专利名称：一种城市管井井盖异动监测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测城市管井井盖是否出现异动的方法及其系统。
背景技术：
随着城市的发展，每个城市都建设有大量的地下设施工程，自然，城市中的各个角 落也就分布有大量的用于对这些工程进行维护和检修的管井，管井井盖是否完好，不但关 系到对地下设施的有效防护，更关系到行人和车辆的出行安全，因此，如何对数量庞大的管 井进行有效管护，保证管井井盖的完好，成为摆在市政管理部门面前的一个难题。
发明内容
针对现有监测手段存在的问题，本发明的目的在于提供一种可对城市管井井盖的 状态进行不间断监测和自动报警的方法和系统，利用本发明，可及时发现管井井盖出现的 异动，并发出相应的报警信号，从而为井盖的及时更换、补充和维护提供技术保障。为实现上述目的，本发明的城市管井井盖异动监测方法具体为在管井底部或井 壁或井中物体上选取基准点，对井盖与基准点之间的距离进行监测，当被监测距离超出预 定阈值时，向远程终端发出无线报警信号。实现上述方法的一种城市管井井盖异动监测系统，该系统包括监测装置和远程终 端，监测装置安装在管井井盖背面，对井盖与管井底部或井壁或井中物体上选取的基准点 之间的距离进行监测，并在被监测距离超出预定阈值时，向远程终端发出无线报警信号。进一步，所述监测装置包括测距?？?、无线传输?？?、电源?？楹涂刂颇？?，其中，测距?？?，对井盖距所述基准点的距离进行监测，并将监测数据输送给控制模 块；无线传输?？?，用于监测装置与远程终端进行数据交互；电源?？?，用于给监测装置提供电源，该电源?？槲绯鼗蛲饨拥缭?；控制?？?，控制监测装置的工作，对测距?？槭渌偷募嗖馐萁蟹治?，并在监测 数据超出预设阈值时通过无线传输?？橄蛟冻讨斩朔⒊霰ň藕?。进一步，所述测距?？槲ú饩嗄？?、微波测距?？榛蚣す獠饩嗄？?。进一步，所述无线传输?？槲湮淹ㄐ偶际跄？?，微波通讯?？榛蛏淦礡FID无线 通讯?？?。进一步，所述蜂窝通信技术?？榘℅SM、GPRS、CDMA、TD、3G通信技术?？?。进一步，所述测距装置按0. 5秒 10分钟的预设时间间隔间歇工作。进一步，所述远程终端通过所述无线传输?？橛胨隹刂颇？榻惺萁换?，其 中包括对监测装置工作状态的查询和工作参数的设定。进一步，所述无线传输?？樵谒隹刂颇？樾枰胨鲈冻讨斩私惺萁换ナ?被启动工作。本发明利用成熟的测距技术和无线数据传输技术，解决了自动监测城市管井井盖异动并发出报警信号的技术问题，作为远程终端的管理系统接收到报警信号后，可以及时 定位发生异动的井盖位置和性质，从而对其进行及时维修或更换，在?；こ鞘猩枋┑耐?， 保证人员、财产的安全。
图1为本发明监测系统结构示意图；图2为本发明监测系统工作原理图，其中，(a)为井盖处于正常状态时的示意图，(b)为井盖出现异动时的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。因不论是被盗、破碎，还是因事故(如管井意外进水、井壁塌陷等)而使管井内选 取的基准点发生变化，都会使井盖与基准点之间的距离出现变化，因此通过对井盖与基准 点之间的距离进行监测，可以及时发现管井井盖出现的异动，并通过向相关部门或人员发 出报警信号而使其得到及时更换、补充或修复。如图1所示，本发明监测系统包括监测装置和远程终端，监测装置用于对管井井 盖与管井内选取的基准点之间的距离进行监测，并当监测数据超出设定的阈值时，向远程 终端发出无线报警信号。监测装置包括控制?？?、测距?？?、无线传输?？?、电源?？?，其 中，电源?？槲黾嗖庾爸玫墓ぷ魈峁┑缒?，测距?？橛糜诓杉溆牖嫉阒涞木嗬?数据，并将数据输送给控制?？?，控制?？榭刂普黾嗖庾爸玫墓ぷ?，并对测距?？樗屠吹?监测数据进行分析，当监测数据超出预定的阈值时，通过无线传输?？橄蛟冻讨斩朔⒊霰?警信号。使用时，监测装置固定安装在井盖背面，并将测距?？榈姆⑸浜徒邮斩俗佣宰脊?