一种井盖智能监测装置和智能井盖

技术领域

本发明涉及井盖设备技术领域，尤其涉及一种井盖智能监测装置和智能井盖。

背景技术

窨井，一般是指城市地下管线中转、控制的地下空间，其地面出入口处通常被井盖覆盖。

在城市中，所有的公共供水、污水渠、电话线、光纤网络都可能透过窨井下的地下通道联结。地下管道大多呈直线状，当需要转向时，一般在转向处设置窨井，使直线管道不易阻塞，而且易于安装管线。除此之外，为了便于工作及安全，在一定长度的管道中皆会设置窨井，以便进出管道。

作为城市不可缺少的一部分，窨井已经广泛分布于城市的大街小巷。随着窨井的大量普及，窨井也带来了诸多安全隐患，比如公路上常见的汽车陷阱，也偶尔发生行人落井的问题。在这些安全隐患中，大多是由井盖的缺失或者井盖位置的偏移导致。

当下也有很多井盖异常监测的技术。然而，大多数监测设备都需要通过较多的电子元件，比如各种监测传感器、角度传感器、微处理器以及压力传感器等来达到监测的目的，电能消耗量大，不仅浪费资源，还严重依赖于电能的供应，在遭遇断电的情况时则无法维持监测。也有一些对于电能消耗较少的监测设备，其一般通过信号杆来感应井盖的异常。但是这类设备同样存在诸多问题：

1、监测灵敏度差，常出现误报的现象；

2、受井盖的开闭影响，设备损耗严重，设备使用寿命短；

3、需要经常性的维护，维护、维修成本高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种井盖智能监测装置，通过杆状构件弹性连接的方式能够有效降低井盖开闭的影响，提高监测装置的使用寿命，并能够通过硬质部的刚性支撑弹性部，避免弹性部误动作而误报井盖的工作状态，提高监测装置的监测灵敏度。

本发明的主要目的在于提供一种井盖智能监测装置，通过将杆状构件的弹性部设置为一体的弹性触发杆，并将硬质部设置为嵌设硬质支撑杆的部分，能够提高杆状构件的结构稳定性和结构柔韧性，进一步提高监测装置的监测灵敏度和使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种井盖智能监测装置，通过球状探头能够有效提高触发杆组件在与井盖接触时的灵活性，从而保护触发杆组件，延长该井盖智能监测装置的使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种井盖智能监测装置，通过在信号触发器内设置万向节结构，并在壳体设置导向套，使触发杆组件能够定向传输从多个方向施加过来的力，从而提高该井盖智能监测装置的监测范围。

本发明的另一目的在于提供一种井盖智能监测装置，通过将第二推杆设置为弹性连接的弹性推杆和导向杆，能够有效避免过行程而将触动开关顶坏。

本发明的另一目的在于提供一种井盖智能监测装置，通过将壳体倾斜安装使触发杆组件以倾斜的方式向靠近井盖的中心位置延伸，能够防止井盖与井沿将触发杆组件夹坏。

本发明的另一目的在于提供一种杆状构件，通过设置弯曲部能够有效减缓井盖在下压时对杆状构件的损坏，从而有效提高杆状构件传递信号的可靠性。

为实现本发明以上至少一个目的，第一方面，本发明提供一种井盖智能监测装置，以监测窨井的井盖是否保持在工作位姿，其中所述智能监测装置包括：

一信号触发器；和

一触发杆组件，其包括一杆状构件，其中所述杆状构件具有一顶端和相对低于所述顶端的一底端，其中所述杆状构件包括一弹性部和刚性大于所述弹性部的一硬质部，其中所述弹性部形成所述顶端和所述底端，所述硬质部的两端分别保持在所述顶端和所述底端之间，以在所述杆状构件受到窨井的井盖下压时而偏离其自然延伸的位姿，形成一工作位姿，其中所述信号触发器被设置能够在所述杆状构件偏离所述工作位姿时形成一触发信号。

在一种可能的实施方式中，所述杆状构件被实施为一弹性触发杆，其中所述弹性触发杆沿长度方向嵌设一硬质支撑杆，其中所述弹性触发杆上包绕所述硬质支撑杆的部分与所述硬质支撑杆一起形成所述硬质部，其中所述弹性触发杆的其它部分形成所述弹性部。

