一种一体化物联网智能井盖制造技术

本发明专利技术公开一种一体化物联网智能井盖，其包括井盖本体，以及安装于井盖本体上的功能电路系统；所述功能电路系统包括井盖位置传感器、控制器、LoRa模块和电源模块；控制器采用蓝牙片上系统BLE SoC，其包括蓝牙无线收发接口和UART接口，其中蓝牙无线收发接口上连接有蓝牙天线，UART接口连接LoRa模块，LoRa模块上设有无线收发天线；电源模块为井盖位置传感器、控制器和LoRa模块提供工作电源；井盖本体上设有天线安装窗口，所述天线安装窗口的上部设有多条两端固定于井盖本体内的加强筋，加强筋的下方设有玻璃钢挡板，LoRa模块的无线收发天线固定于玻璃钢挡板下方，并位于两相邻加强筋的竖直方向投影之间。本发明专利技术利用LoRa物联网技术实现对井盖的物联网组网和实时监测，功耗低、成本低、实时性优。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化物联网智能井盖
本专利技术涉及市政公用设施中的井盖
，特别是一种一体化物联网智能井盖。
技术介绍
当前，随着城市化进程的加快，市政公用设施建设发展迅速，城市供水、排水、燃气、热力、房产、电力、电信、广播电视等部门的地下管到井盖数量巨大，分布广泛。由于缺乏有效的实时监控及管理手段，撬开井盖盗窃电缆或偷盗井盖等犯罪行为、破损以及雨水冲走井盖的情况时有发生，不仅影响了相关线路或管路的正常工作，造成巨大的直接或间接经济损失，而且丢失井盖的井口也会对道路上的车辆、行人造成极大的危害，导致伤人或死亡事件发生。因此，实行井盖的数字化、智慧化管理，实现对公共设施资源有效的监管，确保社会安定、人民群众人身安全，具有重要的现实意义。现有的井盖监控一般采用加装井盖监测装置实现，主要通过监测井盖的移动或倾斜状态，判断井盖是否被盗或被冲走，然后直接通过声/光警示直接现场告警，或者通过相应的无线通信网络发生至远程的控制中心监控系统进行告警，具体实现方式上各有不同，导致装置的制造成本、运维成本以及工程实用性方面存在较大差异。此外，由于井盖分布广泛，绝大部分雨水和污水井盖无市电供应线路，因此井盖监测装置的供电方式和通信方式需要考虑；同时，铸铁、水泥材质的井盖对无线天线存在的屏蔽问题，以及井盖移动状态的有效实时判断等，都需要在井盖的设计中重点考虑。目前智能井盖主要存在以下缺点：1）装置成本高，不适合大规模应用现有的智能井盖，部分采用超声波传感器、倾斜传感器、压力传感器来检测井盖的移动，平常状态需要保持给传感器的供电，传感器及相应的检测电路成本较高。此外，超声波传感器、倾斜传感器或断线检测传感电路在车辆碾压井盖的时候，容易发生误判报警，影响防盗应用；2）装置功耗较高，性能不实用井盖监测，主要目的是检测井盖的有无（是否被盗或冲走），部分智能井盖增加了水位监测功能，以及远程实现井盖关闭开启功能，特别是后者，需要功率较大的驱动机构，而实用价值不大，徒增装置功耗，也会增加现场人员打开井盖的麻烦程度。此外，部分井盖为了节省功耗，平常状态不工作，只有异常（被盗或冲走）发生时才工作，监控系统无法知晓装置的日常状态，无法判断装置自身是否已发生故障；3）采用GPRS通信，运维成本高现有的智能井盖及监测系统通信方式多采用GPRS通信，或采用北斗通信，需要付费使用，当井盖数量大的时候，日常运行成本对管理部门是一个较大的负担；此外，GPRS通信或北斗通信模块的功耗高，必然导致需要配置大容量的电源或采用市电，进一步增加系统成本和施工安装成本；4）物联网化功能不足智能井盖监测是智慧城市的组成部分，对部分重要的监测地点，井盖管理部门会安排专人进行巡检，智能井盖应能提供便捷地与巡检人员的互联方式，即人与物的相连；另一方面，市民作为市政设施的使用者，应提供方便的途径供市民查询井盖的信息（如安装信息和维护管理信息），以方便用户发现井盖破损时候准确向管理机构提供报修信息，提高市民对市政的管理参与度；5）功能扩展性不足智能井盖主要从安全的角度考虑，重点监控井盖的有无；此外，针对某些特定测点，譬如人口密集地区管道的沼气浓度过大，易导致爆炸威胁，需要进行沼气监测；重要的雨水管道，部分测点需要监测水位；或处于环保的监督考虑，部分测点需要进行水质的监测等；因此，智能井盖在承担对井盖的全面监控外，还应方便扩展接入其它智能变送器，以全面利用现有设施资源，共建智慧城市。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一体化物联网智能井盖，其利用物联网技术实现对井盖的实时监测，功耗低、成本低、实时性优。本专利技术采取的技术方案为：一种一体化物联网智能井盖，包括井盖本体，以及安装于井盖本体上的功能电路系统；所述功能电路系统包括井盖位置传感器、控制器、LoRa模块和电源模块；控制器采用蓝牙片上系统BLESoC，其包括蓝牙无线收发接口和UART接口，其中蓝牙无线收发接口上连接有蓝牙天线，UART接口连接LoRa模块，LoRa模块上设有无线收发天线；电源模块为井盖位置传感器、控制器和LoRa模块提供工作电源；井盖本体上设有天线安装窗口，所述天线安装窗口的上部设有多条两端固定于井盖本体内的加强筋，加强筋的下方设有透光挡板，LoRa模块的无线收发天线固定于透光挡板下方，并位于两相邻加强筋的竖直方向投影之间。本专利技术在应用时，可通过蓝牙天线实现井盖与外部手机、平板电脑等移动终端的蓝牙无线通信，便于对井盖的实时监测和预警。