一种基于物联网技术的防爆窨井盖及其控制与改造方法技术

本发明专利技术涉及一种基于物联网技术的防爆窨井盖及其控制与改造方法，属于窨井盖防爆技术领域。该防爆窨井盖包括设有过水透气孔的盖体及布设在该盖体的底表面上的防爆装置；该防爆装置包括控制单元、蓄电池、雨水监测传感器、无线通讯模块及孔启闭执行单元，控制单元用于在被标定为高风险的日期控制孔启闭执行单元对过水透气孔进行封孔处理，从而能有效避免在高风险日期内被投入鞭炮而引起爆炸，此外根据天气预报数据与雨水监测传感器的监测数据而在下雨天也打开过水透气孔，从而有效地确保过水与透气的功能，从而有效提高社区的安全，尤其有效地避免出现因小孩投入鞭炮而导致爆炸的风险；可广泛应用于社区管道建设、改造及安全防控等工程领域中。防控等工程领域中。防控等工程领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网技术的防爆窨井盖及其控制与改造方法


[0001]本专利技术涉及物联网技术在窨井盖领域中的应用，具体地说，涉及一种基于物联网技术的防爆窨井盖，适于对该窨井盖进行控制的控制方法，及基于该防爆窨井盖的结构对老式窨井盖进行改造的方法。

技术介绍

[0002]在城市建设中，会在地下布设大量的管道，例如下水道、地下煤气管道、自来水管道、电力管道、通讯管道等，这些地下管道每隔一段距离就要设置一个通向地面的出口，即窨井，以便在需要维护时，能对管道及布设在管道内的线路进行检修；窨井的井口通常与地面平齐或稍低于地面，尤其是布设人口密集的小区过道内的窨井口通常要求与地面持平，并由一个盖子进行可开启地遮盖，即窨井盖，以保证窨井在服役过程中的使用安全。
[0003]如图1至图3所示为常见窨井盖的结构，该窨井盖1包括盖体10，布设在该盖体10上的两个过水透气孔11，及布设在该盖体10的底表面上的多根交错布置的补强肋12；其中，过水透气孔11常用于下水、透气或维修时进行掀盖，因此也常称为透气孔、雨水孔或掀盖孔。
[0004]在窨井的服役过程中，管道、窨井内的有机物在浸泡过程中会产生的大量沼气，当这些沼气在窨井2内与氧气的混合到达一定比例，若遇到明火时就会发生剧烈爆炸。虽然有窨井盖遮盖，但在春节期间会有些小孩因调皮或好奇，而将烟头或鞭炮从过水透气孔11丢入窨井2内，若此时窨井2内的沼气聚集到一定程度，会产生爆炸，爆炸掀飞的窨井盖会对周边人员造成伤害。
[0005]为了避免出现上述安全问题，在公告号为CN110164100B的专利文献中公开了一种电子警报装置；该电子警报装置包括用于检测管道内易燃气体浓度的检测模块，用于发送报警信号的通讯模块，用于开启或闭合通孔的执行模块，及用于接收检测模块的易燃气体浓度信息并判断易燃气体浓度的处理模块；在工作过程中，如果易燃气体浓度大于阈值A，处理模块控制通讯模块发送报警信号；如果易燃气体浓度大于阈值B，处理模块向控制执行模块发送闭合通孔的信号；其中，阈值A小于阈值B。该技术方案通过封闭窨井盖的过水透气孔而避免鞭炮、烟头等明火掉入窨井内，以达到防止管道爆炸的问题，但是堵住了过水透气孔，导致沼气无法散去而只能一直封闭过水透气孔，且有可能导致沼气越聚越多，反而越来越危险了，且会严重影响过水透气孔的过水功能的发挥；此外，一直封孔也会是过水透气孔散失了过水的功能，导致难以进行实际应用。此外，其所采用的执行模块由于在闭孔过程中一直要给电磁铁供电而导致蓄电池用电太快而难以进行实际应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是提供一种基于物联网技术的防爆窨井盖及其控制方法，以通过在井盖主体的底表面上布设防爆装置，并基于对应的控制方法，能有效防止鞭炮被扔入窨井内而引起爆炸，且与现有技术相比能有效地减少对窨井盖上过水透气孔的过水功能的影响；
[0007]本专利技术的另一目的是提供一种基于物联网技术的防爆窨井盖及其控制方法，以基于机械结构改进的防爆装置，能在闭孔过程中也使过水透气孔的过水功能消失，即仍保留了过水功能，但是能实现封气的功能；
[0008]本专利技术的再一目的是提供一种基于上述防爆窨井盖的结构，而对现有窨井盖进行改造的方法。
[0009]为了实现上述主要目的，本专利技术提供一种防爆窨井盖的控制方法，该防爆窨井盖包括设有过水透气孔的盖体，及布设在所述盖体的底表面上的防爆装置；所述防爆装置包括控制单元，供电蓄电池，雨水监测传感器，与所述控制单元电连接的无线通讯模块，及受所述控制单元控制的孔启闭执行单元；所述雨水监测传感器用于向所述控制单元输出雨水监测数据；该控制方法包括以下步骤：
