一种无线井盖异动变送装置、管理系统及使用方法与流程

本发明属于井盖监控，具体涉及一种无线井盖异动变送装置、管理系统及使用方法。

背景技术：

1、井盖，用于遮盖道路上的深井，防止人或者物体坠落的，在城市道路建设中发挥着重要的作用。作为城市道路、公路和街道上防止行人或车辆坠入地下构筑物的井盖，在保证行人和车辆安全方面发挥着重要作用，一旦井盖被人为破坏或由于水涝等自然灾害发生移位，都会将竖井暴露，从而引发严重的安全问题。

2、井盖根据其用途由对应管理部门负责管理，传统的井盖管理方式为对应管理部门派专人定期进行检查，由于井盖布设范围广，给巡检人员带来巨大的工作量，并且一旦井盖发生移位不能第一时间发现，存在安全隐患。现有通过传感器进行井盖异动检测的方式一定程度上实现了井盖管理自动化，但现有的井盖管理方式是分散式的，管理部门无法实现对井盖的统一管理。

3、综上，井盖在城市道路建设中非常重要，一旦发生井盖移位威胁到行人和车辆的安全，传统的人工检查方式效率低，不能第一时间发现井盖移位，现有的传感器监测井盖方式都是分散进行的，缺少统一的井盖管理方式。

4、此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种无线井盖异动变送装置、管理系统及使用方法，是非常有必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述井盖在城市道路建设中非常重要，一旦发生井盖移位威胁到行人和车辆的安全，传统的人工检查方式效率低，不能第一时间发现井盖移位，现有的传感器监测井盖方式都是分散进行的，缺少统一的井盖管理方式的缺陷，本发明提供一种无线井盖异动变送装置、管理系统及使用方法，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种无线井盖异动变送装置，包括装置壳体，装置壳体内设有主电路板；