LoRa模块可实现多井盖之间的低功耗物联网组网。进一步的，本专利技术还包括RS485接口电路模块，控制器还包括第二UART接口，控制器通过第二UART接口连接RS485接口电路模块，进而连接外部功能扩展模块。可使得本专利技术功能丰富可扩展性较强优选的，本专利技术LoRa模块上的无线收发天线为棒状天线，天线安装窗口上的加强筋为同一平面相互平行设置，且相邻加强筋之间的距离略大于棒状天线的宽度。不采用PCB天线而采用棒状天线4是为了增强信号发送和接收信号强度，使无线通信保持一个较远的距离，从而有利于智能井盖的安装部署。优选的，天线安装窗口上的加强筋为钢筋，透光挡板采用透光玻璃钢材质。能够在保证天线收发性能的同时，不破坏井盖本体的强度。进一步的，所述电源模块包括太阳能板、可充电电池和充电管理电路单元；太阳能板安装于天线安装窗口的透光挡板下方；充电管理电路单元控制太阳能板向可充电电池的充电，以及可充电电池的电源输出。优选的，可充电电池采用单节可充电18650锂电池。可充电电池的充电管理为现有技术。优选的，所述控制器、LoRa模块和电源模块中的可充电电池与充电管理电路单元，集成于一密封盒中，安装于井盖本体下方。控制器、LoRa模块和电源模块中各引脚，通过防水连接头引出，可保护功能电路部分免受水、污泥等的影响，即使井盖被水浸泡的情况下，整个电路装置仍然能够工作。优选的，所述井盖位置传感器包括分别安装于井盖边缘处的行程开关，行程开关包括可抵接于井盖边缘与井口侧壁之间的驱动球，驱动球的受压状态变化可驱动行程开关的接点状态变化，行程开关的信号输出端连接控制器。优选的，控制器还包括唤醒引脚，行程开关的信号输出端连接所述唤醒引脚。当井盖脱离窨井，行程开关闭合，片上系统1的唤醒引脚101检测到中断信号，立刻从唤醒状态进入工作状态，如此保证监测的实时性。优选的，井盖上设有开启孔，所述行程开关到井盖中心的连线，与开启孔到井盖中心的连线之间的夹角在8°~15°之间。当有人利用开启孔开启井盖时，本专利技术角度范围的设计可使得行程开关能够更灵敏快速的感知井盖的位移。进一步的，所述井盖位置传感器还包括安装于井盖边缘处的反射式光电开关，反射式光电开关与行程开关的连线过井盖中心；反射式光电开关利用井口边缘的反射作用感知反射式光电开关与井口边缘之间的距离信息，并传输至控制器。优选的，井盖边缘处，反射式光电开关与井口边缘之间还设有透光隔板。该隔板可采用透光玻璃钢，不影响反射光线的透过，同时可保护反射式光电开关避免外部污泥雨水等的影响。有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和进步：1、本专利技术综合利用了LoRa技术、BLE技术和光电传感技术，总体设计组成元器件少，集成度高，且采用的是低功耗器件，器件价格较低，一方面保证了系统整体构建成本低，适合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化物联网智能井盖，其特征是，包括井盖本体，以及安装于井盖本体上的功能电路系统；所述功能电路系统包括井盖位置传感器、控制器、LoRa模块和电源模块；控制器采用蓝牙片上系统BLE SoC，其包括蓝牙无线收发接口和UART接口，其中蓝牙无线收发接口上连接有蓝牙天线，UART接口连接LoRa模块，LoRa模块上设有无线收发天线；电源模块为井盖位置传感器、控制器和LoRa模块提供工作电源；井盖本体上设有天线安装窗口，所述天线安装窗口的上部设有多条两端固定于井盖本体内的加强筋，加强筋的下方设有透光挡板，LoRa模块的无线收发天线固定于透光挡板下方，并位于两相邻加强筋的竖直方向投影之间。

【技术特征摘要】
1.一种一体化物联网智能井盖，其特征是，包括井盖本体，以及安装于井盖本体上的功能电路系统；所述功能电路系统包括井盖位置传感器、控制器、LoRa模块和电源模块；控制器采用蓝牙片上系统BLESoC，其包括蓝牙无线收发接口和UART接口，其中蓝牙无线收发接口上连接有蓝牙天线，UART接口连接LoRa模块，LoRa模块上设有无线收发天线；电源模块为井盖位置传感器、控制器和LoRa模块提供工作电源；井盖本体上设有天线安装窗口，所述天线安装窗口的上部设有多条两端固定于井盖本体内的加强筋，加强筋的下方设有透光挡板，LoRa模块的无线收发天线固定于透光挡板下方，并位于两相邻加强筋的竖直方向投影之间。2.根据权利要求1所述的一体化物联网智能井盖，其特征是，还包括RS485接口电路模块，控制器还包括第二UART接口，控制器通过第二UART接口连接RS485接口电路模块，进而连接外部功能扩展模块。3.根据权利要求1所述的一体化物联网智能井盖，其特征是，LoRa模块上的无线收发天线为棒状天线，天线安装窗口上的加强筋为同一平面相互平行设置，且相邻加强筋之间的距离略大于棒状天线的宽度。4.根据权利要求1所述的一体化物联网智能井盖，其特征是，天线安装窗口上的加强筋为钢筋，透光挡板采用透光玻璃钢材质。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：华涛，余有胜，刘磊，黄华东，芮钧，罗孝兵，李桂平，马军建，夏洲，郑健兵，蓝彦，
申请(专利权)人：南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32