在一种可能的实施方式中，所述触发杆组件还包括被设置于所述杆状构件的顶端端部的球状探头，且所述杆状构件的顶端设置有弯曲部，其中所述弯曲部相对所述杆状构件的倾斜角度为5°～60°，其中所述弯曲部相对所述杆状构件的弯曲点与所述球状探头之间的距离为10mm～50mm。

在一种可能的实施方式中，所述信号触发器包括一壳体和被设置于所述壳体内相互电连接的电源设备、触动开关和信号传输元件，其中所述触发杆组件的底部弹性连接所述壳体，并与所述触动开关保持有预定的距离，以在所述触发杆组件的顶部受到窨井的井盖下压时所述触发杆组件能够保持下压在所述触动开关上，而在井盖偏离位置时所述触发杆组件能够远离所述触动开关，进而通过所述信号传输元件对应输送信号。

在一种可能的实施方式中，所述信号触发器还包括被安装于所述壳体顶部的端盖，所述端盖的顶部设置有密封套；

所述触发杆组件还包括第一推杆和第二推杆，其中所述第一推杆与所述密封套密封滑动配合，所述第一推杆的顶端固定连接所述杆状构件的底端，所述第一推杆的下部被可活动地设置于所述端盖内，且所述第一推杆的底端活动连接所述第二推杆的顶端，以在所述第一推杆和所述第二推杆之间形成万向节结构，所述第二推杆的底端靠近所述触动开关，所述壳体设置有供所述第二推杆上下移动的导向套。

在一种可能的实施方式中，所述第二推杆呈T型柱状，其由连接台和导向柱组成，其中所述连接台靠近所述第一推杆，且所述连接台的外径大于所述导向柱的外径，所述导向柱的外圈套设有第一弹性元件，所述第一弹性元件被压缩连接于所述连接台和所述壳体之间，以在所述触发杆组件和所述壳体之间提供弹性支撑。

在一种可能的实施方式中，所述导向柱包括弹性推杆和导向杆，其中所述弹性推杆的底部沿所述触发杆组件的长度方向设置有导向腔，所述导向杆与所述导向腔相配合被弹性滑动连接于所述导向腔的底部；

其中所述第一弹性元件套设于所述弹性推杆；

其中所述导向杆与所述导向套相配合被滑动嵌设于所述导向套内。

在一种可能的实施方式中，所述信号触发器还包括安装盖，其中所述安装盖的一端密封连接所述壳体，所述安装盖的另一端被倾斜安装于所述窨井的井壁，以使所述触发杆组件在被安装于窨井的井壁时能够朝靠近所述井盖的中心的方向倾斜。

在一种可能的实施方式中，所述触发杆组件相对于竖直方向的倾斜角度大于等于5°，且小于45°。

本申请还提供一种智能井盖，其中所述智能井盖被封盖于一窨井的井口，其中所述智能井盖包括井盖本体和上述井盖智能监测装置，其中所述井盖智能监测装置以所述杆状构件在偏离所述工作位姿时能够形成所述触发信号的方式被设置于所述窨井的井壁。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

附图说明

图1示出了本申请一较佳实施例井盖智能监测装置的结构示意图。

图2示出了本申请一较佳实施例井盖智能监测装置被安装后的侧视图。

图3示出了本申请一较佳实施例井盖智能监测装置的剖视图。

图4示出了本申请图3中A部分的放大示意图。

具体实施方式

以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在说明书的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

结合说明书附图1至图4，依本发明一较佳实施例的一种井盖智能监测装置将在以下被详细地阐述。第一方面，所述井盖智能监测装置被用于监测窨井的井盖是否保持在工作位姿，其中所述智能监测装置包括信号触发器10和触发杆组件20。

所述触发杆组件20包括一杆状构件21，其中所述杆状构件21具有一顶端21-1和相对低于所述顶端21-1的一底端21-2，其中所述杆状构件21包括一弹性部211和刚性大于所述弹性部211的一硬质部212，其中所述弹性部211形成所述顶端21-1和所述底端21-2，所述硬质部212的两端分别保持在所述顶端21-1和所述底端21-2之间，以在所述杆状构件21受到窨井的井盖下压时而偏离其自然延伸的位姿，形成工作位姿，其中所述信号触发器10被设置能够在所述杆状构件21偏离所述工作位姿时形成触发信号，从而实现对所述井盖的监测。

