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专利号: 2021107908027
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 给水;排水
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,包括盖板(1)及与盖板(1)相配的封堵组件,所述的封堵组件包括挡板(2)、配重浮球(6)、设于挡板(2)与配重浮球(6)之间的第一拉绳(5),所述的盖板(1)上设有多个并行的过水槽(101),位于第一拉绳(5)下端的配重浮球(6)悬挂置于集水槽(4)中,配重浮球(6)通过第一拉绳(5)拉住挡板(2),使挡板(2)遮盖盖板(1)的过水槽(101);当集水槽(4)积水时,配重浮球(6)上浮,第一拉绳(5)松驰,挡板(2)不受第一拉绳(5)牵拉,挡板(2)动作,并避开盖板(1)的过水槽(101),使雨水能过水槽(101)进入盖板(1)下的窨井内;其特征在于:还包括用于下雨检测的下雨检测模块(7)、与下雨检测模块(7)相连的用于驱动封堵组件工作的驱动模块、与下雨检测模块(7)和驱动模块相连的用于给下雨检测模块(7)和驱动模块供电的供电模块;所述的驱动模块包括驱动电路(8)、与驱动电路(8)相连的电机(9)、绕线盘(10)、位于绕线盘(10)与配重浮球(6)之间的第二拉线(11);当下雨检测模块(7)认为下雨时,则控制驱动模块,使驱动封堵组件动作,驱动电路(8)带动电机(9)转动,绕线盘(10)转动对第二拉绳进行缠绕,拉起配重浮球(6),第一拉绳(5)松驰,挡板(2)不受第一拉绳(5)牵拉,在集水槽(4)无积水的情况下,挡板(2)先动作,打开盖板(1)的过水槽(101),使雨水能及时通过过水槽(101)进入盖板(1)下的窨井内;当停止下雨或电机(9)负载由大变小并达到设定阈值时,电机(9)反转,放松第二拉绳;

所述的下雨检测模块(7)嵌入盖板(1)中,且下雨检测模块(7)顶部的检测头上凸于盖板(1)的上平面;下雨检测模块(7)基于超声多普勒效应进行下雨分析,下雨检测模块(7)判断是否下雨包括以下步骤:

1)下雨检测模块(7)发出声波;

2)接收声音并做出快速傅里叶变换;

3)找到频率偏移峰并计算偏移量;

4)依据频率判断是否下雨。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:超声多普勒效应的公式为:

其中f为观测者接收到的频率,f0为发射的频率,c为声音在介质中传播的速度,v1为观测者的运动速度,若接收位置靠近波源则其为正,否则为负,v2为发射源的运动速度,发射源远离接收位置则为正,靠近观测者则为正;由于实验中观测者就是下雨检测模块,而发射源为雨滴,由于下雨检测模块固定不动,故v1为0,v2为雨滴的速度,c为声音的速度;

通过变换,可以得到频率的偏移量跟发射源运动速度成正比,而c=340m/s远大于雨水的运动速度,故因此,通过测量声波频率的变化,就可以计算出发射超声波的物体的运动速度;

根据位移s和速度vt公式:

vt=v0+gt,

其中vt为t时刻的下落速度,v0为下落初始速度,g为重力加速度,通过速度辨别雨滴运动;

以最大雨滴直径为谱宽,获得雨滴在空气中最大速度,区分是不是下雨。

3.根据权利要求2所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的挡板(2)为滚筒开关板,封堵组件还包括与滚筒开关板一端相连的拉簧(3)、设于盖板(1)下端面的转轴(15),所述的拉簧(3)一端与盖板(1)的下端面相连,拉簧(3)的另一端与滚筒开关板相连,所述的第一拉绳(5)穿过盖板(1)与转轴(15)之间的空隙,将第一拉绳(5)下端的配重浮球(6)悬挂置于集水槽(4)中;所述的滚筒开关板包括多个并排的滚筒、用于连接相邻滚筒的连接件,所述的滚筒平行于过水槽(101);相邻滚筒的间距与盖板(1)过水槽(101)的间距相配;当集水槽(4)积水时,配重浮球(6)上浮,拉簧(3)回缩,滚筒开关板的滚筒脱离过水槽(101),使雨水从过水槽(101)中落入窨井中;当集水槽(4)无水时,配重浮球(6)下沉,拉紧滚动开关板,使滚动开关板上抬,滚筒嵌入集水槽(4)并封堵集水槽(4),阻止杂物从过水槽(101)中进入窨井中,拉簧(3)的拉力及过水槽(101)对滚筒的阻力之和与配重浮球(6)的重力相平衡;当下雨检测模块(7)检测到下雨时,不待配重浮球(6)上浮,通过驱动模块拉动第二拉线(11),使配重浮球(6)上升,拉簧(3)回缩,滚筒开关板的滚筒脱离过水槽(101),使雨水从过水槽(101)中落入窨井中。

4.根据权利要求3所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的盖板(1)上开设用于容纳下雨检测模块的下雨检测模块容纳腔和用于容纳蓄电池(13)的蓄电池容纳腔,所述的滚筒上设有光伏板(12),所述的拉簧(3)为导电件,拉簧(3)与光伏板(12)、蓄电池(13)电连接;蓄电池(13)存储光伏板(12)电能。

5.根据权利要求1所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的挡板(2)为刚性件,其包括底板(201)、上凸于底板(201)上表面的多根平行的挡条(202),所述的挡板(2)的一端为盖板(1)连接端,挡板(2)的另一端为配重浮球(6)连接端;在窨井盖处于闭合状态下时,所述的挡条(202)嵌入盖板(1)的过水槽(101)中,挡条(202)与盖板(1)的过水槽(101)之间为间隙配合;

所述的盖板(1)连接端与盖板(1)之间通过转动连接组件相连,使挡板(2)能相对盖板(1)转动;所述的盖板(1)的底面设的吊环(14),所述的第一拉绳(5)的上端向上穿过吊环(14)后向下与挡板(2)相连,当集水槽(4)没有水时,配重浮球(6)下沉,将挡板(2)向上拉紧;所述的电机(9)及绕线盘(10)设于盖板(1)的底面,当电机(9)驱动绕线盘(10)转动时,将通过第二拉绳带动配重浮球(6)上升或下降,以改变第一拉绳(5)的状态。

6.根据权利要求5所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的配重浮球(6)限制在窨井的两竖向隔板(17)之间,隔板(17)上设有透水孔,两隔板(17)与窨井的长度方向垂直,两隔板(17)形成集水槽(4),所述的挡板(2)配重浮球(6)连接端后缩,使所述的吊环(14)、绕线盘(10)与集水槽(4)相对。

7.根据权利要求6所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的挡条(202)的顶面设有光伏板(12),在窨井盖处于闭合状态下时,光伏板(12)低于盖板(1)

2‑10mm。

8.根据权利要求7所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的转动连接组件包括转轴(15)、绕设在转轴(15)上的弹性件(16),弹性件(16)抵压在盖板(1)和挡板(2)上,提供挡条(202)嵌入过水槽(101)的弹力,所述的转轴(15)与盖板(1)、挡板(2)转动连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的挡板(2)的盖板(1)连接端设有向上凸起的限位板(203),所述限位板(203)的顶面能与盖板(1)的底面相抵限制挡板(2)向上转动,所述的限位板(203)上开设转轴(15)连接孔,所述的转轴(15)穿设在转轴(15)连接孔上。

10.根据权利要求9所述的一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖,其特征在于:所述的盖板(1)的电机设置端设有电器仓,所述的电器仓内设有所述的下雨检测模块(7)、供电模块。

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