管道井及其监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及地下管道井技术领域，尤其涉及一种预制式、一体化、安全环保的智能管道井及其监测系统。


背景技术：

2.光电缆在进行地下管道穿放过程中，不能无距离限制地在管道中穿放，需要每隔一定距离就设置至少一个通信管道人孔，以便于通信光电缆的穿放、检查和维修作业的实施。
3.但本技术实用新型人在实现本技术实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
4.1、构造复杂：现有的通信管道人孔多由若干部件组成，包括浇制井盖覆板、砖砌井身、基础底座、穿钉、线缆托板和积水罐等；这种结构设计的通信管道人孔部件较多，构造复杂，形成的通信管道人孔的强度也差强人意。
5.2、施工周期较长：现有的通信管道人孔，一般是现场砖砌施工，无降水地区需要2天完成，降水地区需要4天才能完成，工作效率低，施工周期长，已经跟不上效率要求越来越高的市政和路政道路施工要求的步伐。
6.3、安全性差：现有的通信管道人孔经常发生井盖未盖、移位或丢失等情况，这会造成行人落井事故。
7.4、成本高：现有的通信管道人孔构造复杂，施工周期较长，造成材料成本及人工成本均较高，单个通信管道人孔的直接成本不低于3240元，另外还存在对总项目造成影响的建设工期成本等。


技术实现要素：

8.本技术实施例通过提供一种预制式、一体化、智能化的管道井，解决了现有技术中通信管道人孔构造复杂、施工周期长、安全性差、成本高的技术问题。
9.本技术实施例提供了一种管道井，包括：
10.一体化预制成型的上部井身，所述上部井身顶部设有井圈；
11.一体化预制成型的下部井身，所述下部井身底部设有底座；
12.井盖，设于所述上部井身上，且与所述井圈可开合地匹配连接；
13.所述上部井身与所述下部井身拼合连接为管道井身，所述管道井身内部形成空腔，且所述管道井身两端设有与所述空腔贯通的管道窗口。
14.优选地，所述管道井身主体为球形或椭圆球形。
15.优选地，所述上部井身和所述下部井身的内壁和/或外壁上设有加强筋，且
16.所述下部井身外壁上的加强筋延伸至所述底座上，形成加强支撑结构；
17.所述上部井身的内壁中部两侧的加强筋处集成设有第一加强支撑柱，所述第一加强支撑柱上部与所述井圈连接；
18.所述下部井身的内壁中部两侧的加强筋处集成设有第二加强支撑柱；且
19.所述上部井身与所述下部井身拼合后，所述第一加强支撑柱和所述第二加强支撑柱在所述管道井身内配合衔接。
20.优选地，所述上部井身、所述下部井身、所述井盖均由高分子材料一体化预制成型。
21.优选地，所述井盖与所述井圈通过转轴可开合地匹配连接；且
22.所述井盖还通过盖体连接设备与所述上部井身连接，所述盖体连接设备包括：
23.第一滑轨，所述第一滑轨固定于所述上部井身内；
24.第二滑轨，所述第二滑轨固定于所述井盖下表面；
25.曲轴，所述曲轴的两端分别设于所述第一滑轨、所述第二滑轨上，且分别可沿所述第一滑轨、所述第二滑轨滑动。
26.优选地，所述上部井身和/或所述下部井身外壁中部两侧的外加强筋上设有吊装孔。
27.优选地，所述下部井身的底部集成设有一体化的管道井作业平台。
28.优选地，所述上部井身与所述下部井身通过法兰连接；且
29.所述上部井身与所述下部井身连接的端面上分别设有互相匹配的凹凸槽结构，且所述凹凸槽之间的缝隙通过环氧树脂封装。
30.本技术实施例还提供了一种上述的管道井的施工方法，所述施工方法步骤为：
31.在待安装管道井的位置挖掘基坑；
32.在所述基坑底部浇筑干硬性混凝土垫层或放置混凝土预制块；
33.将所述管道井吊起，并安装在所述基坑内的混凝土垫层或混凝土预制块上，调整所述管道井的高度及位置，使其符合管道的基准线要求；
34.将所述管道井两端的管道窗口和两侧的管道连接固定，并在接头部位实施防水和防沙工序；
35.回填，将所述基坑内的管道井外部填土层夯实。
36.本技术实施例还提供了一种上述的管道井的监测系统，所述检测系统包括：
37.井盖监测模块，设于所述上部井身上的井盖位置处，用于监测井盖的状态；
38.液位传感器，设于管道井身内，用于监测管道井内的液位状态；
