一種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種管廊設(shè)施，特別是涉及一種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

綜合管廊是指地下城市管道綜合走廊，在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊，燃?xì)狻⒐?、給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施?？朔朔磸?fù)開挖地面，街道蜘蛛網(wǎng)式架空線等城市建設(shè)中出現(xiàn)的問題，同時管線安全水平和防災(zāi)抗災(zāi)能力也獲得了明顯提升。

綜合管廊的監(jiān)管主要分為三個方面：一是管廊內(nèi)的電線、燃?xì)狻⒐?、給排水等管路發(fā)生泄露等情況，若發(fā)現(xiàn)不及時將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果；二是人為的偷盜破壞等行為；三是對于鼠類、蛇類等各種地下穴居動物，管廊相當(dāng)于一個適宜的庇護(hù)所，這些動物的啃咬等行為會對管廊內(nèi)的各類管線造成破壞。這三方面的問題都會對綜合管廊的安全使用造成威脅，一旦發(fā)生將會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并且威脅到人民群眾的生命安全。

所以，要實現(xiàn)對管廊的安全監(jiān)管，就要做到監(jiān)測到管廊內(nèi)所有環(huán)境的改變。假如能設(shè)計一種對管廊內(nèi)所有環(huán)境變化進(jìn)行實時監(jiān)測的系統(tǒng)，將管廊內(nèi)的安全威脅在第一時間得到消除，對于促進(jìn)城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保障城市空間整體協(xié)調(diào)發(fā)展和營造良好的城市生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明為了實現(xiàn)對管廊內(nèi)環(huán)境變化的實時監(jiān)管，提供一種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)，它利用微波在空間的傳遞和反射，根據(jù)接收到最終的微波能量變化，實現(xiàn)對管廊內(nèi)任意環(huán)境元素改變的監(jiān)控。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)，其特征在于：包括PCB板、GSM通訊模塊、GSM天線、MCU、高壓脈沖發(fā)生器、A/D轉(zhuǎn)換電路、網(wǎng)罩殼、引腳、絕緣固定層、壓電晶片、共振片、阻抗匹配器、電線、攝像頭、門插銷、外側(cè)觸頭、內(nèi)側(cè)觸頭、中間彈簧、內(nèi)側(cè)彈簧。

整體結(jié)構(gòu)根據(jù)功能劃分為三個部分：感應(yīng)部分、信息采集部分、系統(tǒng)開啟控制部分。

感應(yīng)部分包括PCB板、高壓脈沖發(fā)生器、A/D轉(zhuǎn)換電路、網(wǎng)罩殼、引腳、絕緣固定層、壓電晶片、共振片、阻抗匹配器、電線。

所述PCB板為矩形薄板，高壓脈沖發(fā)生器、A/D轉(zhuǎn)換電路位于PCB板的頂面，PCB板底面安裝有微波的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器和接收器均具備網(wǎng)罩殼、引腳、絕緣固定層、壓電晶片、共振片、電線，其中接收器還包含有阻抗匹配器。

所述網(wǎng)罩殼為圓柱形的殼體，底部均勻開設(shè)有孔洞；所述引腳由網(wǎng)罩殼的頂部伸出，與PCB板連接在一起，引腳的底部引出電線，與壓電晶片相連通；所述絕緣固定層分布在網(wǎng)罩殼內(nèi)腔的頂部，包裹住引腳下半部分，避免引腳與網(wǎng)罩殼、壓電晶片與網(wǎng)罩殼之間導(dǎo)電，同時將引腳的下半部分固定在網(wǎng)罩殼內(nèi)；所述壓電晶片粘貼在絕緣固定層的底部；所述共振片為朝下的喇叭狀，其頂部安裝在壓電晶片底面。

在接收器中，還有阻抗匹配器環(huán)繞在共振片周圍，位于共振片和網(wǎng)罩殼之間的間隙處。

進(jìn)一步講，所述阻抗匹配器的作用是微波經(jīng)過在管廊內(nèi)部的一系列復(fù)雜反射后，接收器接收到的微波不會再次反射到管廊的空間，避免了微波信號再次反射會源點，影響信號的識別。

信息采集部分包括GSM通訊模塊、GSM天線、MCU、攝像頭；所述GSM通訊模塊安裝在PCB板頂面，內(nèi)部安裝有SIM卡，所述GSM天線從GSM通訊模塊的頂面伸出；所述MCU安裝在PCB板頂面中央位置，所述攝像頭安裝在PCB板底面。

