一种智能窨井盖应变监控系统

摘要

本发明公开了一种智能窨井盖应变监控系统，包括外井盖、内井盖、转轴、应变传感器、伺服电机、控制装置、监测管理云平台和终端，所述内井盖位于外井盖中，且二者通过转轴连接，所述若干应变传感器通过螺钉固定在内井盖下表面并且以转轴为中心呈放射状分布，所述伺服电机输出端与转轴相连，所述控制装置分别与应变传感器和伺服电机相连，所述监测管理云平台分别与控制装置、终端无线连接。本系统对井盖所受应变力的大小、位置和时间进行实时监测并记录到监测管理云平台，依据井盖所受应变力的位置及频率控制井盖转动，使井盖各个位置依次受力，降低井盖的损坏率，增加井盖的使用寿命。

权利要求

1.一种智能窨井盖应变监控系统，其特征在于，包括外井盖(1)、内井盖(2)、转轴(3)、应变传感器(4)、伺服电机(6)和控制装置(7)，所述内井盖(2)位于外井盖中，且二者通过转轴(3)连接，若干所述应变传感器(4)通过螺钉(5)固定在内井盖(2)下表面并且以转轴(3)为中心呈放射状分布，所述伺服电机(6)输出端与转轴(3)相连，所述控制装置(7)分别与应变传感器(4)和伺服电机(6)相连，所述控制装置(7)包括中央处理器(7.1)及分别与中央处理器(7.1)相连的数据录入模块(7.2)、驱动模块(7.3)、电源模块(7.4)、数据传输模块(7.5)和GPS定位模块(7.6)，所述应变传感器(4)与数据录入模块(7.2)相连，所述驱动模块(7.3)与伺服电机(6)相连，所述电源模块(7.4)分别与应变传感器(4)中央处理器(7.1)、伺服电机(6)相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能窨井盖应变监控系统，其特征在于，还包括监测管理云平台(8)和终端(9)，所述监测管理云平台(8)分别与控制装置(7)、终端(9)无线连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能窨井盖应变监控系统，其特征在于，所述内井盖(2)下表面与外井盖接触处设有若干滚珠(2.1)，所述滚珠(2.1)沿内井盖(2)边缘均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种智能窨井盖应变监控系统，其特征在于，所述滚珠(2.1)和转轴(3)为不锈钢材质。

5.根据权利要求1所述的一种智能窨井盖应变监控系统，其特征在于，所述外井盖(1)和内井盖(2)上分别设有位置相对的排水孔(10)，内井盖(2)上的排水孔(10)直径小于等于外井盖(1)上的排水孔(10)直径。

6.根据权利要求1或5所述的一种智能窨井盖应变监控系统，其特征在于，所述转轴(3)顶端设有十字形凸起，转轴(3)中部设有齿轮槽，所述伺服电机(6)输出端设有齿轮，所述齿轮为圆锥齿轮，所述齿轮与转轴(3)中部的齿轮槽卡接。

7.根据权利要求5所述的一种智能窨井盖应变监控系统，其特征在于，所述伺服电机(6)和控制装置(7)表面覆盖有防水密封壳，所述伺服电机(6)输出端所设齿轮为不锈钢材质。

说明书

一种智能窨井盖应变监控系统

技术领域

[0001] 本发明设计窨井盖，尤其涉及一种智能窨井盖应变监控系统。

背景技术

[0002] 窨井是用在排水管道的转弯、分支、跌落等处，以便于检查、疏通用的井，学名叫检查井。井盖是用于遮盖道路或家中窨井，防止人或者物体坠落的盖体，一般采用圆形，可用
于绿化带、人行道、机动车道、码头、小巷等场所。有资料显示，井盖的损坏主要是由于单一
位置重复受到应变力作用破损造成的，许多井盖因其安装位置因素影响，井盖的有些部分
容易受到行人、车辆等的应变力作用，而其余部分则一直未受力作用，最终导致易受力作用
的部分受损，而其余部分依然完好，大大缩短了井盖的使用寿命，造成资源浪费。

[0003] 中国专利文献CN204940354U公开了一种“应变式测重井盖”。包括保护壳、应变式传感器、存储器、处理器、电源模块，所述应变式传感器两端固定在井盖下表面，所述保护壳
设置在井盖下表面，所述保护壳内设置存储器、处理器和电源模块，所述处理器分别与应变
式传感器、存储器和电源模块电连接，所述应变式传感器两端设置圆孔，并通过螺栓固定在
井盖下表面，当井盖损坏后，便于取下回收利用。该实用新型能够记录井盖被压后的每次承
重数据，并进行存储，能够有效的证明井盖是否因为承重超标而损坏，降低了生产商的维修
和更换成本。但是该实用新型仅记录井盖的承重数据，并没有从根本上降低井盖的损坏率，
并未增加井盖的使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明主要解决原有的井盖所受应变力不均匀导致使用寿命短的技术问题，提供一种智能窨井盖应变监控系统，对井盖所受应变力的大小、位置和时间进行实时监测并记
录到监测管理云平台，依据井盖所受应变力的位置及频率控制井盖转动，使井盖各个位置
依次受力，降低井盖的损坏率，增加井盖的使用寿命。