3、主电路板上设有主控模块和电源模块；

4、主控模块连接有nb传输模块和异动检测模块；

5、电源模块包括电池、主控电源输出单元、nb电源输出单元以及异动检测电源输出单元；

6、电池与主控电源输出单元、nb电源输出单元以及异动检测电源输出单元均连接；

7、主控电源输出单元与主控模块连接，nb电源输出单元与nb传输模块连接，异动检测电源输出单元与异动检测模块连接；

8、主控电源输出单元、nb电源输出单元以及异动检测电源输出单元还与主控模块连接。

9、进一步地，装置壳体包括底座和顶盖；

10、底座呈圆形，顶盖呈碗状，且顶盖边缘与底座扣合形成主电路板容纳空间；

11、装置壳体通过底座固定在井盖下部，且顶盖朝向竖井底部。

12、进一步地，异动检测模块包括水平检测传感单元、竖直检测传感单元、水位检测单元、水浸检测单元以及温度检测单元；

13、水平检测传感单元、竖直检测传感单元、水位检测单元、水浸传感单元以及温度检测单元均与主控模块连接。

14、进一步地，主控电源输出单元包括第一电压变换芯片u2；

15、第一电压变换芯片u2输入端与电池bat连接，第一电压变换芯片u2输入端还连接有电容c82；

16、第一电压变换芯片u2输出端连接有第一电压端3v，第一电压端3v连接有电容c84；

17、第一电压变换芯片u2接地端与电容c84另一端连接，并接地；

18、第一电压端3v与主控模块连接。

19、进一步地，主控模块包括主控芯片u1，主控芯片u1设有主电源管脚vcc；

20、主电源管脚vcc与第一电压端3v连接。

21、进一步地，主控芯片u1设有加速度中断唤醒管脚m_acc_int1和m_acc_int2和i2c数据采集管脚m_i2c_scl和m_i2c_sda；

22、水平检测单元包括水平三轴加速传感器芯片u7；

23、水平三轴加速传感器芯片u7设有采集启动管脚int1和int2以及i2c数据上报管脚i2c_scl和i2c_sda；

24、竖直检测单元包括竖直三轴加速度传感器芯片u8；

25、竖直三轴加速度传感器芯片u8设有采集启动管脚int1和int2和i2c数据上报管脚；

26、水平三轴加速传感器芯片u7和竖直三轴加速度传感器芯片u8的采集启动管脚int1与加速度中断唤醒管脚m_acc_int1连接, 水平三轴加速传感器芯片u7和竖直三轴加速度传感器芯片u8的采集启动管脚int2与加速度中断唤醒管脚m_acc_int2连接，水平三轴加速传感器芯片u7和竖直三轴加速度传感器芯片u8的i2c数据上报管脚i2c_scl与主控芯片u1的i2c数据采集管脚m_i2c_scl连接，水平三轴加速传感器芯片u7和竖直三轴加速度传感器芯片u8的i2c数据上报管脚i2c_sda与主控芯片u1的i2c数据采集管脚m_i2c_sda连接；

27、异动检测电源输出单元与主控电源输出单元采用相同结构；

28、水平三轴加速传感器芯片u7及竖直三轴加速度传感器芯片u8还与第一电压端3v连接。

29、进一步地，水浸传感单元包括第一电阻r22、第二电阻r20、第三电阻r50、第三电容c21以及水浸端子对cn1；

30、水浸端子对cn1设置在装置壳体的顶盖外侧；

31、水浸端子对cn1中一个端子与电阻r22连接，电阻r22另一端与第一电压端3v连接；

32、水浸端子对cn1中另一个端子与电阻r20连接，电阻r20另一端与电阻r50及电容c21连接，并连接有水浸报警端子wkup6；

33、主控芯片u1设有水浸报警唤醒管脚m_wkup6，水浸报警唤醒管脚m_wkup6与水浸报警端子wkup6连接；

34、电阻r50及电容c21另一端连接，并接地。

35、进一步地，水位检测单元采用浮球开关。

36、进一步地，nb传输模块包括nb模组处理芯片u3；

37、nb模组处理芯片u3设有nb电源管脚vdd、天线管脚rf、复位驱动管脚nb_reset、sim卡通信管脚、sim卡电压管脚vsim、nb从输入管脚nb_rxd、nb从输出管脚nb_txd、nb输入输出控制管脚vdd_io_r2；

38、主控芯片u1设有nb电源使能管脚en2_nb、nb复位驱动管脚nb_reset_in、nb主输入管脚m_nb_rxd、nb主输出管脚m_nb_txd；

39、天线管脚rf连接有nb天线，sim卡电压管脚vsim连接有sim卡单元，复位驱动管脚nb_reset连接有nb复位驱动单元，nb输入输出控制管脚vdd_io_r2连接有io驱动单元；

40、nb电源使能管脚en2_nb与nb电源输出单元连接，nb电源输出单元与nb电源管脚vdd连接；nb复位驱动管脚nb_reset_in连接有nb复位驱动单元，nb复位驱动单元与复位驱动管脚nb_reset连接；

41、nb输入输出控制管脚vdd_io_r2连接有nb输入驱动单元和nb输出单元，nb输入驱动单元与nb主输入管脚m_nb_rxd和nb从输入管脚nb_rxd连接，nb输出驱动单元与nb主输出管脚m_nb_txd和nb从输出管脚nb_txd连接。

42、进一步地，天线管脚连接有电阻r1和电容c1，电容c1另一端接地；

43、电阻r1另一端连接有电容c2，并与nb天线rf1连接，电容c2另一端接地。

44、进一步地，nb电源使能管脚en2_nb与nb电源输出单元连接；

45、nb电源输出单元包括输入滤波子单元、开关控制子单元以及输出滤波子单元；

46、输入滤波子单元与电池连接，开关控制子单元与输入滤波子单元及输出滤波子单元连接，nb电源使能管脚en2_nb与开关控制子单元连接，输出滤波子单元连接有第二电压端vdd_nb；

47、nb模组处理芯片u3的nb电源管脚vdd与第二电压端vdd_nb连接。

48、进一步地，输入滤波子单元包括电容c18、电容c19、电容c34；

49、输出滤波子单元包括电容c64、电容c32、电容c29以及电容c33；

50、开关控制子单元包括电容c17、电阻r11、电阻r10、电阻r12、电阻r13、开关三极管q1以及开关mos管q2；

51、电池与电容c18、电容c19、电容c34、电阻r12以及开关mos管q2的源极连接，电容c18、电容c19以及电容c34另一端连接，并接地；

52、电阻r12另一端与电阻r13、开关三极管q1的集电极连接，电阻r13另一端与开关mos管q2的栅极连接；

53、开关三极管q1的基极与电阻r11、电阻r12以及电容c17连接，电阻r11另一端与主控芯片的nb电源使能管脚连接，电阻r10另一端与电容c17另一端以及三极管q1的源极连接，并接地；