值得一提的是，在所述杆状构件21传递动作信息给所述信号触发器10的过程中，如果所述杆状构件21采用质地较硬或较刚的杆，则很容易被所述井盖的频繁下压或移动而损坏，如果采用柔性或弹性杆，井盖偏离位置而产生的力的传递效果就会大打折扣，很容易出现无法感应井盖的位置或者弹簧在被长期压缩后逐渐自动回复而造成误报的情况。因此，本申请结合监测灵敏度、使用寿命、结构复杂性以及设计和操作的难易程度等情况，经多次试验，创造出这种弹性和刚性相结合的触发杆组件20结构。

作为本申请一较佳实施例，所述杆状构件21被实施为弹性触发杆，其中所述弹性触发杆沿长度方向嵌设一硬质支撑杆，其中所述弹性触发杆上包绕所述硬质支撑杆的部分与所述硬质支撑杆一起形成所述硬质部212，其中所述弹性触发杆的其它部分形成所述弹性部211。对于所述硬质支撑杆嵌设于所述弹性触发杆内的方式，可以由所述弹性触发杆的其中一端插入所述弹性触发杆内而实现，也可以在所述弹性触发杆的侧壁设置一出入通道，从而通过该出入通道将所述硬质支撑杆嵌设于所述弹性触发杆内而实现。

在一种可能的实施方式中，所述弹性触发杆被实施为不锈钢弹簧或金属波形弹簧，其具有一定的弹性和刚性，从而既能传递由所述井盖下压而带来的力，又能提供一定的弹性过渡而降低该力的冲击性。另外，所述硬质支撑杆被优选实施为与所述弹性触发杆同样的材质，从而便于将所述硬质支撑杆焊接在所述弹性触发杆的中间部位，以提高所述杆状构件21整体的结构稳定性。需要说明的是，所述硬质支撑杆的长度与所述弹性触发杆的长度比为1:4～1:2。优选地，所述弹性触发杆的总长度是所述硬质支撑杆长度的2.5倍或3.5倍，从而使所述杆状构件21能够保持良好的弹性韧性和支撑刚性。

值得一提的是，为了降低窨井井盖与所述触发杆组件20之间的刚性接触而保护所述触发杆组件20，所述触发杆组件20还包括被设置于所述杆状构件21的顶端21-1端部的球状探头22，且所述杆状构件21的顶端设置有弯曲部21-3，其中所述弯曲部21-3相对所述杆状构件21的倾斜角度为5°～60°，比如10°、20°、30°或45°，其中所述弯曲部21-3相对所述杆状构件21的弯曲点与所述球状探头22之间的距离为10mm～50mm，比如25mm、30mm或40mm。在所述井盖下压时，通过所述球状探头22能够有效减小所述触发杆组件20和所述井盖之间的接触面积，从而减小两者之间的摩擦力，使所述杆状构件21的顶端21-1的弯曲更加灵活。另外，通过设置所述弯曲部21-3，能够有效减缓井盖对所述触发杆组件20的冲击力，提高了信号传递的可靠性。所述弯曲部21-3被优选设置为朝井盖的中心方向弯曲。更优选地，所述球状探头22被可转动地设置于所述杆状构件21的顶端21-1的端部，从而在所述井盖下压时进一步减小所述触发杆组件20和所述井盖之间的摩擦力。

作为本申请一较佳实施例，所述信号触发器10包括壳体11和被设置于所述壳体11内相互电连接的电源设备、触动开关12和信号传输元件13，其中所述触发杆组件20的底部弹性连接所述壳体11，并与所述触动开关12保持有预定的距离，以在所述触发杆组件20的顶部受到窨井的井盖下压时所述触发杆组件20能够保持下压在所述触动开关12上，而在井盖偏离位置时所述触发杆组件20能够远离所述触动开关12，进而通过所述信号传输元件13输送对应的信号。

需要说明的是，所述触动开关12优选为微动开关或灵敏开关，其具有微小接点间隔和快动机构，通过规定的行程和规定的力进行开关动作，具有较强的灵敏性和灵活性。另外，所述触动开关12具有开和闭两个状态，根据使用的需求，可以将所述触发杆组件20保持下压在所述触动开关12上时，即盖上井盖时，设定所述触动开关12处于关闭的状态，一旦所述触发杆组件20远离或者不能下压在所述触动开关12上，即所述井盖偏离位置，则所述触动开关12处于打开的状态，进而通过所述信号传输元件13形成所述触发信号；另外，也可以将所述触发杆组件20保持下压在所述触动开关12上时，即盖上井盖时，设定所述触动开关12处于打开状态，进而持续发送信号，一旦所述触发杆组件20远离或者不能下压在所述触动开关12上，即所述井盖偏离位置，则所述触动开关12处于关闭的状态，持续发送的信号就会中断，从而通过所述信号传输元件13形成所述触发信号。

