一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，属于井盖技术领域。本实用新型专利技术包括固定节点井盖、汇聚节点井盖、云端服务器；所述固定节点井盖采用蓄电池供电，汇聚节点井盖通过汇聚节点井盖压力发电井盖自发电供电，整个汇聚节点井盖和固定节点井盖组成的ZigBee星型拓扑网络，井盖实时状态信息通过汇聚节点井盖发送至云端服务器，通过云端服务器实时掌握整个城市的道路中井盖的实时状态信息。本实用新型专利技术能实时了解整个道路当中井盖的状态信息，出现问题时可以及时处理，自组网的ZigBee通信网络保证井盖最小能耗和信息采集最大范围，系统的拓展性可为智慧城市进行大量的数据，具有极大的运用价值。

An embedded manhole cover self inspection system based on Zigbee ad hoc network

The utility model relates to an embedded manhole cover self checking system based on Zigbee self-organizing network, which belongs to the technical field of manhole covers. The utility model includes a fixed head cover, a gathering joint well cover and a cloud end server, and the fixed head cover is powered by a battery, and a ZigBee star topology network of the entire joint shaft cover and the fixed head cover is formed by the accumulator cap pressure generation cap. The time state information is sent to the cloud server through the gathering node cover, and the real-time state information of the well cover in the whole city is grasps in real time through the cloud server. The utility model can realtime understand the state information of the well cover in the whole road. It can be processed in time when problems arise. The ZigBee communication network of the self organizing network ensures the minimum energy consumption and the maximum information collection of the well cover. The expansibility of the system can make a large amount of data for the intelligent city and has great application value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统
本技术涉及一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，属于井盖

技术介绍
随着城市基础建设快速进行，人民享受着发展带来的便利，城市道路建设也是有序进行着，人们的目光聚焦于道路之上，往往忽视道路上其他情况。但是在城市道路中，存在大量井盖丢失和井盖损坏问题。井盖缺失的情况通常是人为盗窃或者施工人员未及时安装造成的，在通行大型车辆的道路上，由于车辆严重超载，使井盖承压超过井盖设计能力，造成井盖被压坏。在道路车辆行驶中，常因井盖问题造成的车毁人亡的事故，车辆驾驶者对井盖问题非常恐惧。通过传感器似乎可以解决这个问题，但是使用有线传感器会造成地下线路混乱，用无线传感器电能不足反而会增加更多的人工成本。因此本技术设计一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：本技术技术方案是：一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，解决了现行道路中井盖缺失与损坏不易察觉的问题及道路中井盖状态实时上报的问题。该智能井盖能自主发电，还能实时上传井盖当前的状态。同时利用ZigBee自组网的通信网络增大数据采集范围，减少能耗，可以为智慧城市提供大量的基础数据。