39.气体传感器，设于管道井身内，用于监测管道井内的气体状态；
40.中央处理单元，所述中央处理单元与所述井盖监测模块、所述液位传感器、所述气体传感器连接，获取其检测的数据信号，并进行处理和分析，进而判断管道井的状态。
41.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
42.1、将管道井分成上部井身和下部井身，两部分分别为一体化预制成型，通过螺栓固定，结构简单，安装和维修方便，成本低。
43.2、优化设计管道井的形状为椭圆球形，借鉴类似于潜水艇的“水滴型”结构，使其在单位材料上，达到较佳的抗压强度。同时，管道井椭圆球形的结构设置，还具有便利的排水功能，如有地下水渗入时，水会沿着下部井身内部的弧形面流至底部的管道井作业平台上，再通过排水设备将水清除即可。
44.3、采用新型的高分子材料制备管道井身，相比于金属材料或传统的砖砌材料，降
低了重量和成本，且具有更优的耐压、耐腐蚀和高机械强度的特性。
45.4、管道井内外壁均设置加强筋，且加强筋延伸至底座，形成加强支撑结构，进一步提高了管道井的抗压强度。
46.5、管道井内壁轴向中心位置设置加强支撑柱，加强支撑柱与井圈连接，可以加强井圈的承重力，提高了管道井的安全性和稳定性。
47.6、管道井的上部井身和下部井身之间通过法兰及凹凸槽连接，并使用环氧树脂进行封装缝隙，具有防流沙、防水、防尘和防形变的功能，进一步提高了管道井的性能。
48.7、井盖与上部井身可旋转地连接，易于开合，且不易丢失、移位；此外，还通过盖体连接设备将井盖与上部井身连接，进一步保障了井盖的安全。
49.8、管道井现场施工方便，施工周期短，一般不超过半天时间，最快只要两小时，即可现场施工完成，即装即用，可以跟随市政管道一起吊装、回填和加固，大大缩短了项目工期，节约了成本。
50.9、管道井监测系统可以对管道井进行智能化检测，当发生井盖未盖、移位或丢失等情况时，及时发出报警，避免造成行人落井事故；当发生井内液位过高或井内空气异常时，及时发出报警，保证操作工人井内作业的安全性。
附图说明
51.图1为本技术实施例中提供的管道井的立体示意图；
52.图2为本技术实施例中提供的管道井的上部井身示意图；
53.图3为本技术实施例中提供的管道井的下部井身示意图；
54.图4为本技术实施例中提供的管道井的主视图；
55.图5为图4中的a-a视图；
56.图6为本技术实施例中提供的管道井的侧视图；
57.图7为本技术实施例中提供的管道井的俯视图；
58.图8为本技术实施例中提供的管道井的仰视图；
59.图9为图8中的b-b视图；
60.图10为本技术实施例中提供的管道井监测系统的结构示意图。
具体实施方式
61.本技术实施例通过提供一种预制式、一体化、智能化的管道井，解决了现有技术中通信管道人孔构造复杂、施工周期长、安全性差、成本高的技术问题。
62.本技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
63.将管道井分成上部井身和下部井身两部分，两部分都通过高分子材料一体化预制成型。装配时，将上部井身和下部井身通过螺栓固定为一体化的管道井，结构简单，安装方便，施工周期短，即装即用。
64.进一步地，优化设计管道井的形状和结构，使其在单位材料上，达到最大的抗压强度。
65.此外，对井盖进行智能化设计，通过物联网对井盖进行远程智能化监控，当发生井盖未盖、井内液位过高、有毒气体超标等情况时，及时发出报警，避免造成行人落井事故和
井内工作人员作业事故，提高安全性。
66.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
67.实施例一
68.图1为本技术实施例中提供的管道井的立体示意图，所述的管道井主要由上部井身1、下部井身2、井盖3及螺栓等部件构成。上部井身1和下部井身2均为一体化预制成型，井盖3也为预制成型。上部井身1和下部井身2通过螺栓固定为一体化的管道井身，井盖3与上部井身1可旋转地连接，安装方便、快捷。