具体的，所述杆状构件21的顶端21-1凸出所述窨井的井口。当盖上井盖时，随着井盖的下落，所述井盖克服所述触发杆组件20和所述触动开关12之间的弹性势能而逐渐下压所述触发杆组件20，从而使所述触发杆组件20靠近然后保持下压在所述触动开关12上；而在所述井盖偏离位置，包括被掀开或者部分或全部偏离放置井盖的凹陷部时，施加在所述触发杆组件20上方的力消失，在反弹力作用下，所述触发杆组件20逐渐远离所述触动开关12。

需要说明的是，为了保持城市地面的平整度，所述窨井的井口处会设置低于地面的凹陷部以容纳所述井盖，从而在盖上所述井盖后，所述井盖能够与地面平齐。因此，当所述井盖被移动而部分或全部偏离凹陷部时，所述井盖的底面必然会向上抬升，从而使所述触发杆组件20向上移动，不再压在所述触动开关12上。对于所述井盖被掀开的情况，必然也会引起所述井盖底面的抬升。

值得一提的是，所述信号触发器10还包括被安装于所述壳体11顶部的端盖14，其中所述端盖14的顶部设置有密封套15，以在顶部对所述壳体11形成密封，避免进水或其它杂质；

所述触发杆组件20还包括第一推杆23和第二推杆24，其中所述第一推杆23与所述密封套15密封滑动配合，即，所述第一推杆23能够上下滑动穿行于所述密封套15，同时在上下滑动穿行的过程中不影响对所述壳体11的密封。所述第一推杆23的顶端固定连接所述杆状构件21的底端。所述第一推杆23的下部被可活动地设置于所述端盖14内，且所述第一推杆23的底端活动连接所述第二推杆24的顶端，以在所述第一推杆23和所述第二推杆24之间形成万向节结构，其中所述第一推杆23的底端与所述第二推杆24的顶端之间最好设置为平面活动连接，从而不仅能够多方向传递力，即，包括竖向和分部于该竖向的周围斜向的力都能够通过所述第一推杆23传递至所述第二推杆24，还能够提高力的传递的稳定性和灵敏性。也就是说不管井盖是从上而下盖上去，还是从周边通过拖拉方式盖上去都可以通过所述触发杆组件20将力传递给所述触动开关12，并发射井盖的工作状态。另外，对于所述第一推杆23的下部在所述端盖14内可活动的设置中，可参见图3和图4。具体的，所述第一推杆23的底部设置有与所述第二推杆24的顶端相配合的平面结构，而所述第一推杆23的下部由上至下呈锥体过渡连接所述第一推杆23的上部，同时所述端盖14的顶部对应设置有容纳所述第一推杆23的下部的漏斗状开口，从而使所述第一推杆23通过其下部能够在所述端盖14内沿竖向的周向自由活动，使所述第一推杆23和所述第二推杆24之间形成万向节结构。所述第二推杆24的底端靠近所述触动开关12，从而在井盖下压时，所述触发杆组件20通过所述第二推杆24下压所述触动开关12。所述壳体11设置有供所述第二推杆24上下移动的导向套16，以给所述第二推杆24的定向上下移动提供导向。

针对所述触发杆组件20和所述壳体11弹性连接的具体设置中，本申请提供了如下技术方案：所述第二推杆24呈T型柱状，其由连接台241和导向柱242组成，其中所述连接台241靠近所述第一推杆23，且所述连接台241的外径大于所述导向柱242的外径。所述导向柱242的外圈套设有第一弹性元件243。所述第一弹性元件243被压缩连接于所述连接台241和所述壳体11之间，以在所述触发杆组件20和所述壳体11之间提供弹性支撑。在所述井盖下压过程中，所述井盖克服所述第一弹性元件243的弹性势能，使所述触发杆组件20逐渐下压在所述触动开关12上，而当所述井盖偏离位置，所述第一弹性元件243反弹，使得所述触发杆组件20远离所述触动开关12。