系統(tǒng)開啟控制部分包括門插銷、外側(cè)觸頭、內(nèi)側(cè)觸頭、中間彈簧、內(nèi)側(cè)彈簧。所述門插銷如同常見的門鎖結(jié)構(gòu)，鑰匙插入鑰匙孔旋轉(zhuǎn)后，門插銷伸出進(jìn)入插銷孔；所述插銷孔內(nèi)，由外向內(nèi)，依次安裝有外側(cè)觸頭、中間彈簧、內(nèi)側(cè)觸頭、內(nèi)側(cè)彈簧，所述外側(cè)觸頭和內(nèi)側(cè)觸頭的形狀相同，均為由圓柱體的內(nèi)側(cè)凸起另外直徑偏小圓柱體的形狀，側(cè)面看為T字形逆時針旋轉(zhuǎn)90°的外形，其中外側(cè)觸頭的內(nèi)側(cè)端面、內(nèi)側(cè)觸頭的外側(cè)端面，均粘貼有電路金屬觸片；所述中間彈簧套在外側(cè)觸頭的內(nèi)側(cè)圓柱凸起上，中間彈簧的內(nèi)側(cè)靠在內(nèi)側(cè)觸頭的外端面上；所述內(nèi)側(cè)彈簧套在內(nèi)側(cè)觸頭的內(nèi)側(cè)圓柱凸起上，內(nèi)側(cè)彈簧的內(nèi)側(cè)靠在插銷孔的內(nèi)端面。

本發(fā)明的原理為：管廊設(shè)有專門的檢修口或出入口，所述門插銷設(shè)立在檢修口或出入口的門上，當(dāng)工作人員離開管廊，關(guān)閉門板時，門插銷進(jìn)入到插銷孔內(nèi)，頂住外側(cè)觸頭向內(nèi)移動，使得外側(cè)觸頭的金屬觸片與內(nèi)側(cè)觸頭的金屬觸片相接觸；當(dāng)打開門板時，門插銷離開插銷孔，由于中間彈簧的彈力作用，外側(cè)觸頭的金屬觸片與內(nèi)側(cè)觸頭的金屬觸片相分離。這樣就形成了本系統(tǒng)中的開啟控制開關(guān)，當(dāng)工作人員離開管廊后，系統(tǒng)開啟；當(dāng)工作人員進(jìn)入管廊后，系統(tǒng)關(guān)閉。

系統(tǒng)啟動后，所有耗電元件通電，發(fā)射器發(fā)出微波，微波在管廊內(nèi)經(jīng)過一系列復(fù)雜的反射后，會有一部分微波最終進(jìn)入接收器；當(dāng)管廊內(nèi)的管路出現(xiàn)泄露，或者出現(xiàn)人或動物走動時，管廊內(nèi)的空間環(huán)境發(fā)生改變，接收器接收到的微波信號發(fā)生改變，此時MCU判定管廊內(nèi)出現(xiàn)異常狀況，開啟攝像頭，并通過GSM通訊模塊和GSM天線將采集到的圖像傳遞給管理部門。

進(jìn)一步講，本系統(tǒng)由地下埋設(shè)的市電電路提供電能。

本發(fā)明一種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

（1）將用戶走路動作轉(zhuǎn)換為電能，環(huán)保節(jié)能；

（2）利用振動電機(jī)結(jié)構(gòu)，使用步進(jìn)電機(jī)組合，實現(xiàn)走路振動的模擬；

（3）使用整流二極管元件，將方向不定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

所以，這種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)，利用微波在空間的傳遞和反射，根據(jù)接收到最終的微波能量變化，實現(xiàn)對管廊內(nèi)任意環(huán)境元素改變的監(jiān)控。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，或者通過實施本發(fā)明而了解。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是管廊單元模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中攝像頭在管廊內(nèi)的位置示意圖。

圖3是本發(fā)明在仰視視角的PCB板和各元件裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明在俯視視角的PCB板和各元件裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的發(fā)射器和接收器的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的發(fā)射器和接收器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明的發(fā)射器沿其中心軸線的剖視圖。

圖8是本發(fā)明的接收器沿其中心軸線的剖視圖。

圖9是本發(fā)明的門插銷在收縮狀態(tài)時的觸頭處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明的門插銷在收縮狀態(tài)時的觸頭處的結(jié)構(gòu)放大示意圖。

