本發明涉及一種管廊設施，特別是涉及一種城市市政綜合管廊安全保障系統。

背景技術：

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，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施。克服了反復開挖地面，街道蜘蛛網式架空線等城市建設中出現的問題，同時管線安全水平和防災抗災能力也獲得了明顯提升。

綜合管廊的監管主要分為三個方面：一是管廊內的電線、燃氣、供熱、給排水等管路發生泄露等情況，若發現不及時將導致嚴重的后果；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，管廊相當于一個適宜的庇護所，這些動物的啃咬等行為會對管廊內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，一旦發生將會造成嚴重的經濟損失，并且威脅到人民群眾的生命安全。

所以，要實現對管廊的安全監管，就要做到監測到管廊內所有環境的改變。假如能設計一種對管廊內所有環境變化進行實時監測的系統，將管廊內的安全威脅在第一時間得到消除，對于促進城市市政基礎設施建設，保障城市空間整體協調發展和營造良好的城市生態環境具有重要意義。

技術實現要素：

因此，本發明為了實現對管廊內環境變化的實時監管，提供一種城市市政綜合管廊安全保障系統，它利用微波在空間的傳遞和反射，根據接收到最終的微波能量變化，實現對管廊內任意環境元素改變的監控。

本發明所采用的技術方案是：一種城市市政綜合管廊安全保障系統，其特征在于：包括PCB板、GSM通訊模塊、GSM天線、MCU、高壓脈沖發生器、A/D轉換電路、網罩殼、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、外側觸頭、內側觸頭、中間彈簧、內側彈簧。

整體結構根據功能劃分為三個部分：感應部分、信息采集部分、系統開啟控制部分。

感應部分包括PCB板、高壓脈沖發生器、A/D轉換電路、網罩殼、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，高壓脈沖發生器、A/D轉換電路位于PCB板的頂面，PCB板底面安裝有微波的發射器和接收器，發射器和接收器均具備網罩殼、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。

所述網罩殼為圓柱形的殼體，底部均勻開設有孔洞；所述引腳由網罩殼的頂部伸出，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罩殼內腔的頂部，包裹住引腳下半部分，避免引腳與網罩殼、壓電晶片與網罩殼之間導電，同時將引腳的下半部分固定在網罩殼內；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，還有阻抗匹配器環繞在共振片周圍，位于共振片和網罩殼之間的間隙處。

進一步講，所述阻抗匹配器的作用是微波經過在管廊內部的一系列復雜反射后，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。

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

本發明的原理為：管廊設有專門的檢修口或出入口，所述門插銷設立在檢修口或出入口的門上，當工作人員離開管廊，關閉門板時，門插銷進入到插銷孔內，頂住外側觸頭向內移動，使得外側觸頭的金屬觸片與內側觸頭的金屬觸片相接觸；當打開門板時，門插銷離開插銷孔，由于中間彈簧的彈力作用，外側觸頭的金屬觸片與內側觸頭的金屬觸片相分離。這樣就形成了本系統中的開啟控制開關，當工作人員離開管廊后，系統開啟；當工作人員進入管廊后，系統關閉。

系統啟動后，所有耗電元件通電，發射器發出微波，微波在管廊內經過一系列復雜的反射后，會有一部分微波最終進入接收器；當管廊內的管路出現泄露，或者出現人或動物走動時，管廊內的空間環境發生改變，接收器接收到的微波信號發生改變，此時MCU判定管廊內出現異常狀況，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。

進一步講，本系統由地下埋設的市電電路提供電能。

本發明一種城市市政綜合管廊安全保障系統具有如下優點：

（1）將用戶走路動作轉換為電能，環保節能；

（2）利用振動電機結構，使用步進電機組合，實現走路振動的模擬；

（3）使用整流二極管元件，將方向不定的交流電轉換為直流電。

所以，這種城市市政綜合管廊安全保障系統，利用微波在空間的傳遞和反射，根據接收到最終的微波能量變化，實現對管廊內任意環境元素改變的監控。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，或者通過實施本發明而了解。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發明的限制，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構示意圖。

圖2是本發明中攝像頭在管廊內的位置示意圖。

圖3是本發明在仰視視角的PCB板和各元件裝配結構示意圖。

圖4是本發明在俯視視角的PCB板和各元件裝配結構示意圖。

圖5是本發明的發射器和接收器的外部結構示意圖。

圖6是本發明的發射器和接收器的內部結構示意圖。

圖7是本發明的發射器沿其中心軸線的剖視圖。

圖8是本發明的接收器沿其中心軸線的剖視圖。

圖9是本發明的門插銷在收縮狀態時的觸頭處的結構示意圖。

圖10是本發明的門插銷在收縮狀態時的觸頭處的結構放大示意圖。

圖11是本發明的門插銷在伸出狀態時的觸頭處的結構示意圖。

圖中標號：1-PCB板、2-GSM通訊模塊、3-GSM天線、4-MCU、5-高壓脈沖發生器、6-A/D轉換電路、7-網罩殼、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-外側觸頭、17-內側觸頭、18-中間彈簧、19-內側彈簧、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