本技术技术方案是：一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，包括固定节点井盖、汇聚节点井盖、云端服务器9；所述固定节点井盖包括第一井盖状态自检模块1、第一井盖防盗模块2、第一井盖电池电量监测模块3、第一井盖GPS定位模块4、固定节点井盖信号发送模块5、固定井盖；所述汇聚节点井盖包括第二井盖状态自检模块1、第二井盖防盗模块2、第二井盖电池电量监测模块3、第二井盖GPS定位模块4、汇聚节点井盖压力发电井盖6、汇聚节点井盖电能储存电路模块7、汇聚节点井盖信号接收/发送模块8；所述第一井盖状态自检模块1、第一井盖防盗模块2、第一井盖电池电量监测模块3、第一井盖GPS定位模块4、固定节点井盖信号发送模块5均集成在固定井盖上；第一井盖状态自检模块1、第一井盖防盗模块2、第一井盖电池电量监测模块3、第一井盖GPS定位模块4均与固定节点井盖信号发送模块5相连接；所述第二井盖状态自检模块1、第二井盖防盗模块2、第二井盖电池电量监测模块3、第二井盖GPS定位模块4均集成在汇聚节点井盖压力发电井盖6上；所述汇聚节点井盖压力发电井盖6与汇聚节点井盖电能储存电路模块7相连，汇聚节点井盖电能储存电路模块7与汇聚节点井盖信号接收/发送模块8相连，第二井盖状态自检模块1、第二井盖防盗模块2、第二井盖电池电量监测模块3、第二井盖GPS定位模块4均与汇聚节点井盖信号接收/发送模块8相连接；所述固定节点井盖信号发送模块5与汇聚节点井盖信号接收/发送模块8相连接组成ZigBee网络，且汇聚节点井盖信号接收/发送模块8通过天线与云端服务器9相连；所述第一井盖状态自检模块1、第二井盖状态自检模块1均包括漆包线、反相器74LS04；其中漆包线嵌入在固定井盖或汇聚节点井盖压力发电井盖6的内部，漆包线的一端接VCC，漆包线的另一端接反相器74LS04的输入端，反相器74LS04的输出端接固定节点井盖信号发送模块5或汇聚节点井盖信号接收/发送模块8的ZigBee模块芯片CC2530。所述固定节点井盖采用蓄电池供电，汇聚节点井盖通过汇聚节点井盖压力发电井盖6自发电供电，固定节点井盖在整个道路上的数量多于汇聚节点井盖，固定节点井盖通过内置的第一井盖状态自检模块1对自身进行状态自检得到其状态信息、通过第一井盖电池电量监测模块3采集得到其电量信息、通过第一井盖GPS定位模块4得到其定位信息，再通过固定节点井盖的ZigBee模块发送至汇聚节点井盖处，同时汇聚节点井盖通过内置的第二井盖状态自检模块1对自身进行状态自检得到其状态信息、通过第二井盖电池电量监测模块3采集得到其电量信息、通过第二井盖GPS定位模块4得到其定位信息，并汇集到汇聚节点井盖信号接收/发送模块8，整个汇聚节点井盖和固定节点井盖组成的ZigBee星型拓扑网络，之后汇总的信息通过汇聚节点井盖发送至云端服务器，通过云端服务器实时掌握整个城市的道路中井盖的实时状态信息、电量信息、定位信息。所述第一井盖防盗模块2、第二井盖防盗模块2结构相同，均包括电容C17、电容C18、电感L4、继电器、芯片TX125；其中芯片TX125的管脚MODE1、MODE3、MODE4共同接电感L4的一端，芯片TX125的管脚VCC接电容C17和电容C18的一端，之后与电感L4的另一端接Vcc，芯片TX125的管脚GND接电容C17和电容C18的另一端，之后接地，芯片TX125的管脚TX1和TX2分别接继电器的一端，芯片TX125的管脚的TXD接芯片CC2530的P0.0，芯片TX125的管脚的STATUS接芯片CC2530的P0.1。所述第一井盖电池电量监测模块3、第二井盖电池电量监测模块3结构相同，均包括电阻R4、电阻R5、二极管D9、芯片LM232、电池；其中电池的正极接电阻R4的一端和芯片LM232的4号管脚，电阻R4的另一端接芯片LM232的3号管脚，电池的负极接电阻R5的一端和二极管D9的正极，之后接地，二极管D9的负极接芯片LM232的3号管脚，电阻R5的另一端接芯片LM232的2号管脚，由此电压源的正负极接保护电阻后分别接LM232芯片形成电压比较，芯片LM232的5号管脚接地，芯片LM232的1号管脚作为输出接芯片CC2530的P1.3。所述第一井盖GPS定位模块4、第二井盖GPS定位模块4结构相同，均包括芯片EM411、反相器74LS04；其中芯片EM411的3号管脚TX接反向器74LS04的输入端，反向器74LS04的输出端接另一个另一个反相器74LS04的输入端，另一个反相器74LS04的输出端接芯片CC2530的P1.4，芯片EM411的4号管脚RX接芯片CC2530的P1.5，由这两个管脚可以获得装置的地理位置；芯片EM411的1号管脚和5号管脚共同接地，芯片EM411的2号管脚接5V电压。