[0005] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括外井盖、内井盖、转轴、应变传感器、伺服电机和控制装置，所述内井盖位于外井盖中，且二者通
过转轴连接，所述若干应变传感器通过螺钉固定在内井盖下表面并且以转轴为中心呈放射
状分布，所述伺服电机输出端与转轴相连，所述控制装置分别与应变传感器和伺服电机相
连。安装在内井盖下表面的若干应变传感器采集内井盖所受应变力的大小、位置和时间等
信息，并将信息发送至控制装置。控制装置根据井盖所受应变力的位置和频率通过伺服电
机控制转轴，使内井盖按频率转动一定角度，使井盖各个位置依次受力，避免单一位置重复
受应变力作用导致井盖快速受损，从而延长井盖的使用寿命。

[0006] 作为优选，还包括监测管理云平台和终端，所述监测管理云平台分别与控制装置、终端无线连接。控制装置将采集到的信息发送到监测管理云平台并建立数据库，用户借助
终端访问监测管理云平台实现对井盖的实时监测。

[0007] 作为优选，所述的控制装置包括中央处理器、数据录入模块、驱动模块、电源模块、数据传输模块和GPS定位模块，所述应变传感器与数据录入模块相连，所述驱动模块与伺服
电机相连，所述电源模块分别与应变传感器中央处理器、伺服电机相连。数据录入模块用于
对应变传感器采样数据的录入，中央处理器用于根据采样数据控制内井盖转动角度及频
率，驱动模块用于控制伺服电机工作，电源模块用于为应变传感器、控制装置和伺服电机供
电，GPS定位模块用于对井盖进行定位，便于工作人员维修更换，数据传输模块用于将应变
传感器采集到的数据、中央处理器的控制参数和井盖位置等信息发送至监测管理云平台进
行记录。

[0008] 作为优选，所述的内井盖下表面与外井盖接触处设有若干滚珠，所述滚珠沿内井盖边缘均匀分布。若干滚珠用于减小内井盖下表面与外井盖间的摩擦力，减小内井盖转动
所需力，帮助内井盖转动。

[0009] 作为优选，所述的滚珠和转轴为不锈钢材质。避免滚珠和转轴受水分侵蚀损坏。

[0010] 作为优选，所述的外井盖和内井盖上分别设有位置相对的排水孔，内井盖上的排水孔直径大于等于外井盖上的排水孔直径。外井盖顶面设有台阶形凹槽，内井盖位于凹槽
中，内井盖与凹槽的最上层台阶接触，内井盖和外井盖之间形成一个空腔，空腔中有伺服电
机和控制装置，伺服电机和控制装置安装在外井盖上。内井盖上的排水孔直径小于等于外
井盖上的排水孔直径以避免外井盖与内井盖间的空腔产生积水从而损坏内部设备。

[0011] 作为优选，所述的转轴顶端设有十字形凸起，转轴中部设有齿轮槽，所述伺服电机输出端设有齿轮，所述齿轮为圆锥齿轮，所述齿轮与转轴中部的齿轮槽卡接。转轴顶端的十
字形凸起用于将转轴与内井盖固定，使内井盖按照转轴转动角度准确转动，伺服电机输出
端的齿轮与转轴中部的齿轮槽卡接，使伺服电机通过齿轮带动齿轮槽，从而使转轴转动。

[0012] 作为优选，所述的伺服电机和控制装置表面覆盖有防水密封壳，所述伺服电机输出端所设齿轮为不锈钢材质。伺服电机和控制装置表面覆盖有防水密封壳用于避免受到外
界水分侵蚀而损坏，伺服电机输出端所设齿轮为不锈钢材质用于增加齿轮使用寿命。

[0013] 本发明的有益效果是：对井盖所受应变力的大小、位置和时间进行实时监测并记录到监测管理云平台，依据井盖所受应变力的位置及频率控制井盖转动，使井盖各个位置
依次受力，降低井盖的损坏率，增加井盖的使用寿命。