69.上部井身1与下部井身2拼合后形成一个整体的管道井身，管道井身内部形成空腔，管道井身两端形成与所述空腔贯通的管道窗口4，如此可以实现通信光电缆的穿放。管道井可以用作通信管道人孔，打开井盖后，人可以进入管道井内，实现通信光电缆的检查和维修作业等。
70.在某一可选的实施方式中，管道井主体为空心的球形，上部井身1和下部井身2主体分别为空心的半球形。
71.在另一优选的实施方式中，管道井主体为椭圆球形，类似于潜水艇的“水滴型”结构，使其在单位材料上，达到最佳的抗压强度。同时，椭圆球形比球形的空间利用率提高了很多，边界效应也优于球形结构。此外，有限元分析表明，椭圆球形对材料缺陷的敏感度低于球形。
72.图2为本技术实施例中提供的管道井的上部井身示意图，图3为本技术实施例中提供的管道井的下部井身示意图。上部井身1和下部井身2主体分别为空心的半椭圆球形，上部井身1和下部井身2是沿椭圆球的长中心轴所在的横向中心截面分割形成的。
73.结合图2～图9，上部井身1的顶部集成有井圈101，用于配合井盖3的使用。下部井身2的底部集成有底座201，用于配合安装于混凝土垫层上部。
74.进一步地，在上部井身1和下部井身2的内、外壁上还设有加强筋，用于增加井身的抗压强度。
75.在某一优选的实施方式中，上部井身1的外壁上沿纵横方向分别设有一道或多道第一外加强筋102，且纵横方向的第一外加强筋102交叉设置。上部井身1的内壁上沿纵横方向分别设有一道或多道第一内加强筋103，且纵横方向的第一内加强筋103交叉设置。外壁上的第一外加强筋102和内壁上的第一内加强筋103位置对应设置。
76.下部井身2的外壁上沿纵横方向分别设有一道或多道第二外加强筋202，且纵横方向的第二外加强筋202交叉设置。下部井身2的内壁上沿纵横方向分别设有一道或多道第二内加强筋203，且纵横方向的第二内加强筋203交叉设置。外壁上的第二外加强筋202和内壁上的第二内加强筋203位置对应设置。
77.上部井身1的外壁上的第一外加强筋102和下部井身2的外壁上的第二外加强筋202位置对应设置，当上部井身1与下部井身2拼合成管道井身后，对应位置的第一外加强筋102和第二外加强筋202沿管道井外壁衔接。
78.上部井身1的内壁上的第一内加强筋103和下部井身2的内壁上的第二内加强筋203位置对应设置，当上部井身1与下部井身2拼合成管道井身后，对应位置的第一内加强筋103和第二内加强筋203沿管道井内壁衔接。
79.通过均匀分布、对称设置的加强筋，可以实现压力的均匀分散，进一步提高井身的抗压强度。
80.在某一优选的实施方式中，下部井身2的外壁上沿纵向设置的第二外加强筋202向下延伸至底座201上，形成加强支撑结构，通过底座201可以分担管道井外壁的压力，实现更好的抗压性能。
81.进一步地，在上部井身1的轴向两端分别设有半圆形的第一管道孔104，在下部井身2的轴向两端分别设有半圆形的第二管道孔204，当上部井身1与下部井身2拼合成管道井身后，第一管道孔104和第二管道孔204拼合成圆形的管道窗口4。使用时，管道井两侧的管道窗口4用于和基坑内两侧的管道连接，如此可以实现通信光电缆的穿放。
82.在某一优选的实施方式中，在上部井身1的内壁中部两侧的第一内加强筋103处还集成设有第一加强支撑柱105，第一加强支撑柱105上部与井圈201连接；在下部井身2的内壁中部两侧的第二内加强筋203处还集成设有第二加强支撑柱205。当上部井身1与下部井身2拼合成管道井身后，第一加强支撑柱105和第二加强支撑柱205配合衔接，用于加强井圈201的承重力。
83.进一步地，在上部井身1外壁中部两侧的第一外加强筋102上设有吊装孔106，吊装孔106集成于第一外加强筋102上，且在上部井身1两侧分别设有至少一个吊装孔106，用于实现管道井的吊装。相应地，在下部井身2外壁中部两侧的第二外加强筋202上也设有吊装孔。
84.在下部井身2的底部集成设有一体化的管道井作业平台206，管道井作业平台206用于方便实施通信光电缆的检查和维修作业等。此外，管道井椭圆球形的结构设置，还具有便利的排水功能，如有地下水渗入时，水会沿着下部井身2内部的弧形面流至底部的小面积的管道井作业平台206上，再通过排水设备将水清除即可。如果是正方体或长方体结构的管道井，则其底部为大面积的平面，不利于渗水的集中堆积和排放。
