具有压力发电的智能井盖

1.一种具有压力发电的智能井盖，其特征在于，包括井盖本体、储能模块和控制模块；
该井盖本体表面嵌有多个压力发电模块，与储能模块连接；压电发电模块在受到外部施加的压力后，将压力产生的非稳定电能通过储能模块存储，为控制模块供电；
该井盖还包括均与控制模块连接的通讯模块、射频模块以及卫星定位模块，射频模块被外部激活后，再激活控制模块，控制模块通过通讯模块或者射频模块进入智能交互工作模式；控制模块在无外部激活干预的情况下，周期性休眠，定时触发启动；
该智能井盖还包括防盗模块，与控制模块连接，该防盗模块包括倾角传感器，当智能井盖未经射频模块激活，且井盖的开启角度达到预定的角度时，倾角传感器被触发，激活控制模块启动，控制模块进入防盗报警模式，周期发送报警信息。
2.根据权利要求1所述的智能井盖，其特征在于，该智能井盖还包括锁止机构，用于将井盖固定，该锁止机构为电控机械锁止机构，其电控部分负责控制锁销，用于止位机械锁的行程，实现开关控制；该锁止结构锁杆的行程控制由人工操控机械旋杆或步进电机控制。
3.根据权利要求1所述的智能井盖，其特征在于，控制模块定时触发启动后，通过通讯模块上报自身标识ID、经纬度定位位置信息以及电池电量；完成信息上报后，检查是否有更新配置信息，若有，则通过通讯模块获取并更新配置，更新完成后，关闭通讯模块，自动转换到休眠模式，直到下一个定时触发激活。
4.根据权利要求1所述的智能井盖，其特征在于，所述储能模块包括压电电能收集电路、电池充电电路和蓄电池，通过压电电能收集电路及电池充电电路，将电能存储到蓄电池。
5.根据权利要求1所述的智能井盖，其特征在于，通讯模块中的通讯天线、射频模块中的射频天线以及卫星定位模块中的接收天线均嵌在井盖本体中。
6.根据权利要求1所述的智能井盖，其特征在于，所述卫星定位模块支持GPS/GLONASS /北斗/APGS定位。
7.根据权利要求1所述的智能井盖，其特征在于，所述通讯模块支持GPRS/3G/4G。
8.根据权利要求3所述的智能井盖，其特征在于，该智能井盖还包括防护盒，设置在井盖本体下方，所述储能模块、所述控制模块以及所述防盗模块均设置在该防护盒内。

具有压力发电的智能井盖\n技术领域\n[0001] 本发明涉及城市公共设施安全技术领域，尤其涉及一种具有压力发电的智能井盖。\n背景技术\n[0002] 城市地下公共设施的建设，引发了一场井盖革命。城市随处可见各类井盖：市政污（雨）水井盖、电力井盖、燃气井盖、通讯井盖，等等。然而这些井盖却带来了大量的问题：井盖被偷盗、井盖缺失造成人员伤亡、车辆财产损伤。针对这些问题，各类智能井盖和智能井盖管理系统运营而生。\n[0003] 福州三鑫隆铸业有限公司(CN201410014727)提出了一种智能井盖管理系统及方法，利用智能手机读取井盖上附加的电子标签，使用智能手机的定位功能和电子标签的身份识别功能，通过GPRS无线通讯网络与管理中心的服务系统进行联机验证，通过智能井盖管理系统进行井盖的管理；西安金和光学科技有限公司（CN20120472719）公开了一种具有光伏发电功能的井盖和采用该井盖的智能井盖；北京清控人居环境研究院有限公司（CN201310368793）公开了一种多功能智能井盖系统设计，通过在井盖上集成监测主机、摄像头、触发开关、标识元件GPS模块及通讯天线等设施，实现对井盖的定位、唯一标识、报警和监测。\n[0004] 但上述方法中，并没有很好地解决现场井盖供电问题、低功耗节能控制等问题。西安金和光学科技有限公司的光伏发电井盖不能有效防止尘土遮挡造成的发电效率低下等实际问题。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题是在智能井盖的自供电以及低功耗模式下的智能交互及防盗报警的问题。