅蓄电池、中继器铅蓄电池充电管理器和中继器路灯供电电路从无线中继器所安装的路灯获得供电，所述中继器ZigBee模块实时接收所连井盖传感器的传感器ZigBee模块发出的报警信号，并转发给所连接的无线网关。
[0015]作为本实用新型的一种改进，所述无线网关安装在一位于该无线网关所连接无线中继器附近的路灯上并由该路灯供电。
[0016]作为本实用新型的一种实施方式，所述的无线网关包括网关路灯供电电路、网关铅蓄电池充电管理器、网关铅蓄电池、网关电源变换电路、网关ZigBee模块、和网关GPRS模块；所述网关ZigBee模块和网关GPRS模块分别通过网关电源变换电路、网关铅蓄电池、网关铅蓄电池充电管理器和网关路灯供电电路从无线网关所安装的路灯获得供电，所述网关ZigBee模块实时接收所连无线中继器的中继器ZigBee模块转发的报警信号，并通过所述网关GPRS模块发送给远程服务器。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0018]1、本系统使用强力磁钢和霍尔感应器作为井盖开启感应触发器，强力磁钢安装方便，能够适应不同的井盖类型，霍尔感应器感应灵敏，感应距离较大，能够有效减少因汽车经过导致井盖跳动造成的误报警次数；
[0019]2、该系统井盖报警器采用圆筒形外壳包裹，使用机械抓手作为固定装置，装置受力点面积小，能够适应圆弧形沙井壁的安装环境，减少设备安装调试工序和耗材，有效节约成本的同时增加了设备的稳定性；[0020]3、本系统采用ZigBee无线通信技术作为井盖传感器间的通信手段，ZigBee模块耗电量小，局部通信无需付费，一次性干电池使用寿命长，有限节约维护费用。
[0021]4、该系统采用干电池作为井盖传感器的供电电源，干电池安装与圆筒形外壳的下部，与其他模块独立分层，方便更换，同时有利于提高设备的防水效果，提高设备使用寿命;
[0022]5、该系统采用中继器模式组网，路面上多个井盖传感器通过与一个路灯上的中继器通信，一个路段上多个中继器与GPRS终端通信，把所有报警信号汇集于一个GRPS终端发送，有效降低了电信网络通信费用，节约系统运营成本；
[0023]6、该系统把井盖开启和漫水报警集中于一个传感器上，可同时发送两种报警信号，一器两用，提高了系统的可用性。
[0024]7、该系统通过远程服务器汇集报警信号并进行分析，可自动保存历史记录，定位报警信号，实时通报监控情况和报警情况，实现系统可视化监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0026]图1是本实用新型的沙井盖报警系统的结构示意图；
[0027]图2是井盖传感器的结构示意图；
[0028]图3是无线中继器的结构示意图；
[0029]图4是无线网关结构示意图；
[0030]图5是本实用新型的沙井盖报警系统的控制指令流程图。
【具体实施方式】
[0031]如图1至图5所示，本实用新型的沙井盖报警系统，包括远程服务器、无线网关、无线中继器和井盖传感器。远程服务器与一个或者以上无线网关无线通信连接，每个无线网关与一个或者以上无线中继器无线通信连接，每个无线中继器与一个或者以上井盖传感器无线通信连接。优选的，每个无线中继器与四个井盖传感器无线通信连接。
[0032]其中，井盖传感器包括强力磁钢以及封装在一塑料圆筒形防水壳体内的霍尔传感器、单片机控制主板、传感器ZigBee模块、液位干簧管开关和用于为井盖传感器供电的电池。防水壳体采用IP68防水材料制造，其由上下两层组成，电池使用IV碱性电池供电，供电寿命为3?5年，其安装于防水壳体的下层空间中，电池可从防水壳体拆卸下进行更换。强力磁钢吸附在沙井盖上，防水壳体通过金属抱卡固定在沙井壁上并使得强力磁钢落于霍尔传感器的磁感应范围内，该磁感应范围一般设置为5毫米；霍尔传感器在强力磁钢超出其磁感应范围时产生井盖开启报警信号，单片机控制主板将该井盖开启报警信号通过传感器ZigBee模块发送到所接入的无线网络中。液位干簧管开关设置在防水壳体的底部，其在接触到沙井内的水面时产生漫水报警信号，单片机控制主板将该漫水报警信号通过传感器ZigBee模块发送到所接入的无线网络中。单片机控制主板预设有唤醒周期，单片机控制主板在常态下处于休眠状态并断开电池对霍尔传感器和液位干簧管开关的供电，并且，单片机控制主板每隔一个唤醒周期进入工作状态并接通电池对霍尔传感器和液位干簧管开关的供电，唤醒后井盖传感器检测霍尔传感器既液位传感器的状态，如果正常，则继续休眠；如果井盖开启或者水位超过警戒值，井盖传感器通过ZigBee模块向无线中继器发出无线报警信号，发出的信号内容包括报警类型及自身编号。上述唤醒周期一般可设置成5分钟。
[0033]无线中继器安装在一位于该无线中继器所连接井盖传感器附近的路灯上并由该路灯供电，可随时与路面的井盖传感器通信，其包括依次电连接的中继器路灯供电电路、中继器铅蓄电池充电管理器、中继器铅蓄电池、中继器电源变换电路和中继器ZigBee模块；中继器ZigBee模块通过中继器电源变换电路、中继器铅蓄电池、中继器铅蓄电池充电管理器和中继器路灯供电电路从无线中继器所安装的路灯获得供电，并且当交流电因意外发生断电时，电源转入电池供电模式，保证无线中继器24小时正常工作；中继器ZigBee模块实时接收所连井盖传感器的传感器ZigBee模块发出的报警信号，并转发给所连接的无线网关。