85.在某一优选的实施方式中，在上部井身1的底部设有向内部空腔延伸的第一法兰107，第一法兰107沿上部井身1下端面周向布置有若干个。在下部井身2的顶部设有向内部空腔延伸的第二法兰207，第二法兰207沿下部井身2上端面周向布置有若干个。上部井身1上的第一法兰107和下部井身2上的第二法兰207的位置对应设置，用于实现上部井身1和下部井身2的匹配连接。上部井身1和下部井身2装配时时，第一法兰107和第二法兰207通过304不锈钢螺栓固定，起到加强固定管道井整体的作用，更加地牢固耐用。
86.进一步地，上部井身1和下部井身2连接的端面上设有凹凸槽结构，通过凹凸槽结构将上部井身1和下部井身2定位紧密固定连接，并在连接处使用环氧树脂进行封装缝隙，可以起到防流沙、防水、防尘和防形变的功能，进一步提高管道井的性能。
87.在某一可选的实施方式中，上部井身1的下端面上设有凹槽，下部井身2的上端面上设有与所述凹槽匹配的凸槽。
88.在另一可选的实施方式中，上部井身1的下端面上设有凸槽，下部井身2的上端面上设有与所述凸槽匹配的凹槽。
89.进一步地，管道井的内壁设有线缆抵架(或线缆固定架)，用于通信线缆的固定。
90.进一步地，所述的管道井还包括管道基础板，管道基础板安装在管道窗口4的外部，用于和外部的管道或基坑壁固定，进一步提高管道井安装的稳定性。
91.进一步地，井盖3的尺寸、形状与井圈101的尺寸、形状相匹配，井盖3上设有转轴，上部井身1的井圈101内壁设有转轴座，井盖3上的转轴可旋转地设于井圈101上的转轴座内，如此，井盖3绕转轴旋转可以实现井盖3打开或闭合。
92.在某一优选的实施方式中，井盖3还通过盖体连接设备5与上部井身1连接，进一步保障井盖3的安全。盖体连接设备5由第一滑轨501、曲轴502、第二滑轨503等部件组成，第一滑轨501纵向固定于上部井身1内，第二滑轨503固定于井盖3下表面，曲轴502的两端分别设于第一滑轨501、第二滑轨503上，且分别可沿第一滑轨501、第二滑轨503滑动。
93.进一步地，上部井身1、下部井身2及井盖3均使用高分子材料一体化成型制作而成。
94.在某一优选的实施方式中，所述高分子材料为smc(sheet molding compounds，即片状模塑料)。相比金属和混凝土，片状模塑料具有轻质、耐压、耐腐蚀等优异的性能。
95.同等工况下，与传统的砖砌结构的管道井相比，通过smc片状模塑料一体化成型制作的管道井成本降低了30％，施工时间缩短了90％，重量减少了75％，抗压强度提升了一倍，且防流沙、防水、防尘和防形变的性能均大幅提升。
96.上述管道井的装配方法如下：
97.采用smc片状模塑料，通过模具一次成型生产出上部井身1、下部井身2和井盖3，组装过程中，先将上部井身1与下部井身2连接的凹槽内注入1/3的环氧树脂胶，然后将上部井身1与下部井身2对应结合，注意凹凸槽的卡接对齐，再将上部井身1与下部井身2之间的法兰，使用多个304不锈钢螺栓紧固。然后将井盖3与上部井身1装配连接。最后静置24小时，等待环氧树脂胶水凝固即可。
98.上述管道井的现场施工方法如下：
99.步骤1：在待安装管道井的位置挖掘适当的基坑，测量好长宽高，要符合管道设计的基准线。
100.步骤2：在基坑底部浇筑1平方米、10cm厚的干硬性混凝土垫层(塌落度s《10mm)或放置混凝土预制块。
101.步骤3：使用小型吊机，利用管道井上的吊装孔将管道井吊起，并安装在基坑的混凝土垫层上，调整高度及其它尺寸，使其符合管道的基准线要求。
102.步骤4：将管道井两端的管道窗口4和两侧的管道进行连接固定，做好接头部位的防水和防沙工作。
103.步骤5：回填，回填过程一定要夯实填土层，切勿留有空腔。
104.实际施工过程中，可根据设计要求，在井圈以下部位浇筑混凝土，增加抗压强度。
105.上述本技术实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
106.1、将管道井分成上部井身和下部井身，两部分分别为一体化预制成型，通过螺栓固定，结构简单，安装和维修方便，成本低。