需要说明的，为了保护所述触动开关12，防止其在使用过程中因所述触发杆组件20的频繁直接触碰，甚至发生较大幅度的下降而出现损坏所述触动开关12或者使所述触动开关12出现位移而导致监测质量下降的现象，所述导向柱242包括弹性推杆2421和导向杆2422，其中所述弹性推杆2421的底部沿所述触发杆组件20的长度方向设置有导向腔2423，所述导向杆2422与所述导向腔2423相配合被弹性滑动连接于所述导向腔2423的底部，从而在所述触发杆组件20急剧下降时通过所述导向杆2422与所述弹性推杆2421之间的弹性连接减缓所述导向杆2422与所述触动开关12的刚性接触；

其中所述第一弹性元件243套设于所述弹性推杆2421；

其中所述导向杆2422与所述导向套16相配合被滑动嵌设于所述导向套16内。

在所述导向杆2422与所述弹性推杆2421的导向腔2423弹性连接的具体设置中，可以在所述导向腔2423内固定设置第二弹性元件2424，比如弹簧，而所述第二弹性元件2424在伸缩方向的另一端固定连接所述导向杆2422。另外，也可以将所述导向杆2422设置为T型柱的形式，从而将所述导向杆2422限位在所述导向腔2423的范围之内，从而限位所述导向杆2422的最大下移深度，进一步防护所述触动开关12。

考虑到在长期使用的过程中，频繁的开闭所述井盖必然容易加剧所述井盖与所述触发杆组件20之间以及所述触发杆组件20与所述触动开关12之间的磨损，降低该智能监测装置的监测灵敏度以及使用寿命，另外，也为了避免井盖与井沿夹伤所述触发杆组件20，作为本申请一较佳实施例，所述信号触发器10还包括安装盖17，其中所述安装盖17的右端密封连接所述壳体11，从而在右端密封所述壳体11。所述安装盖17的左端被倾斜安装于所述窨井的井壁100，以使所述触发杆组件20在被安装于窨井的井壁100时能够朝靠近所述井盖的中心的方向倾斜。通过所述触发杆组件20以倾斜的方式与所述井盖相配合，而不是与所述井盖保持垂直的配合方式，能够有效减弱所述井盖对所述触发杆组件20的下压冲击力，从而减弱所述触发杆组件20对所述触动开关12的下压冲击力，从而保护所述触发杆组件20和所述触动开关12，使该智能监测装置具有较长的使用寿命。经多次实验证明，在所述弹性触发杆被选用硬质弹性杆的基础上，被倾斜设置的所述触发杆组件20在所述井盖下压时仅能于顶端产生局部稍微的弯曲，但其仍然能够良好的传递力至所述触动开关12处，从而保持下压在所述触动开关12上。在盖井盖时，所述触发杆组件20的顶端即使出现弯曲，在被倾斜设置的前提下也不会被井盖和井沿夹伤或者夹断。

值得一提的是，为了方便该智能监测装置的制造以及安装，所述安装盖17的左侧面沿竖向平面具有预定的倾斜角度。该倾斜角度可以被设置为与所述触发杆组件20朝向所述井盖的中心的倾斜角度相同，从而便于该智能监测装置的加工。所述智能监测装置通过所述安装盖17的左侧面直接安装在所述窨井的井壁100，从而使所述触发杆组件20向右上方倾斜，即，使所述触发杆组件20朝靠近所述井盖的中心的方向倾斜。

需要说明的是，当所述触发杆组件20的倾斜角度较小时，难以有效减弱所述井盖对所述触发杆组件20的下压冲击力，而当所述触发杆组件20的倾斜角度较大时，该智能监测装置容易出现误报的情况，另外还有可能会妨碍工作人员下井作业。因此，所述触发杆组件相对于竖直方向的倾斜角度大于等于5°，且小于45°，比如5°、10°甚至25°或30°。

第二方面，本发明还提供一种智能井盖，其被封盖于窨井的井口，其中所述智能井盖包括井盖本体和上述井盖智能监测装置，其中所述井盖智能监测装置以所述触发杆组件20因所述井盖保持在工作位姿而触发所述触动开关12、并在所述井盖偏离工作位姿而解除触发状态的方式被设置于所述窨井的井壁100。

需要说明的是，本发明中用语“第一、第二”仅用于描述目的，不表示任何顺序，不能理解为指示或者暗示相对重要性，可将这些用语解释为名称。

本领域的技术人员应理解，上述描述所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。