所述固定节点井盖信号发送模块5和汇聚节点井盖信号接收/发送模块8均主要由ZigBee模块和信号接收发送电路组成，ZigBee模块包括电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R2、电阻R3、晶振Y1、晶振Y2、无线芯片CC2530；其中该模块作为固定节点井盖信号发送模块，并同时与该模块组成的汇聚节点井盖信号接收/发送模块组成ZigBee网络，信号通过天线进行传输至云端服务器9；ZigBee模块电路中包括两个晶振电路，一个复位电路及保护电路；其中芯片CC2530管脚XOSC_Q1和XOSC_Q2分别接晶振Y2的一端，之后分别接电容C8和电容C9的一端，电容C8和电容C9的另一端共同接地，芯片CC2530管脚P2.3和P2.4分别接晶振Y1的一端，之后分别接电容C4和电容C5的一端，电容C4和电容C5的另一端共同接地，晶振电路使得芯片CC2530单片机控制器的工作频率始终保持在一个基准频率，芯片CC2530管脚RESET接电容C11和电阻R3的一端，电容C11的另一端接5V电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，其特征在于：包括固定节点井盖、汇聚节点井盖、云端服务器（9）；所述固定节点井盖包括第一井盖状态自检模块（1）、第一井盖防盗模块（2）、第一井盖电池电量监测模块（3）、第一井盖GPS定位模块（4）、固定节点井盖信号发送模块（5）、固定井盖；所述汇聚节点井盖包括第二井盖状态自检模块（1）、第二井盖防盗模块（2）、第二井盖电池电量监测模块（3）、第二井盖GPS定位模块（4）、汇聚节点井盖压力发电井盖（6）、汇聚节点井盖电能储存电路模块（7）、汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）；所述第一井盖状态自检模块（1）、第一井盖防盗模块（2）、第一井盖电池电量监测模块（3）、第一井盖GPS定位模块（4）、固定节点井盖信号发送模块（5）均集成在固定井盖上；第一井盖状态自检模块（1）、第一井盖防盗模块（2）、第一井盖电池电量监测模块（3）、第一井盖GPS定位模块（4）均与固定节点井盖信号发送模块（5）相连接；所述第二井盖状态自检模块（1）、第二井盖防盗模块（2）、第二井盖电池电量监测模块（3）、第二井盖GPS定位模块（4）均集成在汇聚节点井盖压力发电井盖（6）上；所述汇聚节点井盖压力发电井盖（6）与汇聚节点井盖电能储存电路模块（7）相连，汇聚节点井盖电能储存电路模块（7）与汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）相连，第二井盖状态自检模块（1）、第二井盖防盗模块（2）、第二井盖电池电量监测模块（3）、第二井盖GPS定位模块（4）均与汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）相连接；所述固定节点井盖信号发送模块（5）与汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）相连接组成ZigBee网络，且汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）通过天线与云端服务器（9）相连；所述第一井盖状态自检模块（1）、第二井盖状态自检模块（1）均包括漆包线、反相器74LS04；其中漆包线嵌入在固定井盖或汇聚节点井盖压力发电井盖（6）的内部，漆包线的一端接VCC，漆包线的另一端接反相器74LS04的输入端，反相器74LS04的输出端接固定节点井盖信号发送模块（5）或汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）的ZigBee模块芯片CC2530；所述固定节点井盖采用蓄电池供电，汇聚节点井盖通过汇聚节点井盖压力发电井盖（6）自发电供电，固定节点井盖在整个道路上的数量多于汇聚节点井盖，固定节点井盖通过内置的第一井盖状态自检模块（1）对自身进行状态自检得到其状态信息、通过第一井盖电池电量监测模块（3）采集得到其电量信息、通过第一井盖GPS定位模块（4）得到其定位信息，再通过固定节点井盖的ZigBee模块发送至汇聚节点井盖处，同时汇聚节点井盖通过内置的第二井盖状态自检模块（1）对自身进行状态自检得到其状态信息、通过第二井盖电池电量监测模块（3）采集得到其电量信息、通过第二井盖GPS定位模块（4）得到其定位信息，并汇集到汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8），整个汇聚节点井盖和固定节点井盖组成的ZigBee星型拓扑网络，之后汇总的信息通过汇聚节点井盖发送至云端服务器，通过云端服务器实时掌握整个城市的道路中井盖的实时状态信息、电量信息、定位信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，其特征在于：包括固定节点井盖、汇聚节点井盖、云端服务器（9）；所述固定节点井盖包括第一井盖状态自检模块（1）、第一井盖防盗模块（2）、第一井盖电池电量监测模块（3）、第一井盖GPS定位模块（4）、固定节点井盖信号发送模块（5）、固定井盖；所述汇聚节点井盖包括第二井盖状态自检模块（1）、第二井盖防盗模块（2）、第二井盖电池电量监测模块（3）、第二井盖GPS定位模块（4）、汇聚节点井盖压力发电井盖（6）、汇聚节点井盖电能储存电路模块（7）、汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）；所述第一井盖状态自检模块（1）、第一井盖防盗模块（2）、第一井盖电池电量监测模块（