井底部或井壁或井中物体上选取的基准点，利用测距?？椴饬糠⑸涠俗又粱嫉愕木嗬?， 当发现该距离与基准距离之间产生较大偏差且超过一定阈值时，控制?？橥ü尴叽淠?块将报警信号传输出去，该无线传输?？榭梢匝∮眉际醭墒斓耐ㄑ洞渫?，可以采用如 短信方式等小数据量传输方法。远程终端接收到该信息后就可以判断出是具体哪一处管井 发生了异动，这种异动包括管井塌陷、井盖被掀动、井盖严重破损或塌陷、管井内大量积水等。测距?？榭梢匝≡癯＜壹际醭墒斓母髦植饩嗄？?，如超声波测距?？?、微波测 距?？?、激光测距?？榈?。测距?？榈姆⑸浜徒邮斩俗?传感器)并不独立安装，而是与监测装置中的其他 ?？樽槌梢桓稣?，固定安装在管井井盖面向井内一侧，其发射和接收端子均对准管井内 选取的基准点，由发射端子向基准点发射测距脉冲波，并通过接收端子接收基准点反射的 回波测量出与基准点之间的距离。在监测装置初始安装或需要进行参数重置(如对管井或井盖进行更换、维护、 调整后通常需要进行参数重置)时，在井盖处于正常使用状态下(即正常覆盖在管井口 处)，控制?？榭梢钥刂撇饩嗄？橥瓿梢淮尾饩?，获得发射端子与基准点之间的距离D， 并将该值保存为基准距离值Dtl，同时设定两个报警阈值rl和r2，如，取值0. 5 > rl > 0和-0. 5彡r2彡0。在监测装置正常工作状态下，控制?？榭刂撇饩嗄？槊考涓粢欢ㄊ奔銽完成一次 测距，获得发射端子与基准点之间的距离D，间隔时间T可以作为工作参数预先配置，取值 可以在0. 5秒 10分钟之间选择，对所获得的测距距离D进行判断，当D > (l+rl)D0或D < (l+r2)D0时，则认为该距离值已发生了重大变化，表明井盖发生了异动，此时控制?？榫?控制无线传输?？橄蛟冻讨斩朔⒊霰ň藕?。其工作原理如附图2所示。当管井内出现大量积水时，如积水超过一定高度，导致测距?？椴饬康木嗬敕⑸?大幅度改变且满足D > (1+1~1)0?；?< (1+rf) Dtl条件时，也会引发报警，以便相关管理部 门进行及时处理，?；す芫谏枋?。对于一些较为特殊的管井(如井下空间大、井下设备多、井底高低不平现象严重 等)，如果由测距?？槎宰脊芫撞坎饩?，当井盖受到小幅度震动(如车辆行驶压过)而造 成测距脉冲方向发生偏差，可能也会带来测距距离的重大改变，从而造成误报警，此时可以 在管井井壁上选取基准点。由于本发明监测系统的原理是基于距离的异常变化而实现的， 与距离本身大小无关，也与所测量的距离的性质无关，从实现原理上来分析，在管井底部选 取基准点与在管井井壁或井中物体上选取基准点，效果是一样的，但需要注意的是，管井井 壁上或井内物体上选取的基准点应尽可能靠近管井底部，以保证能够有效地监测到管井内 大量积水的异常情况。无线传输?？橹饕械Ｓ朐冻讨斩私惺萁换サ墓δ?，最主要的用途是在发现 井盖异动时向远程终端发送报警信号。该无线传输?？榭梢匝≡馱WAN无线广域网技术， WMAN无线城域网技术，WLAN无线局域网技术，WPAN无线个域网技术，射频无线传输技术等 任一种无线数据通讯技术?？?，其中可优先选择WWAN无线广域网技术中的蜂窝通信技术 ?？?包括GSM、GPRS、CDMA、TD、3G技术?？榈?，WMAN无线城域网技术中的微波通讯?？?、 射频RFID无线通讯?？榈燃际醭墒烨页杀窘系偷哪？??？刂颇？橥ü尴叽淠？橛朐冻讨斩私惺萁换?，交互的数据内容包括井 盖异动报警信号、装置运行状态信息、参数配置控制信息等。井盖异动报警信号是指当控制?？榉⑾旨嗖饩嗬胫礑偏离基准距离值Dtl较大，且 满足D> (1+1~1)0?；?< (l+r2) Dtl条件时，向远程终端发送的报警信号。该报警信号通过 无线传输?？榉⑺椭猎冻讨斩?，该报警信号的发送目的地和发送方式预存在控制?？榈氖?据存储区中，与采用的不同种类的无线发送?？橄喙?，可以是一个数据接收目标代码(当 采用蜂窝通信技术?？槭?，也可以是以某一设定频率发送至无线通讯接收器(当采用微 波通讯?？榛騌FID无线通讯?？槭?。远程终端指可以与监测装置进行数据通信的设备或系统，不属于监测装置的构成 ?？?，但可以通过无线信道与监测装置进行数据交互，能够接收监测装置发送的数据信息 (包括井盖异动报警信号、装置运行状态信息等)，也可以向监测装置发送参数配置控制信 息等，其信息内容按照监测装置内部控制程序所定义的数据通信协议进行交互传输，其数 据交互无线信道根据监测装置所使用的无线传输?？槭粜圆煌煌?，远程终端使用与监 测装置所采用的无线传输?？橄喽杂Φ哪？橐酝瓿捎爰嗖庾爸弥湮尴咝诺赖慕⒑屯?讯。远程终端可以根据接收到监测装置所发送的井盖异动报警信号对其进行报警管
