一种智慧大市政云系统的制作方法

本实用新型涉及一种服务系统，特别是涉及一种智慧大市政云系统。

背景技术：

智慧城市是在城市数字化基础上建立的可测量、可感知、可分析、可控制的智能化城市管理余运营机制，包括通信网络、传感器、数据处理资源等基础设施，以及在此基础上通过对实时信息和数据的分析而建立的城市信息管理与综合决策支持等平台。城市道路、桥梁、路灯、下水道、地下管网等市政公共设施是发挥城市载体功能的先决条件，结合通信网络和传感设备，整个城市的各类市政设施互联互通，实现市政数据的采集、分析、预警等一体化数据处理。

现有智慧市政系统包括市政井盖管理子系统，井盖出现非法开启或拆卸等状况时，指挥调度中心第一时间接收相应反馈并做出合理调度及管理；市政桥梁管理子系统，对城市桥梁、限高门、雨漏管等桥梁基础设施进行危情预警、日常巡查、维修管理；市政路灯管理子系统，对城市路灯工程建设进行实施监测，并且能够完成日常巡查、维修管理。

目前智慧市政系统中各类子系统应用不同类型的传感器采集数据，获得的数据类型和数据的处理方式各不相同，为智慧市政系统的运算增加了繁重的工作量。综合现有各类传感器的功能和结构，主要监测井盖、桥梁、路灯等物体的位置移动和翻转。因此，假如能将各种类型的传感器统一为相同的结构，并且兼具位置移动和翻转监测的功能，这样获得的数据类型相同并且处理方式一致，那么将极大降低数据处理的工作量，各种子系统构成智慧大市政云系统，实现市政设施的实时监测和报警。这对于推动空间信息基础设施建设和信息化建设，促进社会和经济的发展，提高社会运转效率和大众生活质量等具有重要意义。

技术实现要素：

因此，本实用新型为实现市政设施移动和翻转动作的实时监测，将各类传感器的结构和功能统一简化设计，提高监测数据处理效率，利用物联网技术和空间地理信息技术，构建智慧大市政云系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种智慧大市政云系统，其特征在于：包括安装器、底壳、内球、滚珠、活动电容器、固定电容器、螺钉。

所述安装器为左右两端加工成半圆形的扁片，所述安装器的底面中心处设有中心轴线竖直的圆柱体形的顶壳，所述顶壳的底部端面中央处，向上开设有半球形的腔体；所述顶壳的左侧，在安装器的底面，设有电路盒，电路盒内装有5g通信电路、5g通信天线、bds接收器、bds天线、第一mcu、蓝牙接收器；所述安装器的左右两端，竖直贯穿有固定孔，所述安装器通过螺钉装在需要监测的市政设施上；所述顶壳的外圆柱面上，环绕顶壳的中心轴线，均匀设有四件中心轴线竖直的圆柱形顶部柱。

进一步讲，所述顶部柱的底部端面与顶壳的底部端面共面。

进一步讲，沿着所述顶部柱的中心轴线贯穿有螺纹孔。

所述安装器的内部装有供电电源电路，所述顶壳的内部装有电能发射电路，与供电电源电路连接。

进一步讲，所述供电电源电路的电能来源有两种方式，一种是直接与市政设施上的市电连接，另一种是依靠市政设施上的可再生能源发电，例如太阳能、风能。

所述底壳为半球壳形，所述底壳的内部，开设两条交叉的弧形导孔；所述导孔的端部均设有两件触片；所述导孔内装有液态汞，在底壳摆动过程中，液态汞沿着导孔流动；当液态汞流到导孔的任意一端时，此端的两件触片通过液态汞实现电流的连通。

进一步讲，所述顶壳内的半球形腔体与底壳的顶部内腔构成完整的圆球形平滑腔体。

进一步讲，所述底壳内的两条导孔的竖直投影形状为十字垂直交叉形。

所述底壳的外球面上，环绕底壳的中心轴线，均匀分布四件中心轴线竖直的圆柱形底部柱，所述底部柱的顶面与底壳的顶部端面共面；竖直贯穿底部柱的中心轴线开设螺纹孔，所述螺钉依次穿过底部柱和顶部柱，将底壳装配在顶壳上。

所述内球为圆球形，所述内球的外球面上均匀开设多个半球形滚珠孔，所述滚珠装在滚珠孔中，所述内球装在顶壳和底壳组成的球形腔体中，所述滚珠的外侧球面在球形腔体内壁上滚动；所述内球的顶部中央向下开设圆柱形的安装孔，环绕安装孔的中心轴线，所述内球内部开设有空心腔。

