[发明专利]一种基于超声多普勒效应的智能窨井盖

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)松弛，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)之间的第二拉绳(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)松弛，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：

v_t＝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。