5理，包括报警记录的储存、统计等，也可包括对报警的相应措施，如通知相关部门或人员及 时进行处理(如查看，更换井盖，维修设备，设置警示牌等)。远程终端也可以通过读取装置 运行状态信息或发送参数配置控制信息等方式对监测装置进行调试、维护和管理。通过与不同监测装置进行数据交互，远程终端可以同时接收多个监测装置发送的 井盖异动报警信号，也可同时对多个监测装置进行维护和管理。为了更好地监测井盖状态，井盖报警信号可以附加更多的内容，如管井的属性、归 属主管单位、报警类型等，其中管井属性包括如电力管井，供水管井，污水管井，通讯管井等 类型，主管单位可以采用事先编码和事后对照编码表查询的方式获知(如供电部门、供水 部门、环保部门、城建部门、通讯部门等)，除了管井异动报警外，报警类型还可以包括电池 电量不足、测距?？楣ぷ饕斐５瘸＜募嗖庾爸迷诵凶刺斐Ｐ畔?。监测装置运行状态信息包括运行状态信息的查询和发送，指控制?？橥ü尴叽?输?？榻邮赵冻讨斩朔⑺偷脑诵凶刺檠噶畈⒔ぷ髯刺畔⒎⑺统鋈?，包括但不限于 当前配置的工作参数、电池运行状态和剩余电量等信息。参数配置控制信息指控制?？橥ü尴叽淠？榻邮赵冻讨斩朔⑺偷墓ぷ鞑问?配置指令，并以此修改工作参数，如报警信号发送目标地址、报警比例阈值rl和r2、基准距
离值Dtl等。由于管井井盖通常为金属或硬质塑料等材料制成，会对无线传输?？榈氖萃ㄑ?有屏蔽作用，为了保证无线数据发送和接收的连续、畅通地实现，需要在井盖上钻孔，将监 测装置的无线传输?？榈姆⑺?接收天线经由该孔伸出(在井盖正常使用状态下，该天线 即从井盖孔中伸出露出表面)以便减少井盖的屏蔽作用，伸出部分无需过长，以不会造成 井盖面异样突起造成安全隐患为准，可以采用定向天线。由于城市管井分布零散，而且布线较为困难，施工成本较高，因此本发明中的监测 装置优选使用电池供电，负责为本装置的所有?？樘峁┕ぷ鞯缭?。由于测距?？橥ǔ９ぷ?功率比较低，大多为毫瓦级，且采用预设的固定时间间隔发送短暂测距波束的工作模式，在 绝大部分时间段均无须启动和工作，因此可以在间隔时间段时处于待机状态，而在需要进 行测距时再发送短暂的测距波束并获得距离测量值，完成测距后再次进入待机状态，以此 方式降低平均功耗。同时无线传输?？樵谡Ｗ刺挛扌肫舳⑺捅ň藕?，仅当该仪器 检测到异动或该仪器的工作状态异常(如电池电量不足、测距?？楣ぷ鞑徽５?时才进 行报警数据传输，因此在正常工作状态下可以处于关机状态，在需要时再加电启动和工作。 对于控制?？槔此?，使用硬件化的单片机或单板机实现，也可以在较低的功耗下正常工作， 选择合适容量的电池可以满足实现长时间正常工作和使用的要求。在现场条件允许的情况 下，本发明的监测装置也可使用外接电源?？悸堑郊嗖庾爸冒沧坝诠芫潜趁?，而城市管井内部往往湿度较大，因此监测 装置可使用效果良好的防水防潮外壳，或在安装好后进行防水防潮密封处理，以避免电路 受潮造成腐蚀或短路以至于本装置损坏或出现故障。由于其安装位置为管井井口的井盖背 面，因此除非出现管井完全被水淹没的情况，否则该仪器通常不会出现由于被水浸泡而失 效的情况?？刂颇？橐缘テ虻グ寤诵?，控制监测装置的正常协调运行，其同时提供 一个有线数据端口，如RS232/485串口或USB串行数据接口，可用于进行设备调试、系统软件升级或有线连接直接进行数据交互，交互的数据内容包括且不限于仅通过无线传输?？?可实现交互的数据。该控制?？橥笨梢越ぷ鞑问?