窨井盖智能安全防护装置设计毕业设计(论文)

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毕业设计(论文)

窨井盖智能安全防护装置设计

THE DEVICE DESIGN OF THE INTELLIGENCE,SAFETY AND PROTECTION OF THE MANHOLE COVER

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论文作者签名：导师签名：

日期：年月日日期：年月日

摘要

本论文是设计一种窨井盖智能安全防护装置，涉及窨井盖安全技术领域。首先，查阅相关文献，分析现有的窨井盖的优缺点。其次，通过对工作环境的分析，设计合理窨井盖的结构，并通过计算进行验证结构的合理性。最后，结合相关文献和导师的建议选择了窨井盖的移位传感器、窨井内的水位检测传感器、无线模块和整个装置的太阳能供电模块并进行相关电路的设计。该装置通过无线将传感器检测到的窨井盖信号传给市政部门，便于有效管理窨井盖，减小窨井盖事故发生的概率。

关键词窨井盖；传感器；无线传输；太阳能供电

Abstract

This thesis is to design a manhole cover intelligent security guards, security technologies involving manhole cover. First, relevant literature, the advantages and disadvantages of the existing manhole cover. Secondly, through the analysis of the work environment, the rational design of the structure of the manhole cover, and by calculating the reasonable verification structure. Finally, the proposed combination of literature and mentors chose solar power module manhole cover displacement sensor, level sensor inside the manhole, the wireless module and the entire device and associated circuitry design. The device over the wireless sensor detected signals to the manhole cover municipal sector, to facilitate the effective management of the manhole cover, manhole cover to reduce the probability of accidents.

Keywords manhole cover sensor wireless transmission solar power

目录

摘要....................................................................... II Abstract.................................................................. III 1 绪论. (1)

1.1 引言 (1)

1.2 国内外研究现状 (2)

1.2.1 窨井盖材料的研究现状 (2)

1.2.2 窨井盖设计现状 (2)

1.2.3 窨井巡检技术的研究现状 (3)

1.2.4 水位检测技术研究现状 (4)

1.3 论文研究的主要内容 (5)

2 窨井盖结构的设计 (7)

2.1 窨井盖尺寸和结构的拟定 (7)

2.2计算方法中参数的选择................................ 错误！未定义书签。

2.3窨井盖板的结构验算.................................. 错误！未定义书签。

2.3.1按均布荷载计算内力............................. 错误！未定义书签。

2.3.2按均布荷载对窨井盖截面强度进行核算............. 错误！未定义书签。

2.3.3窨井盖跨中正截面疲劳强度核算................... 错误！未定义书签。

2.4 结论................................................ 错误！未定义书签。

3 窨井盖移位信息获取传感器的电路设计....................... 错误！未定义书签。

3.1 传感器的设计原理.................................... 错误！未定义书签。

3.1.1 基于磁阻效应的磁场检测传感器................... 错误！未定义书签。

3.1.2 AMR磁传感器的工作机理......................... 错误！未定义书签。

3.2新型传感器的结构设计................................ 错误！未定义书签。

3.3新型传感器的电路设计................................ 错误！未定义书签。

3.3.1放大滤波电路的设计............................. 错误！未定义书签。

3.3.2 置位∕复位脉冲电路的设计....................... 错误！未定义书签。

3.3.3 偏置消除电路................................... 错误！未定义书签。

3.4 本章小结............................................ 错误！未定义书签。

4 窨井内液位检测传感器的电路设计........................... 错误！未定义书签。

4.1 超声波液位计的工作原理.............................. 错误！未定义书签。

4.2 超声波液位传感器模块硬件设计........................ 错误！未定义书签。

4.2.1 超声波发射电路................................. 错误！未定义书签。

4.2.2 前置放大电路................................... 错误！未定义书签。

4.2.3 带通滤波电路................................... 错误！未定义书签。

4.2.4 检波及整形电路................................. 错误！未定义书签。

4.2.5 温度补偿电路................................... 错误！未定义书签。

4.3 超声波液位计模块软件流程设计........................ 错误！未定义书签。

4.4 本章小结............................................ 错误！未定义书签。

5 无线窨井系统网络拓扑结构和模块的设计..................... 错误！未定义书签。

5.1 无线窨井系统传输网络结构............................ 错误！未定义书签。

5.1.1 传感器节点和中继器之间的组网结构............... 错误！未定义书签。

5.1.2 中继器之间的组网结构........................... 错误！未定义书签。

5.1.3 网关节点与远程监控中心的组网结构............... 错误！未定义书签。

5.2 无线模块的设计...................................... 错误！未定义书签。

5.2.1 传感器节点与中继器通信模块..................... 错误！未定义书签。

5.2.2 中继器之间通信模块............................. 错误！未定义书签。

5.2.3 网关节点与远程监控中心无线模块................. 错误！未定义书签。

5.3 本章小结............................................ 错误！未定义书签。

6 太阳能供电系统设计....................................... 错误！未定义书签。

6.1 太阳能供电系统基本概念.............................. 错误！未定义书签。

6.2 太阳能供电模块的设计................................ 错误！未定义书签。

6.2.1 蓄电池充电电路总体设计......................... 错误！未定义书签。

6.2.2 电压比较电路设计............................... 错误！未定义书签。

6.2.3 电流比较电路设计............................... 错误！未定义书签。

6.2.4 负载控制电路设计............................... 错误！未定义书签。

6.2.5 电源调理电路设计 (7)

6.3 本章小结 (8)

结论 (8)

致谢 (9)

参考文献 (10)

1 绪论

1.1 引言

文学家龙应台文章中写过：一场大雨便可检验城市是否达到现代化。正如这句话所说，大雨确实是对一座城市和一个国家建设水平而言，最好的检测方式。

一个城市的排水网络，是解决城市污水和雨水问题的有效途径，是市政部门的重要构成部分，在生态环境保护系统中充当着一个重要角色[1]。城市排水主要来源是工厂排放的污水、日常生活的废水和正常的降水。城市排水系统方便了市民的生活，减少污水带来的环境污染问题，保障了城市现代化发展。近几年来，随着人民生活水平的飞速发展，日常排放的废水量直线上升，引发的环境问题也日趋严重，暴雨天气下窨井盖被冲起等问题一定程度上危害着人们的人身安全。因此，如何及时检测城市排水系统的水位的高度成为我们重点要解决的问题之一。

铁制窨井盖易脆裂常被盗窃造成事故，一定程度上影响公民的人身安全。近些年来研究弓形钢纤维混凝土阻止微裂缝的引发和扩展的相关理论取得了很大进展，为生产钢纤维混凝土窨井盖提供了充足的理论支持。钢纤维混凝土窨井盖相对于带肋的钢纤维混凝土窨井盖具有成本低，耐用性好，设计简单等优点。在考虑相关材料选择的基础上对窨井盖进行再设计和对窨井盖是否缺失的监测来改善窨井坠落事故，提高行人外出的安全感。

通过传感器组成的实时检测系统可以及时地获取城市排水系统水位和窨井盖缺失情况。因为窨井排水网络是一个庞大的工程，怎样布局检测装置，怎样传输传感器监测数据成为了排水网络监控方面的难题。从监控系统的传输的方式来看，有线方式居多，由于城市排水网络环境的恶劣，传输电缆容易遭到破坏，这

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