附图说明

[0014] 图1是本发明的一种俯视图。

[0015] 图2是本发明的一种截面图。

[0016] 图3是本发明的一种电路原理连接结构框图。

[0017] 图中1外井盖，2内井盖，2.1滚珠，3转轴，4应变传感器，5螺钉，6伺服电机，7控制装置，7.1中央处理器，7.2数据录入模块，7.3驱动模块，7.4电源模块，7.5数据传输模块，
7.6GPS定位模块，8监测管理云平台，9终端，10排水孔

具体实施方式

[0018] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

[0019] 实施例：本实施例的一种智能窨井盖应变监控系统，如图1、图2所示，包括窨井盖、监测管理云平台8和终端9，窨井盖包括外井盖1和内井盖2，外井盖1的顶面有个台阶形的凹
槽，内井盖2位于凹槽中，内井盖2与凹槽的最上层台阶接触，内井盖2和外井盖1之间形成一
个空腔，空腔中有伺服电机6和控制装置7，伺服电机6和控制装置7安装在外井盖上。转轴3
位于外井盖1和内井盖2的中心位置且二者通过转轴3连接。在外井盖1和内井盖2上分别设
有位置相对应的排水孔10，内井盖2上的排水孔直径小于等于外井盖1上的排水孔10直径以
避免进水量大于出水量导致内井盖2与外井盖1之间产生积水损坏设备。在内井盖2下表面
与外井盖1接触处设有若干滚珠2.1，滚珠2.1为不锈钢材质，沿内井盖2边缘均匀分布。若干
滚珠用于将内井盖下表面与外井盖间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低摩擦力，减小内井
盖转动所需力，帮助内井盖转动。转轴3顶端设有十字形凸起，转轴3顶端的十字形凸起安装
在内井盖2内，用于将转轴3与内井盖2固定，防止转轴3与内井盖2接触面打滑，使内井盖2按
照转轴3转动角度准确转动。外井盖1中心位置镶嵌有转轴座，转轴3底部插接在转轴座上。
转轴3中部开设齿轮槽，伺服电机6输出端设有圆锥齿轮，圆锥齿轮与转轴中部的齿轮槽卡
接，使伺服电机6通过齿轮带动齿轮槽转动，从而使转轴3带动内井盖2转动。转轴3与伺服电
机6输出端的齿轮均为不锈钢材质。内井盖的背面通过螺钉5安装有8个应变传感器4，8个应
变传感器以转轴3为中心呈放射状分布，使8个应变传感器4能够准确监测内井盖2所受应变
力的大小、位置和时间等数据。伺服电机6输出端与转轴相连，控制装置7通过导线分别与应
变传感器4和伺服电机6相连，监测管理云平台8分别与控制装置7、终端9无线连接，伺服电
机6和控制装置7表面覆盖有防水密封壳用于避免受到外界水分侵蚀而损坏。

[0020] 如图3所示，控制装置7包括中央处理器7.1、数据录入模块7.2、驱动模块7.3、电源模块7.4、数据传输模块7.5和GPS定位模块7.6，应变传感器4与数据录入模块7.2相连，数据
录入模块7.2用于对应变传感器4采样数据的录入。驱动模块7.3与伺服电机6相连用于控制
伺服电机6工作，电源模块7.4分别与应变传感器4、中央处理器7.1、伺服电机6相连用于提
供电能使各个设备顺利运行。中央处理器7.1用于根据采样数据控制内井盖2转动角度及频
率，GPS定位模块7.6用于对井盖进行定位，便于工作人员维修更换，数据传输模块7.5用于
将应变传感器4采集到的数据、中央处理器7.1的控制参数和井盖位置等信息发送至监测管
理云平台8进行记录。

[0021] 工作时，首先由安装在内井盖2下表面的应变传感器4采集内井盖2所受应变力的大小、位置和时间等信息，并将采集信息通过数据录入模块7.2传输至控制装置7，控制装置
7根据井盖所受应变力的位置和频率设定转动角度及频率，通过驱动模块7.3控制伺服电机
6的工作，进而控制转轴3的转动角度及频率，使内井盖2按设定频率和角度转动，使内井盖2
各个位置依次受力，避免单一位置重复受应变力作用导致井盖受损。控制装置7将应变传感
器4采集到的数据、中央处理器7.1的控制参数和井盖位置等信息通过数据传输模块7.5发
送到监测管理云平台8并建立数据库，用户借助终端9访问监测管理云平台8实现对井盖的
实时监测。内井盖2损坏后通过监测管理云平台8向终端9发送报警信息，工作人员能够迅速
定位并更换损坏的内井盖2，仅需更换内井盖2节约了成本，使更换更加方便快捷。且当内井
盖2损坏时，外井盖1能够起保险作用，减小内井盖2损坏导致的影响。