[0034]无线网关安装在一位于该无线网关所连接无线中继器附近的路灯上并由该路灯供电，可随时与无线中继器进行通信，其包括网关路灯供电电路、网关铅蓄电池充电管理器、网关铅畜电池、网关电源变换电路、网关ZigBee I旲块、和网关GPRS I旲块；网关ZigBee模块和网关GPRS模块分别通过网关电源变换电路、网关铅蓄电池、网关铅蓄电池充电管理器和网关路灯供电电路从无线网关所安装的路灯获得供电，并且当交流电因意外发生断电时，电源转入电池供电模式，保证无线中继器24小时正常工作；网关ZigBee模块实时接收所连无线中继器的中继器ZigBee模块转发的报警信号，并通过网关GPRS模块发送给远程服务器。
[0035]远程服务器上可以通过安装远程监控程序，将从无线网关接收到的报警信号记录在本地数据库，在图形界面发出警报提示，通过短信终端向工作人员发送短信。并且，通过安装远程监控程序，远程服务器还可以向无线网关发出控制信息，无线网关转发控制信息到相应的无线中继器，无线中继器根据控制信息对相应的井盖传感器进行通信。当井盖传感器休眠结束，进入状态查询模式，收到中继器发出的通信要求后恢复自身状态并继续进入休眠状态，等待下一个唤醒周期。无线中继器收到井盖管理器的回复信息，转发给无线网关，无线网关向远程监控程序回复信息，任务完成。
[0036]本实用新型不局限与上述【具体实施方式】，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种井盖传感器，其特征在于:所述的井盖传感器包括强力磁钢以及封装在防水壳体内的霍尔传感器、单片机控制主板、传感器ZigBee模块和用于为井盖传感器供电的电池；所述强力磁钢吸附在沙井盖上，所述防水壳体固定在沙井壁上并使得所述强力磁钢落于霍尔传感器的磁感应范围内，所述霍尔传感器在强力磁钢超出其磁感应范围时产生井盖开启报警信号，所述单片机控制主板将该井盖开启报警信号通过所述传感器ZigBee模块发送到所接入的无线网络中。
2.根据权利要求1所述的井盖传感器，其特征在于:所述的井盖传感器还包括液位干簧管开关；所述液位干簧管开关设置在所述防水壳体的底部，其在接触到沙井内的水面时产生漫水报警信号，所述单片机控制主板将该漫水报警信号通过所述传感器ZigBee模块发送到所接入的无线网络中。
3.根据权利要求2所述的井盖传感器，其特征在于:所述单片机控制主板预设有唤醒周期，所述单片机控制主板在常态下处于休眠状态并断开所述电池对霍尔传感器和液位干簧管开关的供电，并且，所述单片机控制主板每隔一个唤醒周期进入工作状态并接通所述电池对霍尔传感器和液位干簧管开关的供电。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的井盖传感器，其特征在于:所述防水壳体通过金属抱卡固定在沙井壁上。
5.一种应用权利要求1至4任意一项所述井盖传感器的沙井盖报警系统，其特征在于:所述的报警系统包括远程服务器、无线网关、无线中继器和权利要求1至4任意一项所述的井盖传感器；所述远程服务器与一个或者以上所述无线网关无线通信连接，每个无线网关与一个或者以上所述无线中继器无线通信连接，每个无线中继器与一个或者以上所述井盖传感器无线通信连接，各个所述井盖传感器发出的报警信号通过相应的无线中继器和无线网关传输到所述远程服务器。
6.根据权利要求5所述的沙井盖报警系统，其特征在于:所述无线中继器安装在一位于该无线中继器所连接井盖传感器附近的路灯上并由该路灯供电。
7.根据权利要求6所述的沙井盖报警系统，其特征在于:所述的无线中继器包括依次电连接的中继器路灯供电电路、中继器铅蓄电池充电管理器、中继器铅蓄电池、中继器电源变换电路和中继器ZigBee模块；所述中继器ZigBee模块通过中继器电源变换电路、中继器铅蓄电池、中继器铅蓄电池充电管理器和中继器路灯供电电路从无线中继器所安装的路灯获得供电，所述中继器ZigBee模块实时接收所连井盖传感器的传感器ZigBee模块发出的报警信号，并转发给所连接的无线网关。
8.根据权利要求5至7任意一项所述的沙井盖报警系统，其特征在于:所述无线网关安装在一位于该无线网关所连接无线中继器附近的路灯上并由该路灯供电。
9.根据权利要求8所述的沙井盖报警系统，其特征在于:所述的无线网关包括网关路灯供电电路、网关铅蓄电池充电管理器、网关铅蓄电池、网关电源变换电路、网关ZigBee模块、和网关GPRS模块；所述网关ZigBee模块和网关GPRS模块分别通过网关电源变换电路、网关铅蓄电池、网关铅蓄电池充电管理器和网关路灯供电电路从无线网关所安装的路灯获得供电，所述网关ZigBee模块实时接收所连无线中继器的中继器ZigBee模块转发的报警信号，并通过所述网关GPRS模块发送给远程服务器。
【文档编号】G08B25/10GK203644171SQ201320888982
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】李振业, 李健, 王旭东 申请人:广东省建筑科学研究院