54、开关mos管q2的漏极与电容c34、电容c32、电容c33以及电容c29连接后，还连接有第二电压端vdd_nb；

55、电容c64另一端与电容c29另一端连接，并接地；

56、电容c32另一端与电容c33另一端连接，并接地。

57、进一步地，io驱动单元包括三极管q3、三极管q4、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r21、电容c3以及电容c4；

58、三极管q3的基极与电阻r25及电容c3连接，电阻r25另一端与电容c3另一端连接，并与第一电压端连接，三极管q3的发射极与主控芯片的nb主输出管脚连接，三极管q3的集电极与电阻r24以及nb模组处理芯片的nb从输入管脚连接，电阻r24另一端与nb模组处理芯片u3的nb输入输出控制管脚vdd_io_r2连接；

59、三极管q4的基极与电阻r21及电容c4连接，电阻r21另一端与电容c4另一端连接，并与主控芯片u1的nb输入输出控制管脚vdd_io_r2连接，三极管q4的发射极与nb模组处理芯片u3的nb从输出管脚nb_txd连接，三极管q4的集电极与电阻r26以及nb模组处理芯片u3的nb主输入管脚m_nb_rxd连接，电阻r26另一端与第一电压端3v连接。

60、进一步地，nb复位驱动单元包括三极管q7、电阻r10、电阻r18以及瞬态抑制二极管d1；

61、三极管q1的基极与电阻r18以及电阻r19连接，三极管q7的发射极与电阻r19另一端及瞬态抑制二极管d1第一端连接，并接地；

62、电阻r18另一端与主控芯片u1的nb复位驱动管脚nb_reset_in连接，三极管q7的集电极与瞬态抑制二极管d1的另一端连接，并与nb模组处理芯片u3的复位驱动管脚nb_reset连接。

63、进一步地，还包括电池电量监测模块；

64、电池电量监测模块与电池bat及主控模块连接。

65、进一步地，电池电量监测模块包括电阻r57和电阻r110；

66、电阻r57与电池连接，电阻r57另一端与电阻r110连接，并连接有模拟电压端子adc；

67、电阻r110另一端接地；

68、主控芯片u1设有电池电压采集管脚m_adc，电池电压采集管脚m_adc与模拟电压端子adc连接。

69、进一步地，主控模块还连接有蓝牙模块；

70、电源模块还包括蓝牙电源输出单元；

71、蓝牙电源输出单元与蓝牙模块及主控模块均连接。

72、第二方面，本发明提供一种基于第一方面的无线井盖异动变送装置的管理系统，包括物联网主管理子系统和蓝牙辅助管理子系统；

73、物联网主管理子系统，用于通过 pc上位机登录后端物联网系统，对无线井盖异动变送装置进行配置；

74、蓝牙辅助管理子系统，用于通过移动终端使用蓝牙对无线井盖异动变送装置进行配置。

75、进一步地，物联网主管理子系统包括产品添加模块、数据第一查看模块以及产品配置模块；

76、产品添加模块，用于响应于登录用户的请求，在物联网平台添加无线井盖异动变送装置产品的设备实例，并对设备属性服务进行设置；

77、数据第一查看模块，用于查看无线井盖异动变送装置产品的设备实例的软件信息、上报信息、设备信息、异动及水位检测信息、报警信息以及安装标志信息进行查看；

78、产品配置模块，用于对无线井盖异动变送装置产品的设备报警上报时间、井盖布防状态以及倾斜告警阈值进行配置。

79、进一步地，产品添加模块包括用户登录单元、产品创建单元、设备添加单元以及服务添加单元；

80、用户登录单元，用于接收用户的注册请求，根据请求的用户名和密码分配账号，并接收已注册用户的登录请求，验证用户名和密码完成登录；

81、产品创建单元，用于响应于用户产品创建请求，创建无线井盖异动变送装置产品，并对产品名称、产品分类、接入方式、网络类型、通信协议、数据加密方式、认证方式、终端地址格式、设备型号、消息格式、透传方式以及省电模式进行设定；