进一步讲，所述安装孔和空心腔的底面共面，并且所述安装孔和空心腔不连通。

进一步讲，所述内球的重心位于安装孔下方的内球壳体中。

所述活动电容器的顶部为顶面加工为球面的扁圆柱体，扁圆柱体底面连接在弹簧的顶部端面上，所述弹簧的底部端面上连接有圆柱体形的重力块，所述重力块的底面上粘贴有扁圆形的顶部电容板；所述活动电容器装入内球的安装孔，所述活动电容器的顶部的扁圆柱体装在安装孔的入口处，所述活动电容器的顶面与内球的外侧球面构成完整的球面。

所述固定电容器的中间部分为扁圆柱体，扁圆柱体的外圆柱面粘贴在安装孔的内圆柱面上，扁圆柱体的顶面粘贴有扁圆形的底部电容板，扁圆柱体的底面粘贴有电路板，所述电路板中包含电能接收电路、充电电路、电容监测电路、第二mcu、蓝牙发射器；所述电路板的底面贴紧安装孔的底面，所述底部电容板的顶面与顶部电容板的底面之间留有空隙。

进一步讲，所述顶部电容板和底部电容板均与电容监测电路连接。

本实用新型的原理为：所述安装器中的供电电源电路将市电或可再生能源发电的电能转化为直流电为每个监测子系统提供电能；所述顶壳内部的电能发射电路将高频交流电传递给固定电容器内的电路板的电能接收电路，最后充电电路将接收的交流电转换为直流电，为内球中的电路和耗电元件提供电能。

本系统主要监测市政设施的翻转和移动，当市政设施被人翻动时，所述底壳随着市政设施翻动，液态汞不再聚积在导孔的十字交叉处，而是流向最低的一端，当此端的两个触片通过液态汞连通后，相当于电路中的常开开关闭合，所述电路盒中的第一mcu的某管脚接通，然后第一mcu通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门发送提醒信息。

所述bds接收器通过bds天线接收北斗卫星信号计算出市政设施的位置。

由于所述内球的重心集中在底部，无论安装器和底壳随着市政设施翻动，所述内球中的安装孔的中心轴线始终处于竖直状态。

当市政设施被人移动时，所述重力块在弹簧底端上下移动，所述顶部电容板和底部电容板之间的间距发生变化，所述顶部电容板和底部电容板构成的平行板电容器的电容值改变；所述电容监测电路实时监测平行电容器的电容值，第二mcu通过蓝牙发射器和蓝牙接收器将电容值cx传递到第一mcu，第一mcu判断电容值cx波动后，通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门的服务器发送市政设施的位置数据。

本实用新型一种智慧大市政云系统具有如下优点：

(1)利用弧形导孔结构和液态汞的特性，实现市政设施翻动的监测；

(2)内球的重心设计在底部并且加设滚珠结构，实现市政设施翻动情况下活动电容器依然能保持竖直；

(3)重力块结合弹簧结构，将市政设施的移动转换为平行板电容器的电容值的改变。

所以，这种智慧大市政云系统，实现市政设施移动和翻转动作的实时监测，将各类传感器的结构和功能统一简化设计，提高监测数据处理效率，利用物联网技术和空间地理信息技术，构建智慧大市政云系统。对于推动空间信息基础设施建设和信息化建设，促进社会和经济的发展，提高社会运转效率和大众生活质量等具有重要意义。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是信息传递原理示意图。

图2是传感器的整体装配结构示意图。

图3是传感器的顶部结构示意图。

图4是传感器的底壳的拆解示意图。

图5是传感器的内球的拆解示意图。

图6是底壳的结构示意图。

图7是底壳竖直剖开的导孔的结构示意图。

图8是底壳竖直剖开的导孔内的触片的结构示意图。

图9是安装器的结构示意图。

图10是内球的装配体的结构示意图。

图11是内球竖直剖开时的活动电容器和固定电容器的装配结构示意图。

图12是内球竖直剖开时的顶部电容板和底部电容板的相对位置示意图。

图13是活动电容器的结构示意图。

图14是固定电容器的结构示意图。

图15是内球竖直剖开时的内部结构示意图。

图16是充电系统原理示意图。

图17是充电系统的供电电源电路图。

图18是充电系统的发射电路图。

图19是充电系统的接收电路图。

图20是充电系统的充电电路图。

图21是电容监测电路图。

图22是数据传输模块连接原理示意图。

图23是系统的监测方法原理流程图。

图中标号：1-安装器、101-顶壳、102-电路盒、103-固定孔、104-顶部柱、2-底壳、201-导孔、202-触片、203-底部柱、3-内球、301-安装孔、302-空心腔、303-滚珠孔、4-滚珠、5-活动电容器、501-弹簧、502-重力块、503-顶部电容板、6-固定电容器、601-电路板、602-底部电容板、7-螺钉、a-北斗卫星、b-服务器。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型一种智慧大市政云系统作进一步的详细描述。

