一种地下管网智慧监测装置 |
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| 申请号 | CN202221923743.2 | 申请日 | 2022-07-25 | 公开(公告)号 | CN218217688U | 公开(公告)日 | 2023-01-03 |
| 申请人 | 成都立鑫新技术科技有限公司; | 发明人 | 贾刘强; 李声扬; 邓志忠; 宋太智; 苏德军; 闻崇波; 赵航云; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了一种地 下管 网智慧监测装置，包括主机、外挂 电池 包和多个 传感器 ，所述主机包括主控MCU、4G‑IoT模 块 、GPS 定位 模块、加密模块、天线、RS485总线、电池检测模块和 备用电池 ，其中，外挂电池包和备用电池分别通过电源检测模块与主控MCU连接，多个传感器通过RS485总线与主控MCU连接，主控MCU与GPS定位模块连接，主控MCU通过加密模块与4G‑IoT模块连接，4G‑IoT模块与天线连接。本实用新型提供了一种地下管网智慧监测装置，该装置可对城市地下管网井盖状态异动、液位异常、有害气体浓度异常、锂电池供电等进行有效监测，并实现数据加密传输，既提高了监测效果，又提高了监测的安全性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种地下管网智慧监测装置，其特征在于：包括主机、外挂电池包和多个传感器，所述主机包括主控MCU、4G‑IoT模块、GPS定位模块、加密模块、天线、RS485总线、电池检测模块和备用电池，其中，外挂电池包和备用电池分别通过电源检测模块与主控MCU连接，多个传感器通过RS485总线与主控MCU连接，主控MCU与GPS定位模块连接，主控MCU通过加密模块与 |
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| 说明书全文 | 一种地下管网智慧监测装置技术领域[0001] 本实用新型属于地下管网技术领域，具体涉及一种地下管网智慧监测装置。 背景技术[0002] 近年来随着我国城镇化进程不断加快，城市基础设施建设事业的持续高速发展，城市中给排水、燃气、热力、电力、通讯等各类市政公用地下管线设施日益增加，城市路面上相应各类检查井相应地不断增多，城市道路井盖的管理也愈发重要。由于城市井盖管理不善，造成全国范围内各类伤人、损车事件频发。井盖管理的不到位严重影响了市民的人身安全，造成了不良的社会影响，如何改善和加强城市井盖管理已成为困扰全国各地市政设施管理部门的一个难点、热点问题。 [0003] 智慧管网监测设备是基于新一代低功耗物联网技术，针对城市地下排水井进行气体、水位、井盖状态等的监测数据上传给服务器端的一款智能设备。管理人员通过后台，可以监控设备运行状况，减少管理者和维护人员工作量，精准做到提前预防、实时监控、实时传输、定期维护。目前智慧管网的监测装置主要是在地下管网内设置几个传感器，而在远程设置控制器等。但该种监测装置并不能很好地根据实际需要拓展传感器数量。并且，现有技术基本采用NB‑IoT与外界通信，其存在着传输数据小、网速慢的技术问题，容易导致监测装置无法及时通信。另外，现有的监测装置对于数据的通信均未加密，还存在着容易泄密的问题。实用新型内容 [0004] 本实用新型提供了一种地下管网智慧监测装置，该装置可对城市地下管网井盖状态异动（井盖移位、下沉、破损、被盗）、液位异常、有害气体浓度异常、锂电池供电等进行有效监测，并实现数据加密传输，既提高了监测效果，又提高了监测的安全性。 [0005] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： [0006] 一种地下管网智慧监测装置，其特征在于：包括主机、外挂电池包和多个传感器，所述主机包括主控MCU、4G‑IoT模块、GPS定位模块、加密模块、天线、RS485总线、电池检测模块和备用电池，其中，外挂电池包和备用电池分别通过电源检测模块与主控MCU连接，多个传感器通过RS485总线与主控MCU连接，主控MCU与GPS定位模块连接，主控MCU通过加密模块与4G‑IoT模块连接，4G‑IoT模块与天线连接。 [0008] 所述主机还包括主控盒，主控MCU、4G‑IoT模块、GPS定位模块、加密模块、天线、电池检测模块和备用电池均安装在主控盒内，RS485总线一端设计成独立接口并伸入主控盒内与主控MCU连接，另一端设计成多个RS485接口分别与多个传感器连接。 [0009] 所述外挂电源包与主机之间的电源线集成在RS485总线内。 [0010] 所述RS485总线中RS485接口的数量为4‑8个。 [0011] 所述主控盒按IP68防水设计，主控盒内部元器件灌封防水胶。 [0012] 采用上述技术方案，本实用新型的有益技术效果是： [0013] 1、本实用新型采用包括主机、外挂电池包和多个传感器所构成的监测装置安装在井内边缘即可使用， 其中，采用多个传感器可对城市地下管网井盖状态异动（井盖移位、下沉、破损、被盗）、液位异常、有害气体浓度异常、锂电池供电等进行有效监测，采用加密模块能够实现数据加密传输，相对于现有技术而言，既提高了监测效果，又提高了监测的安全性。 [0014] 2、本实用新型采用4G‑IoT模块传输信号，具有通信效果好、通信速度快的优点，解决了NB‑IoT信号弱，通信质量不佳的问题。同时，采用4G‑IoT模块传输数据，传输速度快，为后期进一步开发需大数据量传输的传感器提供了良好的基础。 [0016] 4、本实用新型与服务器间的通信数据进行加密处理，能够防止数据泄密，有效地保证了数据安全。 [0017] 5、本实用新型分别设置了外挂电池包和备用电源，当外挂电池包电量耗尽后，可直接更换外挂电池包无需更换整个设备。 [0018] 6、本实用新型在RS485总线上设计了多个RS485接口，有利于根据实际需要快捷地拓展传感器数量。 [0020] 图1为本实用新型的原理框图； [0021] 图2为本实用新型中主机与传感器和外挂电池包的连接结构示意图。 具体实施方式[0022] 本实用新型公开了一种地下管网智慧监测装置，该装置主要通过循环监测当前井下环境情况以及井盖状态和位置信息并通过4G‑IoT模组向服务端发送相关信息，达到智能监控目的。如图1、2所示，其包括主机、外挂电池包和多个传感器。其中， [0023] 所述传感器包括用于检测井盖是否移位的井盖传感器，用于检测地下管道水位高度的液位传感器，用于检测地下管道的害气体是否超标的有害气体传感器等。 [0024] 所述主机包括主控盒、主控MCU、4G‑IoT模块、GPS定位模块、加密模块、天线、RS485总线、电池检测模块和备用电池，主控MCU、4G‑IoT模块、GPS定位模块、加密模块、天线、电池检测模块和备用电池均安装在主控盒内。外挂电池包和备用电池分别通过电源检测模块与主控MCU连接，多个传感器通过RS485总线与主控MCU连接，主控MCU与GPS定位模块连接，主控MCU通过加密模块与4G‑IoT模块连接，4G‑IoT模块与天线连接。 [0025] 进一步的，主控盒上开设有一个通孔，RS485总线一端设计成独立接口并通过通孔伸入主控盒内与主控MCU连接，另一端设计成多个RS485接口分别与多个传感器连接，RS485接口的数量优选为4‑8个，除了与井盖传感器、液位传感器和有害气体传感器连接外，还可与其他传感器连接。优选的，外挂电源包与主机之间的电源线集成在RS485总线内。 [0026] 更进一步的，主控盒按IP68防水设计，主控盒内部元器件灌封防水胶。 [0027] 本实用新型还对各组成的功能作用等作了进一步说明，如下： [0028] 所述主控MCU选择STM32L0低功耗系列单片机，封装小集成度高，功耗低，工作电压范围较宽1.6V‑3.6V，且具备低功耗模式方便使用电池供电。主控MCU负责装置的传感器数据读取、发送和接收数据，控制装置的协调工作。本装置通过电池包供电，在嵌入式软件和终端机软件支撑下运行。 [0029] 所述加密模块选用RJMU401大容量增强型芯片，基于ARM安全智能卡内核的国密安全芯片。内嵌SM1、SM2、SM3、SM4国密加密算法。当发送信息时进行加密，接收数据时进行解密，保障地下管网传输数据的安全。 [0030] 所述4G‑IoT模块选用LTE EC200S‑CN芯片，该芯片专为M2M和IoT应用而设计，依托现有4G网络，实现良好覆盖，能有效规避2G/3G退网带来的风险。具有超低功耗、低延迟和良好的移动性。 [0032] 所述传感器包括井盖传感器、有害（有毒、可燃）气体传感器、液位传感器等。井盖传感器主要是摄像头，使用时主要采用现有常规图像比对的方式检测井盖是否移位、下沉、破损；有害（有毒、可燃）气体传感器用于检测地下管道的有毒、可燃气体是否超标；液位传感器用于检测地下管道水位高度。 [0033] 所述GPS定位模块选用AT6558R多模卫星导航接收机芯片，用于防止井盖被盗。 [0034] 所述电池检测模块用于对装置的电源升/降压，并监测电池电量。 [0035] 所述外挂电池包和备用电池选用大容量锂电池，为设备供电。 [0036] 另外需要说明的是，本实用新型在主控MCU上挂载加密芯片实现数据的加密，主控MCU发送数据自动加密，主控MCU接收数据自动解密。加密模块按商密要求设计，动态密钥加密。采用了外挂电池包为装置供电，当外挂电池包电池不足时，启用备用电池报警。主控盒上开一个总线接口，通过一根线缆将电源和RS485总线引出，总线末端分出多个设备接口，供多个传感器使用。每个传感器接口均设计成RS485接口，通过RS485总线与主控MCU通信；并在使用时加电，不使用时断电。不同传感器通过RS485接口进行信息的兼容性设计，与主板匹配。综合而言，本实用新型可对城市地下管网井盖状态异动（井盖移位、下沉、破损、被盗）、液位异常、有害气体浓度异常、锂电池供电等进行有效监测，并实现数据加密传输，既提高了监测效果，又提高了监测的安全性。 [0037] 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。 |
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