以下將結合附圖和實施例對本發明一種城市市政綜合管廊安全保障系統作進一步的詳細描述。

一種城市市政綜合管廊安全保障系統，其特征在于：包括PCB板1、GSM通訊模塊2、GSM天線3、MCU4、高壓脈沖發生器5、A/D轉換電路6、網罩殼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、外側觸頭16、內側觸頭17、中間彈簧18、內側彈簧19。

整體結構根據功能劃分為三個部分：感應部分、信息采集部分、系統開啟控制部分。

如圖3、圖4所示，感應部分包括PCB板1、高壓脈沖發生器5、A/D轉換電路6、網罩殼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，高壓脈沖發生器5、A/D轉換電路6位于PCB板1的頂面，PCB板1底面安裝有微波的發射器和接收器，發射器和接收器均具備網罩殼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，所述網罩殼7為圓柱形的殼體，底部均勻開設有孔洞；所述引腳8由網罩殼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分布在網罩殼7內腔的頂部，包裹住引腳8下半部分，避免引腳8與網罩殼7、壓電晶片10與網罩殼7之間導電，同時將引腳8的下半部分固定在網罩殼7內；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環繞在共振片11周圍，位于共振片11和網罩殼7之間的間隙處。

進一步講，所述網罩殼7的材質為鋁合金，密度低但強度高。

進一步講，所述壓電晶片10的材質為非中心對稱石英晶體，在機械力振動下產生形變，使帶電質點發生相對位移，從而在晶體表面出現正、負束縛電荷。

進一步講，所述阻抗匹配器12的作用是微波經過在管廊內部的一系列復雜反射后，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。

在發射器中，高壓脈沖發生器5將電流轉換為一定振幅、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，產生相應的機械波，共振片11伴隨壓電晶片10振動，將機械波向下放大傳播出去。

在接收器中，共振片11接收到機械波后，引起壓電晶片10振動，產生相應電壓，經由A/D轉換電路6將電信號轉換為數字信號傳遞給MCU4。

進一步講，在本系統中，發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。

進一步講，所述攝像頭14為可旋轉攝像頭，外面安裝有球殼形透明保護罩，只有攝像頭頂部是圖像采集死角。

進一步講，如圖1、圖2所示在管廊內，僅能看到發射器、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，系統開啟控制部分包括門插銷15、外側觸頭16、內側觸頭17、中間彈簧18、內側彈簧19。所述門插銷15如同常見的門鎖結構，鑰匙插入鑰匙孔旋轉后，門插銷15伸出進入插銷孔e；所述插銷孔e內，由外向內，依次安裝有外側觸頭16、中間彈簧18、內側觸頭17、內側彈簧19，所述外側觸頭16和內側觸頭17的形狀相同，均為由圓柱體的內側凸起另外直徑偏小圓柱體的形狀，側面看為T字形逆時針旋轉90°的外形，其中外側觸頭16的內側端面、內側觸頭17的外側端面，均粘貼有電路金屬觸片；所述中間彈簧18套在外側觸頭16的內側圓柱凸起上，中間彈簧18的內側靠在內側觸頭17的外端面上；所述內側彈簧19套在內側觸頭17的內側圓柱凸起上，內側彈簧19的內側靠在插銷孔e的內端面。

進一步講，所述外側觸頭16、內側觸頭17的材質均為天然橡膠，屬于電絕緣材料。

進一步講，所述內側彈簧19的彈性系數大于中間彈簧18，所以中間彈簧18相對于內側彈簧19，更容易被壓縮。

進一步講，外側觸頭16的內側圓柱凸起高度，大于中間彈簧18的壓縮高度。

管廊設有專門的檢修口或出入口，所述門插銷15設立在檢修口或出入口的門上，當工作人員離開管廊，關閉門板時，門插銷15進入到插銷孔e內，頂住外側觸頭16向內移動，使得外側觸頭16的金屬觸片與內側觸頭17的金屬觸片相接觸；當打開門板時，門插銷15離開插銷孔e，由于中間彈簧18的彈力作用，外側觸頭16的金屬觸片與內側觸頭17的金屬觸片相分離。兩個金屬觸片串聯在系統主電路中，這樣就形成了本系統中的開啟控制開關，當工作人員離開管廊后，系統開啟；當工作人員進入管廊后，系統關閉。

系統啟動后，所有耗電元件通電，發射器發出微波，微波在管廊內經過一系列復雜的反射后，會有一部分微波最終進入接收器；當管廊內的管路出現泄露，或者出現人或動物走動時，管廊內的空間環境發生改變，接收器接收到的微波信號發生改變，此時MCU4判定管廊內出現異常狀況，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。

進一步講，本系統由地下埋設的市電電路提供電能。

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

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。