[0010]请求接收步骤，在预设时间点，开启所述无线通讯模块，向目标服务器发送数据下载请求；并接收所述目标服务器针对所述数据下载请求所发送的窨井环境数据和/或风险更新数据；所述窨井环境数据包括所述窨井盖所处位置处的天气预报数据，所述风险更新数据用于更新预存时间表中不同日期的鞭炮投放风险程度，所述鞭炮投放风险程度包括高风险；
[0011]判断执行步骤，若当前日期在预存时间表中被标定为所述高风险，则控制所述孔启闭执行单元关断所述过水透气孔与窨井内腔之间的连通通道；但在所述天气预报数据表征所述窨井盖所处位置处正在下雨，且所述雨水监测数据表征有水流从所述过水透气孔流入所述窨井内腔，则停止对所述连通通道的关断；
[0012]开孔换气步骤，在控制所述孔启闭执行单元关断所述连通通道的日期内，在当天的下半夜控制所述孔启闭执行单元连通所述连通通道。
[0013]在上述技术方案中，基于物联网技术所实现的信息互联，而可不断更新窨井所在位置处的天气预报数据及可能被扔鞭炮的风险程度，从而综合决策是否关闭过水透气孔，即在有风险且无雨时，会关闭过水透水孔，并在下半夜不会有小孩扔鞭炮时打开过水透气孔进行换气，从而有效地避免出现被扔鞭炮而爆炸的风险；在被扔鞭炮风险较小或无风险的时候干脆打开过水透气孔而不会影响透气与下雨时的过水功能；此外，即使在被投鞭炮的风险程度较高时，若出现天气预报为下雨天气，并基于是否有雨水从过水透气孔流入而判断此时雨水量较大而阻止了小孩在外玩鞭炮的可能性，从而打开过水透气孔进行排水。此外，基于天气预报数据，而不是单纯地基于布设在窨井盖上的传感器检测数据，而有效避免因有水流通过的假下雨误判，有效地提高了使用安全性。
[0014]具体的方案为所述判断执行步骤依序包括以下步骤：
[0015]风险判断执行步骤，根据所述预存时间表判断当前日期被是否被标定为高风险，若未被标定为高风险，则保持所述连通通道为连通状态；
[0016]天气判断执行步骤，若当前日期被标定为高风险，则根据所述天气预报数据判断所述窨井盖所处位置是否正在下雨，若没有下雨，则控制所述孔启闭执行单元关闭所述连通通道；
[0017]水流判断执行步骤，若当前日期被标定为高风险且正在下雨，则根据所述雨水监测数据判断是否有水流从所述过水透气孔流入，若有水流流入则保持所述连通通道为连通状态，否则控制所述孔启闭执行单元关闭所述连通通道。
[0018]在上述技术方案中，基于前述顺序进行判断，能有效地减少判断过程中的计算量，且更符合实际情况而有效地确保安全性的要求。
[0019]优选的方案为在控制所述孔启闭执行单元连通或关闭所述连通通道时，开启所述无线通讯模块，向所述目标服务器发送所述孔启闭执行单元的工作状态数据。该技术方案能让工作人员和/或监控系统知悉当前每个窨井盖上的防爆装置的工作状态，以能在出现故障时进行排故。
[0020]优选的方案为在所述供电蓄电池的电量少于预设阈值时，开启所述无线通讯模块，向所述目标服务器发送所述供电蓄电池的当前电量数据。该技术方案能让工作人员和/或监控系统知悉每个防爆装置的供电蓄电池的剩余电量，以避免因无电量而造成风险。
[0021]优选的方案为所述天气预报数据包括当日天气预报数据及未来预定天数内的天气预报数据；在连续多次开启所述无线通讯模块，向所述目标服务器发送所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网技术的防爆窨井盖的控制方法，所述防爆窨井盖包括设有过水透气孔的盖体，及布设在所述盖体的底表面上的防爆装置；所述防爆装置包括控制单元，供电蓄电池，向所述控制单元输出雨水监测数据的雨水监测传感器，与所述控制单元电连接的无线通讯模块，及受所述控制单元控制的孔启闭执行单元；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：请求接收步骤，在预设时间点，开启所述无线通讯模块，向目标服务器发送数据下载请求；并接收所述目标服务器针对所述数据下载请求所发送的窨井环境数据和/或风险更新数据；所述窨井环境数据包括所述防爆窨井盖所处位置处的天气预报数据，所述风险更新数据用于更新预存时间表中不同日期的鞭炮投放风险程度，所述鞭炮投放风险程度包括高风险；判断执行步骤，若当前日期在所述预存时间表中被标定为所述高风险，则控制所述孔启闭执行单元关断所述过水透气孔与窨井内腔之间的连通通道；但在所述天气预报数据表征所述防爆窨井盖所处位置处正在下雨，且所述雨水监测数据表征有水流从所述过水透气孔流入所述窨井内腔，则停止对所述连通通道的关断；开孔换气步骤，在控制所述孔启闭执行单元关断所述连通通道的日期内，在当天的下半夜控制所述孔启闭执行单元连通所述连通通道。