一种智慧大市政云系统，其特征在于：包括安装器1、底壳2、内球3、滚珠4、活动电容器5、固定电容器6、螺钉7。

如图4、图5、图9所示，所述安装器1为左右两端加工成半圆形的扁片，所述安装器1的底面中心处设有中心轴线竖直的圆柱体形的顶壳101，所述顶壳101的底部端面中央处，向上开设有半球形的腔体；所述顶壳101的左侧，在安装器1的底面，设有电路盒102，电路盒102内装有5g通信电路、5g通信天线、bds接收器、bds天线、第一mcu、蓝牙接收器；所述安装器1的左右两端，竖直贯穿有固定孔103，所述安装器1通过螺钉7装在需要监测的市政设施上；所述顶壳101的外圆柱面上，环绕顶壳101的中心轴线，均匀设有四件中心轴线竖直的圆柱形顶部柱104。

进一步讲，所述顶部柱104的底部端面与顶壳101的底部端面共面。

进一步讲，沿着所述顶部柱104的中心轴线贯穿有螺纹孔。

所述安装器1的内部装有供电电源电路，所述顶壳101的内部装有电能发射电路，与供电电源电路连接；如图16、图17、图18所示，供电电源电路将市电或可再生能源发电的电能转换为24v直流电，发射电路采用2mhz有源晶振作为振荡器，有源晶振输出的方波，经过二阶低通滤波器滤除高次谐波，得到稳定的正弦波输出，经三极管及其外围电路组成的放大电路后输出至线圈与电容组成的并联谐振回路辐射出去，为接收电路提供能量。

进一步讲，所述供电电源电路的电能来源有两种方式，一种是直接与市政设施上的市电连接，另一种是依靠市政设施上的可再生能源发电，例如太阳能、风能。

如图6、图7、图8，所述底壳2为半球壳形，所述底壳2的内部，开设两条交叉的弧形导孔201；所述导孔201的端部均设有两件触片202；所述导孔201内装有液态汞，在底壳2摆动过程中，液态汞沿着导孔201流动；当液态汞流到导孔201的任意一端时，此端的两件触片202通过液态汞实现电流的连通。

进一步讲，所述顶壳101内的半球形腔体与底壳2的顶部内腔构成完整的圆球形平滑腔体。

进一步讲，所述底壳2内的两条导孔201的竖直投影形状为十字垂直交叉形。

如图2、图3、图4所示，所述底壳2的外球面上，环绕底壳2的中心轴线，均匀分布四件中心轴线竖直的圆柱形底部柱203，所述底部柱203的顶面与底壳2的顶部端面共面；竖直贯穿底部柱203的中心轴线开设螺纹孔，所述螺钉7依次穿过底部柱203和顶部柱104，将底壳2装配在顶壳101上。

如图4、图5、图10、图15所示，所述内球3为圆球形，所述内球3的外球面上均匀开设多个半球形滚珠孔303，所述滚珠4装在滚珠孔303中，所述内球3装在顶壳101和底壳2组成的球形腔体中，所述滚珠4的外侧球面在球形腔体内壁上滚动；所述内球3的顶部中央向下开设圆柱形的安装孔301，环绕安装孔301的中心轴线，所述内球3内部开设有空心腔302。

进一步讲，所述安装孔301和空心腔302的底面共面，并且所述安装孔301和空心腔302不连通。

进一步讲，所述内球3的重心位于安装孔301下方的内球壳体中。

如图11、图12、图13所示，所述活动电容器5的顶部为顶面加工为球面的扁圆柱体，扁圆柱体底面连接在弹簧501的顶部端面上，所述弹簧501的底部端面上连接有圆柱体形的重力块502，所述重力块502的底面上粘贴有扁圆形的顶部电容板503；所述活动电容器5装入内球3的安装孔301，所述活动电容器5的顶部的扁圆柱体装在安装孔301的入口处，所述活动电容器5的顶面与内球3的外侧球面构成完整的球面。