\n[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：\n[0007] 提供一种具有压力发电的智能井盖，包括井盖本体、储能模块和控制模块；\n[0008] 该井盖本体表面嵌有多个压力发电模块，与储能模块连接；压电发电模块在受到外部施加的压力后，将压力产生的非稳定电能通过储能模块存储，为控制模块供电；\n[0009] 该井盖还包括均与控制模块连接的通讯模块、射频模块以及卫星定位模块，射频模块被外部激活后，再激活控制模块，控制模块通过通讯模块或者射频模块进入智能交互工作模式；控制模块在无外部激活干预的情况下，周期性休眠，定时触发启动。\n[0010] 本发明所述的智能井盖中，该智能井盖还包括防盗模块，与控制模块连接，该防盗模块包括倾角传感器，当智能井盖未经射频模块激活，且井盖的开启角度达到预定的角度时，倾角传感器被触发，激活控制模块启动，控制模块进入防盗报警模式，周期发送报警信息。\n[0011] 本发明所述的智能井盖中，控制模块定时触发启动后，通过通讯模块上报自身标识ID、经纬度定位位置信息以及电池电量；完成信息上报后，检查是否有更新配置信息，若有，则通过通讯模块获取并更新配置，更新完成后，关闭通讯模块，自动转换到休眠模式，直到下一个定时触发激活。\n[0012] 本发明所述的智能井盖中，该智能井盖还包括锁止机构，用于将井盖固定，防止非正常移动。\n[0013] 本发明所述的智能井盖中，所述储能模块包括压电电能收集电路、电池充电电路和蓄电池，通过压电电能收集电路及电池充电电路，将电能存储到蓄电池。\n[0014] 本发明所述的智能井盖中，通讯模块中的通讯天线、射频模块中的射频天线以及卫星定位模块中的接收天线均嵌在井盖本体中。\n[0015] 本发明所述的智能井盖中，所述卫星定位模块支持GPS/GLONASS /北斗/APGS定位。\n[0016] 本发明所述的智能井盖中，所述通讯模块支持GPRS/3G/4G。\n[0017] 本发明所述的智能井盖中，该智能井盖还包括防护盒，设置在井盖本体下方，所述储能模块、所述控制模块以及所述防盗模块均设置在该防护盒内。\n[0018] 本发明产生的有益效果是：本发明在井盖本体表面嵌有多个压力发电模块，在受到行人或车辆施加的压力后，会将压力产生的非稳定电能进行收集存储到蓄电池，再为整个智能井盖供电。同光伏发电相比，压电发电模块不受天气（光线）和灰尘的影响，具有很好的应用场景适应性。\n[0019] 进一步地，控制模块处于低功耗模式下工作，实现了节能；且该智能井盖下方还设有防盗装置，当井盖被非法移动时，可以及时发出报警信号。\n附图说明\n[0020] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：\n[0021] 图1是本发明实施例具有压力发电的智能井盖的井盖本体的结构示意图；\n[0022] 图2是本发明实施例防护盒的结构示意图；\n[0023] 图3是本发明实施例定时触发启动后的工作流程图；\n[0024] 图4是本发明实施例智能交互工作模式下的流程图；\n[0025] 图5是本发明实施例防盗工作模式下的流程图。\n具体实施方式\n[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0027] 本发明实施例的具有压力发电的智能井盖包括井盖本体、储能模块和控制模块。\n井盖本体可包括井盖外框和填充复合材料。\n[0028] 如图1所示，该井盖本体表面嵌有多个压力发电模块10，与储能模块连接；压电发电模块在受到外部施加的压力后，将压力产生的非稳定电能通过储能模块存储，为控制模块供电。\n[0029] 本发明的一个实施例中，所述储能模块包括压电电能收集电路、电池充电电路和蓄电池，通过压电电能收集电路及电池充电电路，将电能存储到蓄电池。