圖11是本發(fā)明的門插銷在伸出狀態(tài)時的觸頭處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號：1-PCB板、2-GSM通訊模塊、3-GSM天線、4-MCU、5-高壓脈沖發(fā)生器、6-A/D轉(zhuǎn)換電路、7-網(wǎng)罩殼、8-引腳、9-絕緣固定層、10-壓電晶片、11-共振片、12-阻抗匹配器、13-電線、14-攝像頭、15-門插銷、16-外側(cè)觸頭、17-內(nèi)側(cè)觸頭、18-中間彈簧、19-內(nèi)側(cè)彈簧、20-管線、21-管廊、a-波束、b-門板、c-門框、d-鑰匙插孔、e-插銷孔。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明一種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

一種城市市政綜合管廊安全保障系統(tǒng)，其特征在于：包括PCB板1、GSM通訊模塊2、GSM天線3、MCU4、高壓脈沖發(fā)生器5、A/D轉(zhuǎn)換電路6、網(wǎng)罩殼7、引腳8、絕緣固定層9、壓電晶片10、共振片11、阻抗匹配器12、電線13、攝像頭14、門插銷15、外側(cè)觸頭16、內(nèi)側(cè)觸頭17、中間彈簧18、內(nèi)側(cè)彈簧19。

整體結(jié)構(gòu)根據(jù)功能劃分為三個部分：感應(yīng)部分、信息采集部分、系統(tǒng)開啟控制部分。

如圖3、圖4所示，感應(yīng)部分包括PCB板1、高壓脈沖發(fā)生器5、A/D轉(zhuǎn)換電路6、網(wǎng)罩殼7、引腳8、絕緣固定層9、壓電晶片10、共振片11、阻抗匹配器12、電線13。

所述PCB板1為矩形薄板，高壓脈沖發(fā)生器5、A/D轉(zhuǎn)換電路6位于PCB板1的頂面，PCB板1底面安裝有微波的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器和接收器均具備網(wǎng)罩殼7、引腳8、絕緣固定層9、壓電晶片10、共振片11、電線13，其中接收器還包含有阻抗匹配器12。

如圖5、圖6、圖7、圖8所示，所述網(wǎng)罩殼7為圓柱形的殼體，底部均勻開設(shè)有孔洞；所述引腳8由網(wǎng)罩殼7的頂部伸出，與PCB板1連接在一起，引腳8的底部引出電線13，與壓電晶片10相連通；所述絕緣固定層9分布在網(wǎng)罩殼7內(nèi)腔的頂部，包裹住引腳8下半部分，避免引腳8與網(wǎng)罩殼7、壓電晶片10與網(wǎng)罩殼7之間導(dǎo)電，同時將引腳8的下半部分固定在網(wǎng)罩殼7內(nèi)；所述壓電晶片10粘貼在絕緣固定層9的底部；所述共振片11為朝下的喇叭狀，其頂部安裝在壓電晶片10底面。

在接收器中，還有阻抗匹配器12環(huán)繞在共振片11周圍，位于共振片11和網(wǎng)罩殼7之間的間隙處。

進(jìn)一步講，所述網(wǎng)罩殼7的材質(zhì)為鋁合金，密度低但強度高。

進(jìn)一步講，所述壓電晶片10的材質(zhì)為非中心對稱石英晶體，在機(jī)械力振動下產(chǎn)生形變，使帶電質(zhì)點發(fā)生相對位移，從而在晶體表面出現(xiàn)正、負(fù)束縛電荷。

進(jìn)一步講，所述阻抗匹配器12的作用是微波經(jīng)過在管廊內(nèi)部的一系列復(fù)雜反射后，接收器接收到的微波不會再次反射到管廊的空間，避免了微波信號再次反射會源點，影響信號的識別。

在發(fā)射器中，高壓脈沖發(fā)生器5將電流轉(zhuǎn)換為一定振幅、周期和波長的矩形脈沖電壓，壓電晶片10在接收到脈沖電壓后開始振動，產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械波，共振片11伴隨壓電晶片10振動，將機(jī)械波向下放大傳播出去。

在接收器中，共振片11接收到機(jī)械波后，引起壓電晶片10振動，產(chǎn)生相應(yīng)電壓，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換電路6將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳遞給MCU4。

進(jìn)一步講，在本系統(tǒng)中，發(fā)射器傳遞出的微波信號是始終固定不變的。

信息采集部分包括GSM通訊模塊2、GSM天線3、MCU4、攝像頭14；所述GSM通訊模塊2安裝在PCB板1頂面，內(nèi)部安裝有SIM卡，所述GSM天線3從GSM通訊模塊2的頂面伸出；所述MCU4安裝在PCB板1頂面中央位置，所述攝像頭14安裝在PCB板1底面。