82、设备添加单元，用于添加无线井盖异动变送装置产品的设备实例，并对设备名称、设备id、设备识别码、创建时间、最后上线时间、最后离线时间以及设备状态进行记录，并对设备进行管理；

83、服务添加单元，用于对设备的无线信号覆盖等级、物理小区标识、认证方式、参数信号接收功率、信号与干扰加噪声比、下发值、满溢报警、阀门报警状态、x/y轴倾斜角度各服务属性的属性标识、属性id以及数据类型以及数据定义进行设定，并对服务属性进行管理。

84、进一步地，软件信息包括软件版本信息；

85、上报信息包括上报信息及修改上报时间的报文头；

86、设备信息包括信号强度信息和电池电量信息；

87、异动检测信息包括y 轴倾斜角度和x 轴倾斜角度；

88、报警信息包括报警角度阈值、高液位报警阈值以及满溢报警阈值。

89、进一步地，井盖布防状态包括安装模式和未安装模式。

90、第三方面，本发明提供一种无线井盖异动变送装置管理方法，包括如下步骤：

91、s1.将无线井盖异动变送装置安装于待测井盖处，并设置无线井盖异动变送装置朝向竖井底部；

92、s2.通过pc机上位机登录后端物联网系统或通过移动终端使用蓝牙对无线井盖异动变送装置进行配置；

93、s3.使用配置完成的无线井盖异动变送装置对井盖进行监测，并根据配置报警阈值及井盖的实时监测值输出监测结果。

94、进一步地，步骤s1具体步骤如下：

95、s11.将无线井盖异动变送装置的底座安装于待测井盖的底面；

96、s12.为无线井盖异动变送装置安装水位检测单元，再安装待测井盖到竖井处；

97、步骤s2具体步骤如下：

98、s21.判断无线井盖异动变送装置蓝牙是否激活；

99、若是，进入步骤s24；

100、若否，进入步骤s22；

101、s22.判断是否需要激活蓝牙；

102、若是，进入步骤s23；

103、若否，进入步骤s25；

104、s23.当无线井盖异动变送装置接收到预设的蓝牙激活指令后，激活蓝牙；

105、s24.通过pc机上位机登录后端物联网系统或通过移动终端使用蓝牙对无线井盖异动变送装置的报警阈值及上报周期参数进行配置，进入步骤s3；

106、s25.通过pc机上位机登录后端物联网系统对无线井盖异动变送装置的报警阈值及上报周期参数进行配置；

107、步骤s3具体步骤如下：

108、s31.获取无线井盖异动变送装置按照上报周期提供的监测数据；

109、s32.从无线井盖异动变送装置上报的监测数据中识别出实时倾斜角度及实时水位值；

110、s33.将实时倾斜角度与倾斜角度阈值、实时水位值与水位阈值进行比较，并在实时倾斜角度超过倾斜角度一致、实时水位值超过水位阈值以及满溢报警阈值有效中满足至少一项时，启动报警；

111、s34.对无线井盖异动变送装置实时倾斜角度值、水位值、倾斜角度报警状态、水位报警状态以及满溢报警状态进行展示。

112、进一步地，步骤s24具体步骤如下：

113、s241.判断无线井盖异动变送装置的模式；

114、当为休眠状态模式，进入步s243；

115、当为工作模式，进入步骤s242；

116、s242.当无线井盖异动变送装置检测到在原状态基础上反转90度的动作，激活蓝牙，进入步骤s25；

117、s243.当无线井盖异动变送装置检测到依次设置正面水平静置动作、反面水平静置动作、竖直静置动作以及二次正面水平静置动作后，激活蓝牙。

118、本发明的有益效果在于：

119、本发明提供的无线井盖异动变送装置、管理系统及使用方法，实现井盖的异动检测、水位检测以及水浸检测的统一管理，且可对异常阈值进行设置，在井盖异常时进行报警，及时发现井盖异常状态，消除安全隐患。

120、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

121、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。