107.2、优化设计管道井的形状为椭圆球形，借鉴类似于潜水艇的“水滴型”结构，使其在单位材料上，达到最大的抗压强度。同时，管道井椭圆球形的结构设置，还具有便利的排水功能，如有地下水渗入时，水会沿着下部井身内部的弧形面流至底部的管道井作业平台上，再通过排水设备将水清除即可。
108.3、采用新型的高分子材料制备管道井身，相比于金属材料或传统的砖砌材料，降
低了重量，且具有更优的耐压、耐腐蚀和高机械强度的特性。
109.4、管道井内外壁均设置加强筋，且加强筋延伸至底座，形成加强支撑结构，进一步提高了管道井的抗压强度。
110.5、管道井内壁轴向中心位置设置加强支撑柱，加强支撑柱与井圈连接，可以加强井圈的承重力，提高了管道井的安全好稳定性。
111.6、管道井的上部井身和下部井身之间通过法兰及凹凸槽连接，并使用环氧树脂进行封装缝隙，具有防流沙、防水、防尘和防形变的功能，进一步提高了管道井的性能。
112.7、井盖与上部井身可旋转地连接，易于开合，且不易丢失、移位；此外，还通过盖体连接设备将井盖与上部井身连接，进一步保障了井盖的安全。
113.8、管道井现场施工方便，施工周期短，一般不超过半天时间，最快只要两小时，即可现场施工完成，即装即用，可以跟随市政管道一起吊装、回填和加固，大大缩短了项目工期。
114.实施例二
115.本技术实施例提供了一种管道井监测系统，用于监测上述管道井的状态，包括但不限于井盖的开启状态、井内液位状态、井内空气状态等。图10为本技术实施例中提供的管道井监测系统的结构示意图，所述的管道井监测系统包括：
116.井盖监测模块，设于上部井身1上的井盖3位置处，用于监测井盖3的开启状态；
117.液位传感器，设于管道井内，用于监测井内液位状态；
118.气体传感器，设于管道井内，用于监测井内气体状态，防止工作人员工作时发生气体中毒事故；
119.中央处理单元，所述中央处理单元与井盖监测模块、液位传感器、气体传感器等连接，获取其检测的数据信号，并进行处理和分析，进而判断管道井的状态。
120.在某一可选的实施方式中，井盖位置监测模块为位置传感器，通过检测井盖3的位置信号、开启角度，监测井盖3的开启状态。
121.在另一可选的实施方式中，井盖位置监测模块为光敏传感器，通过检测光信号，监测井盖3的开启状态。
122.进一步地，所述中央处理单元还与报警模块连接，当检测到井盖未盖好、井内液位过高或井内气体状态异常时，发出声光报警，提醒管理员或行人注意。
123.进一步地，所述中央处理单元还与显示模块连接，用于实时显示管道井的状态信息。
124.进一步地，所述中央处理单元还通过物联网与远程控制终端连接，实现对管道井的远程安全监控。
125.值得说明的是，本领域技术人员在具体实施过程中，可根据需要增加其它类型的智能传感器或处理模块，以实现管道井其它数据或性能的检测。
126.上述本技术实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
127.设计了一种管道井监测系统，可以对管道井进行智能化检测，当发生井盖未盖、移位或丢失等情况时，及时发出报警，避免造成行人落井事故；当发生井内液位过高或井内空气异常时，及时发出报警，保证井内操作工人作业的安全性。
128.应当理解的是，虽然在这里可能使用量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，
但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。
129.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
130.以上所述，仅为本技术的较佳实施例，并非对本技术任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本技术方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本技术的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本技术的等效实施例；同时，凡依据本技术的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本技术的技术方案的范围内。