進(jìn)一步講，所述攝像頭14為可旋轉(zhuǎn)攝像頭，外面安裝有球殼形透明保護(hù)罩，只有攝像頭頂部是圖像采集死角。

進(jìn)一步講，如圖1、圖2所示在管廊內(nèi)，僅能看到發(fā)射器、接收器、攝像頭14，PCB板1隱藏在管廊的頂面墻壁中。

如圖9、圖10、圖11所示，系統(tǒng)開啟控制部分包括門插銷15、外側(cè)觸頭16、內(nèi)側(cè)觸頭17、中間彈簧18、內(nèi)側(cè)彈簧19。所述門插銷15如同常見的門鎖結(jié)構(gòu)，鑰匙插入鑰匙孔旋轉(zhuǎn)后，門插銷15伸出進(jìn)入插銷孔e；所述插銷孔e內(nèi)，由外向內(nèi)，依次安裝有外側(cè)觸頭16、中間彈簧18、內(nèi)側(cè)觸頭17、內(nèi)側(cè)彈簧19，所述外側(cè)觸頭16和內(nèi)側(cè)觸頭17的形狀相同，均為由圓柱體的內(nèi)側(cè)凸起另外直徑偏小圓柱體的形狀，側(cè)面看為T字形逆時針旋轉(zhuǎn)90°的外形，其中外側(cè)觸頭16的內(nèi)側(cè)端面、內(nèi)側(cè)觸頭17的外側(cè)端面，均粘貼有電路金屬觸片；所述中間彈簧18套在外側(cè)觸頭16的內(nèi)側(cè)圓柱凸起上，中間彈簧18的內(nèi)側(cè)靠在內(nèi)側(cè)觸頭17的外端面上；所述內(nèi)側(cè)彈簧19套在內(nèi)側(cè)觸頭17的內(nèi)側(cè)圓柱凸起上，內(nèi)側(cè)彈簧19的內(nèi)側(cè)靠在插銷孔e的內(nèi)端面。

進(jìn)一步講，所述外側(cè)觸頭16、內(nèi)側(cè)觸頭17的材質(zhì)均為天然橡膠，屬于電絕緣材料。

進(jìn)一步講，所述內(nèi)側(cè)彈簧19的彈性系數(shù)大于中間彈簧18，所以中間彈簧18相對于內(nèi)側(cè)彈簧19，更容易被壓縮。

進(jìn)一步講，外側(cè)觸頭16的內(nèi)側(cè)圓柱凸起高度，大于中間彈簧18的壓縮高度。

管廊設(shè)有專門的檢修口或出入口，所述門插銷15設(shè)立在檢修口或出入口的門上，當(dāng)工作人員離開管廊，關(guān)閉門板時，門插銷15進(jìn)入到插銷孔e內(nèi)，頂住外側(cè)觸頭16向內(nèi)移動，使得外側(cè)觸頭16的金屬觸片與內(nèi)側(cè)觸頭17的金屬觸片相接觸；當(dāng)打開門板時，門插銷15離開插銷孔e，由于中間彈簧18的彈力作用，外側(cè)觸頭16的金屬觸片與內(nèi)側(cè)觸頭17的金屬觸片相分離。兩個金屬觸片串聯(lián)在系統(tǒng)主電路中，這樣就形成了本系統(tǒng)中的開啟控制開關(guān)，當(dāng)工作人員離開管廊后，系統(tǒng)開啟；當(dāng)工作人員進(jìn)入管廊后，系統(tǒng)關(guān)閉。

系統(tǒng)啟動后，所有耗電元件通電，發(fā)射器發(fā)出微波，微波在管廊內(nèi)經(jīng)過一系列復(fù)雜的反射后，會有一部分微波最終進(jìn)入接收器；當(dāng)管廊內(nèi)的管路出現(xiàn)泄露，或者出現(xiàn)人或動物走動時，管廊內(nèi)的空間環(huán)境發(fā)生改變，接收器接收到的微波信號發(fā)生改變，此時MCU4判定管廊內(nèi)出現(xiàn)異常狀況，開啟攝像頭14，并通過GSM通訊模塊2和GSM天線3將采集到的圖像傳遞給管理部門。

進(jìn)一步講，本系統(tǒng)由地下埋設(shè)的市電電路提供電能。

本發(fā)明中，PCB板是指印制電路板，MCU是指單片微型計算機(jī)，是集成了內(nèi)處理器(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、計數(shù)器、以及I/O端口為一體的一塊集成芯片。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。