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述判断执行步骤依序包括以下步骤：风险判断执行步骤，根据所述预存时间表判断当前日期被是否被标定为高风险，若未被标定为高风险，则保持所述连通通道为连通状态；天气判断执行步骤，若当前日期被标定为高风险，则根据所述天气预报数据判断所述防爆窨井盖所处位置是否正在下雨，若没有下雨，则控制所述孔启闭执行单元关闭所述连通通道；水流判断执行步骤，若当前日期被标定为高风险且正在下雨，则根据所述雨水监测数据判断是否有水流从所述过水透气孔流入，若有水流流入则保持所述连通通道为连通状态，否则控制所述孔启闭执行单元关闭所述连通通道。3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：所述天气预报数据包括当日天气预报数据及未来预定天数内的天气预报数据；在连续多次开启所述无线通讯模块，向所述目标服务器发送所述数据下载请求，均未接收到所述目标服务器的响应时，基于历史记录数据中的平均值对当前日期及未来预定时长日期内的鞭炮投放风险程度进行评定，及基于最近一期的天气预报数据当前日期的天气状况进行认定。4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于：所述孔启闭执行单元包括防爆管组件及启闭驱动单元；所述防爆管组件包括可移动地安装在所述盖体的底表面上的防爆管，及布设在所述防爆管的内腔底部处的液浮式放水机构；所述防爆管的管口大于所述过水透气孔，且在所述防爆管的内腔底面上设有放水口；所述液浮式放水机构包括沿竖向布置地固定在所述防爆管的内腔底面上的竖向导杆，可沿所述竖向导杆上下滑动地套装在所述防爆管内的堵块，及固定安装在所述堵块的上表面上的浮块，且没于水中的所述浮块能拉动所述堵块上浮；所述堵块在下落至支撑于所述内腔底
面上时，能堵住所述放水口；所述启闭驱动单元包括直线位移输出装置，用于驱使所述防爆管组件移近所述过水透气孔，且使所述防爆管的管口与所述过水透气孔的下孔口对接而对所述下孔口进行封堵，及用于驱使所述防爆管组件移离所述过水透气孔，而释放对所述下孔口的封堵；在所述堵块的底表面上内嵌地固设有永磁铁块；在所述防爆管的内腔底面上固设有霍尔传感器，用于检测所述堵块是否堵孔到位；所述雨水监测传感器包括所述霍尔传感器与所述永磁铁块。5.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的控制方法，其特征在于：所述孔启闭执行单元包括防爆管组件及启闭驱动单元；所述防爆管组件包括固定在所述盖体的底表面上的防爆管，及布设在所述防爆管的内腔底部处的液浮式放水机构；所述防爆管的管口大于所述过水透气孔，且在所述防爆管的内腔底面上设有放水口；所述防爆管的管口与所述过水透气孔的下孔口对接而对所述下孔口进行封堵；所述液浮式放水机构包括沿竖向布置地固定在所述防爆管的内腔底面上的竖向导杆，可沿所述竖向导杆上下滑动地套装在所述防爆管内的堵块，及固定安装在所述堵块的上表面上的浮块，且没于水中的所述浮块能拉动所述堵块上浮；所述堵块在下落至支撑于所述内腔底面上时，堵住所述放水口；所述防爆管的管体包括固定安装在所述盖体的底表面上的静管体部，及上端部通过铰轴而可摆动地安装在所述盖体的底表面上的动管体部，且所述防爆管的内腔底面部固设在所述静管体部的底端部上；所述静管体部与所述动管体部能对接而拼装成一体结构；所述启闭驱动单元包括锁定机构，储水箱，固定在所述动管体部背离所述静管体部的侧面上的储水袋，套装在所述铰轴上的扭簧，及双向泵；所述双向泵与所述储水箱及所述储水袋之间用管路连通，而在所述储水箱与所述储水袋之间搬移存水；所述扭簧的一个摆臂与所述盖体固连，另一个摆臂与所述动管体部固连，而使其弹性扭矩用于迫使所述动管体部绕所述铰轴摆动展开；灌满水的所述储水袋用于迫使所述动管体部克服所述弹性扭矩，而使所述动管体部与所述静管体部拼接成所述一体结构；所述锁定机构包括片状销孔座、电磁铁、锁销、复位压簧、回拉衔铁及销孔座；所述销孔座固设在所述静管体部背离所述动管体部的侧面上，并在所述销孔座上设有供所述锁销往复穿梭的第一销孔；且沿外侧至所述静管体部的侧面中心处的方位上，所述销孔座、所述回拉衔铁及所述电磁铁依序布设；所述回拉衔铁固定在所述锁销邻近所述电磁铁的一端部上；所述复位压簧套装在所述锁销上，其弹性恢复力用于迫使所述锁销远离所述电磁铁；所述片状销孔座的一端部固设在所述动管体部的侧面上，设有第二销孔的另一端部朝外延伸，至在所述静管体部与所述动管体部拼接时，能使所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：何彬，王金权，何绍健，沈琪，陈志强，温文杰，
申请(专利权)人：宁德职业技术学院，
类型：发明
国别省市：