3）、第一井盖GPS定位模块（4）、固定节点井盖信号发送模块（5）均集成在固定井盖上；第一井盖状态自检模块（1）、第一井盖防盗模块（2）、第一井盖电池电量监测模块（3）、第一井盖GPS定位模块（4）均与固定节点井盖信号发送模块（5）相连接；所述第二井盖状态自检模块（1）、第二井盖防盗模块（2）、第二井盖电池电量监测模块（3）、第二井盖GPS定位模块（4）均集成在汇聚节点井盖压力发电井盖（6）上；所述汇聚节点井盖压力发电井盖（6）与汇聚节点井盖电能储存电路模块（7）相连，汇聚节点井盖电能储存电路模块（7）与汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）相连，第二井盖状态自检模块（1）、第二井盖防盗模块（2）、第二井盖电池电量监测模块（3）、第二井盖GPS定位模块（4）均与汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）相连接；所述固定节点井盖信号发送模块（5）与汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）相连接组成ZigBee网络，且汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）通过天线与云端服务器（9）相连；所述第一井盖状态自检模块（1）、第二井盖状态自检模块（1）均包括漆包线、反相器74LS04；其中漆包线嵌入在固定井盖或汇聚节点井盖压力发电井盖（6）的内部，漆包线的一端接VCC，漆包线的另一端接反相器74LS04的输入端，反相器74LS04的输出端接固定节点井盖信号发送模块（5）或汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8）的ZigBee模块芯片CC2530；所述固定节点井盖采用蓄电池供电，汇聚节点井盖通过汇聚节点井盖压力发电井盖（6）自发电供电，固定节点井盖在整个道路上的数量多于汇聚节点井盖，固定节点井盖通过内置的第一井盖状态自检模块（1）对自身进行状态自检得到其状态信息、通过第一井盖电池电量监测模块（3）采集得到其电量信息、通过第一井盖GPS定位模块（4）得到其定位信息，再通过固定节点井盖的ZigBee模块发送至汇聚节点井盖处，同时汇聚节点井盖通过内置的第二井盖状态自检模块（1）对自身进行状态自检得到其状态信息、通过第二井盖电池电量监测模块（3）采集得到其电量信息、通过第二井盖GPS定位模块（4）得到其定位信息，并汇集到汇聚节点井盖信号接收/发送模块（8），整个汇聚节点井盖和固定节点井盖组成的ZigBee星型拓扑网络，之后汇总的信息通过汇聚节点井盖发送至云端服务器，通过云端服务器实时掌握整个城市的道路中井盖的实时状态信息、电量信息、定位信息。2.根据权利要求1所述的基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，其特征在于：所述第一井盖防盗模块（2）、第二井盖防盗模块（2）结构相同，均包括电容C17、电容C18、电感L4、继电器、芯片TX125；其中芯片TX125的管脚MODE1、MODE3、MODE4共同接电感L4的一端，芯片TX125的管脚VCC接电容C17和电容C18的一端，之后与电感L4的另一端接Vcc，芯片TX125的管脚GND接电容C17和电容C18的另一端，之后接地，芯片TX125的管脚TX1和TX2分别接继电器的一端，芯片TX125的管脚的TXD接芯片CC2530的P0.0，芯片TX125的管脚的STATUS接芯片CC2530的P0.1。3.根据权利要求1所述的基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，其特征在于：所述第一井盖电池电量监测模块（3）、第二井盖电池电量监测模块（3）结构相同，均包括电阻R4、电阻R5、二极管D9、芯片LM232、电池；其中电池的正极接电阻R4的一端和芯片LM232的4号管脚，电阻R4的另一端接芯片LM232的3号管脚，电池的负极接电阻R5的一端和二极管D9的正极，之后接地，二极管D9的负极接芯片LM232的3号管脚，电阻R5的另一端接芯片LM232的2号管脚，芯片LM232的5号管脚接地，芯片LM232的1号管脚作为输出接芯片CC2530的P1.3。4.根据权利要求1所述的基于Zigbee自组网的嵌入式井盖状态自检系统，其特征在于：所述第一井盖GPS定位模块（4）、第二井盖GPS定位模块（4）结构相同，均包括芯片EM411、反相器74LS04；其中芯片EM411的3号管脚TX接反向器74LS04的输入端，反向器74LS04的输出端接另一个另一个反相器74LS04的输入端，另一个反相器74LS04的输出端接芯片CC2530的P1.4，芯片EM41...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊斌，潘晟旻，张晶，刘江昆，潘天骄，熊晓雨，李瑞，范洪博，曾德伟，吴晟，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53