、核心软件存储于数据存储区内以便 于控制运行状态或完成系统升级。也可在通过无线传输?？榻邮盏教囟谌?如查询、设 置指令)时，可以相应地返回数据或做出相应处理。监测装置中的控制?？橹饕瓿杀冉霞虻サ氖菰怂愫吐呒刂?，数据处理量并 不多，因此对于核心的单片机的要求并不高，可以使用非常普通的单片机产品为核心来设 计控制?？?。上述实例中的监测装置安装在管井井盖背面，实际使用时，监测装置也可安装在 管井底部或井壁或井中物体上选取的基准点处，而将测距?？榈姆⑸浜徒邮斩俗佣宰脊芫?井盖背面。只是需要注意的是，为了避免管井内的积水对监测装置造成破坏，需要对其做相 应的防水处理。
权利要求
1.一种城市管井井盖异动监测方法，其特征在于，该监测方法具体为在管井底部或 井壁或井中物体上选取基准点，对井盖与基准点之间的距离进行监测，当被监测距离超出 预定阈值时，向远程终端发出无线报警信号。
2.实现上述方法的一种城市管井井盖异动监测系统，其特征在于，该系统包括监测装 置和远程终端，监测装置安装在管井井盖背面，对井盖与管井底部或井壁或井中物体上选 取的基准点之间的距离进行监测，或者，监测装置安装在管井底部或井壁或井中物体上选 取的基准点处，对井盖与基准点之间的距离进行监测，并在被监测距离超出预定阈值时，向 远程终端发出无线报警信号。
3.如权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述监测装置包括测距?？?、无线传输 ?？?、电源?？楹涂刂颇？?，其中，所述测距?？橛糜诙跃蔷嗨龌嫉愕木嗬虢胁饩嗉嗖?，并将监测数据输送给所 述控制?？?；所述无线传输?？橛糜谒黾嗖庾爸糜胨鲈冻讨斩私惺萁换?；所述电源?？橛糜诟黾嗖庾爸玫墓ぷ魈峁┑缭?，该电源?？槲绯鼗蛲饨拥缭?；所述控制?？橛糜诳刂扑黾嗖庾爸玫墓ぷ?，对所述测距?？槭渌偷募嗖馐萁蟹?析，一旦监测数据超出预设阈值，就通过所述无线传输?？橄蛩鲈冻讨斩朔⒊霰ň藕?。
4.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述测距?？槲ú饩嗄？?、微波 测距?？榛蚣す獠饩嗄？?。
5.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述无线传输?？槲湮淹ㄐ偶际跄?块、微波通讯?？榛蛏淦礡FID无线通讯?？?。
6.如权利要求5所述的监测系统，其特征在于，所述蜂窝通信技术?？榘℅SM、GPRS、 CDMA、TD、3G通信技术?？?。
7.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述测距?？榘?.5秒 10分钟的时 间间隔间歇工作。
8.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述远程终端通过所述无线传输?？?与所述控制?？榻惺萁换?，其中包括对监测装置工作状态的查询和工作参数的设定。
9.如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述无线传输?？樵谒隹刂颇？樾?要与所述远程终端进行数据交互时被启动工作。
全文摘要
本发明公开了一种城市管井井盖异动监测方法，该监测方法具体为在管井底部或井壁或井中物体上选取基准点，对井盖与基准点之间的距离进行监测，当被监测距离超出预定阈值时，向远程终端发出无线报警信号。本发明利用成熟的测距?？楹臀尴呤荽浼际?，解决了自动监测城市管井井盖异动并发出报警信号的技术问题，作为远程终端的管理系统接收到报警信号后，可以及时定位发生异动的井盖位置和性质，从而对其进行及时维修或更换，在?；こ鞘猩枋┑耐?，保证人员、财产的安全。
文档编号G05B19/418GK102122152SQ20101058647
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者童剑军, 童建民 申请人:童剑军, 童建民