压电发电模块在受到行人或车辆施加的压力后，会将压力产生的非稳定电能，通过压电电能收集电路及电池充电电路，将电能存储到蓄电池。同光伏发电相比，压电发电模块不受天气（光线）和灰尘的影响，具有很好的应用场景适应性。\n[0030] 该井盖还包括均与控制模块连接的通讯模块、射频模块以及卫星定位模块，射频模块被外部激活后，再激活控制模块，控制模块通过通讯模块或者射频模块进入智能交互工作模式；控制模块在无外部激活干预的情况下，周期性休眠，定时触发启动。其中射频模块可为半有源的RFID。\n[0031] 如图2所示，该智能井盖还包括防护盒，设置在井盖本体10下方，所述储能模块、所述控制模块以及所述防盗模块均设置在该防护盒内。\n[0032] 为了防止智能井盖被非正常移动，如图2所示，该智能井盖还包括锁止机构，用于将井盖固定。该锁止机构可为电控机械锁止机构，其电控部分负责控制锁销，用于止位机械锁的行程，实现开关控制；锁杆的行程控制，可由人工操控机械旋杆或步进电机控制。\n[0033] 如图1所示，通讯模块中的通讯天线41、射频模块中的射频天线21以及卫星定位模块中的接收天线31均嵌在井盖本体中。卫星定位模块支持GPS/GLONASS /北斗/APGS定位。\n通讯模块支持GPRS/3G/4G，带有经纬度定位。\n[0034] 本发明的一个实施例中，如图2所示，该智能井盖还包括防盗模块，与控制模块连接，该防盗模块包括倾角传感器，当智能井盖未经射频模块激活，且井盖的开启角度达到预定的角度时，倾角传感器被触发，激活控制模块启动，控制模块进入防盗报警模式，周期发送报警信息。\n[0035] 本发明实施例中，控制模块采用低功耗MCU，在无外部激活干预的情况下，周期性休眠，定时触发启动。如图3所示，控制模块定时触发启动后，控制通讯模块上电工作，通过通讯模块上报自身标识ID、经纬度定位位置信息以及电池电量；完成信息上报后，检查是否有更新配置信息，若有，则通过通讯模块获取并更新配置，更新完成后，关闭通讯模块，自动转换到休眠模式，直到下一个定时触发激活。休眠状态下，整个系统的电流消耗为uA级。\n[0036] 智能井盖的控制模块，可通过配置信息对定时触发的时间周期、报警信息上报周期、上报服务器地址、访问帐号/密码、授权激活信息等参数进行更新。\n[0037] 配置更新工作可在信息上报完成后进行，也可在智能交互式工作模式下进行。\n[0038] 智能交互式工作模式：当工作人员需要对工作井进行开启检修或巡视确认时，工作人员携带相应具有授权标识的便携移动装置，到达对应的井盖工作范围之内（10米距离），当工作人员在移动便携井盖管理装置上按下激活按钮，智能井盖系统的半有源RFID被激活，RFID同时激活控制模块启动进入智能交互工作模式，其流程如图4所示。\n[0039] 智能交互工作模式下，工作人员可通过移动便携井盖管理装置，利用GPRS/3G/4G无线网络，通过管理中心管理系统对智能井盖进行开、关控制、参数配置更新，也可直接通过本地射频通讯方式（读写射频数据），对智能井盖进行上述功能应用。\n[0040] 智能交互工作模式下，如设定的活动时间内（通常为15分钟，可配置），没有交互控制操作活动发生，智能井盖自动转入休眠模式。\n[0041] 智能井盖具有防盗工作模式：当智能井盖未经RFID射频激活，被人为破坏开启，开启角度达到预定的角度（如22.5），倾角传感器触发，激活主控系统启动，系统进入防盗报警模式，智能井盖控制系统周期性（如每3分钟，参数可设置）向管理中心发送含有唯一标识和定位信息的报警信息，直到管理中心远程控制消除报警，其具体流程如图5所示。\n[0042] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。