如图11、图12、图14所示，所述固定电容器6的中间部分为扁圆柱体，扁圆柱体的外圆柱面粘贴在安装孔301的内圆柱面上，扁圆柱体的顶面粘贴有扁圆形的底部电容板602，扁圆柱体的底面粘贴有电路板601，所述电路板601中包含电能接收电路、充电电路、电容监测电路、第二mcu、蓝牙发射器；所述电路板601的底面贴紧安装孔301的底面，所述底部电容板602的顶面与顶部电容板503的底面之间留有空隙。

进一步讲，每个电路盒102中的5g通信电路中装有sim卡，并且每件sim卡具备唯一编码。

进一步讲，如图18、图19、图20所示，通过两个电感线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受转换电路变化成直流电为电池充电，在具体实施过程中，空芯耦合线圈的线径为0.5mm，直径为7cm，电感为47uh，载波频率为2mhz，根据并联谐振公式得匹配电容c约为140pf。

进一步讲，所述顶部电容板503和底部电容板602均与电容监测电路连接；在具体实施过程中，如图21所示，电容监测电路中采用德国acam公司生产的电容测量芯片pcap01，芯片pc端分别连接固定电容板和活动电容板，设监测机构的电容为cx；第25-32端口中pc0和pc1连接电容cx；第1-8端口中buffcap连接4uf电容后接地，vdd端连接3.3v电压，并且连接10uf后接地；第9-16端口中连接33nf电容后接地；第17-24端口中vpp_otp连接10m欧姆电容后接地，iic_en连接3.3v电压，iic_en和mosi_sda间串接4k欧姆电阻，iic_en和sck_scl间串接4k欧姆；将电容量转为为数字信号。

所述安装器中的供电电源电路将市电或可再生能源发电的电能转化为直流电为每个监测子系统提供电能；所述顶壳内部的电能发射电路将高频交流电传递给固定电容器内的电路板的电能接收电路，最后充电电路将接收的交流电转换为直流电，为内球中的电路和耗电元件提供电能。

本系统主要监测市政设施的翻转和移动，当市政设施被人翻动时，所述底壳随着市政设施翻动，液态汞不再聚积在导孔的十字交叉处，而是流向最低的一端，当此端的两个触片通过液态汞连通后，相当于电路中的常开开关闭合，所述电路盒中的第一mcu的某管脚接通，然后第一mcu通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门发送提醒信息。

所述bds接收器通过bds天线接收北斗卫星信号计算出市政设施的位置。

由于所述内球的重心集中在底部，无论安装器和底壳随着市政设施翻动，所述内球中的安装孔的中心轴线始终处于竖直状态。

当市政设施被人移动时，所述重力块在弹簧底端上下移动，所述顶部电容板和底部电容板之间的间距发生变化，所述顶部电容板和底部电容板构成的平行板电容器的电容值改变；所述电容监测电路实时监测平行电容器的电容值，第二mcu通过蓝牙发射器和蓝牙接收器将电容值cx传递到第一mcu，第一mcu判断电容值cx波动后，通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门的服务器发送市政设施的位置数据。

如图23所示，一种市政设施的翻动和移动监测方法：

设导孔201的四个端部的触点202构成的四个常开开关分别为k1，k2，k3，k4，分别连接第一mcu的四个管脚i1，i2，i3，i4；设顶部电容板503和底部电容板602组成平行板电容器的电容值为cx。

当常开开关k1闭合时，管脚i1输入高电平，即i1=1，所述电路盒102中的第一mcu通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门发送提醒信息；

当常开开关k2闭合时，管脚i2输入高电平，即i2=1，所述电路盒102中的第一mcu通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门发送提醒信息；

当常开开关k3闭合时，管脚i3输入高电平，即i3=1，所述电路盒102中的第一mcu通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门发送提醒信息；

当常开开关k4闭合时，管脚i4输入高电平，即i4=1，所述电路盒102中的第一mcu通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门发送提醒信息；

当顶部电容板503和底部电容板602组成平行板电容器的电容值cx变化时，第二mcu通过蓝牙发射器和蓝牙接收器将电容值cx传递到第一mcu，第一mcu判断电容值cx波动后，通过5g通信电路和5g通信天线向监管部门的服务器发送市政设施的位置数据。

bds是指北斗导航定位系统，mcu是指微处理单元，sim卡是指用户身份识别卡。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。