Skip to content

Self-locking Manhole Cover

FAIL-SAFEPASSIVE MECHANISMURBAN RESILIENCE 2022
1| 2| 215| 216|
217| 218|

极端灾害场景下,电力和网络往往率先瘫痪。任何依赖传感器和电控的"智能设施"都面临失效风险。全球气候变暖正在推高极端暴雨与洪涝灾害的频率,在持续强降水下,地下排水管网水位激增,强劲的上升水流与气压极易将传统"分离式"重力井盖冲开。

219| 220|
221| 222|
智能井盖系统
集成传感器网络的智能井盖监测系统

Chapter 01被忽视的城市暗面

223| 224|

洪涝掩盖下的"空洞地下管网"构成了极大的生命安全隐患——行人和车辆跌落的事故屡见报端。现有的螺栓锁死井盖虽能防冲,却极大地增加了灾后市政维修人员的开启难度与时间成本。

225| 226|
227|

城市基础设施长期处于"默认稳定环境"的设计逻辑中,但气候变化要求我们重新审视这个假设。

228|
229| 230|
231| 232|
结构设计
多层复合结构与防坠落安全机构

Chapter 02无源控制:让水自己来锁

233| 234|

项目摒弃了所有电子元器件,改用纯机械传动架构——将水位上升的自然能量(浮力)直接转化为锁定动能。系统内部集成三组呈 120° 对称分布的无源自适应锁固机构。

235| 236|

水位感知单元(浮块)

237| 238|

位于井盖下方核心感应仓内,选用低密度、高浮力材质,对地下水位的阶跃变化具备极高敏感度。

239| 240|

传动转换单元

241| 242|

采用高强度机械连杆传动副,将浮块的垂直线性位移转化为插销的水平径向锁固运动。

243| 244|

物理锁定单元(插销与卡扣)

245| 246|

当插销向外推出时,自动卡入井圈预留凹槽,通过几何干涉抗击剧烈水流冲击带来的向上剪切力。

247| 248|
249| 250|
物联网架构
LoRaWAN低功耗广域网通信架构

Chapter 03全生命周期行为闭环

251| 252|

设计完整规划了产品在日常、临灾、灾中、灾后四个阶段的行为逻辑:

253| 254|
255| 256| 257| 258| 259| 260| 261| 262| 263| 264| 265| 266| 267| 268| 269| 270| 271| 272| 273| 274| 275| 276| 277| 278| 279| 280| 281| 282| 283| 284| 285|
阶段状态行为描述
OFF日常状态正常地下水位,浮块处于基准位,插销收缩,维修人员可自由掀开井盖进行常规维护
ON临灾状态暴雨内涝,管网水位急剧上升,浮块受浮力驱动垂直向上移动,联动机械杠杆轴
LOCK灾中状态道路严重积水,传动副驱动插销水平向外推出,精确卡入井圈机构,井盖与井圈刚性物理锁死
RESET灾后状态洪水退去,维修人员通过踩踏井盖表面的重置机械按钮,锁固机构解除,恢复正常状态
286|
287| 288|

重置按钮采用物理沉降式设计,避免日常车辆碾压引发误触,同时确保灾后市政工人能通过简单的"踩踏"动作迅速解锁。

289| 290|
291| 292|
预警系统
实时监测与多级预警机制

Chapter 04材料与工程

293| 294|

井盖主体推荐采用球墨铸铁(QT500-7),具有更高的屈服强度和抗冲击韧性。内部机械核心传动件需长期浸泡于恶劣水质环境中,建议选用 316L 奥氏体不锈钢或特氟龙涂层复合材料。

295| 296|
297|

三组锁固结构采用 120° 等分圆周布局,面对管网内部涌出的紊流与非均匀冲击力时,能将向上的载荷均匀分散至井圈整体,避免单点受力变形导致的结构失效。

298|
299| 300|
301| 302|
城市应用场景
智慧城市基础设施中的井盖监测网络

Chapter 05设计哲学:简单即可靠

303| 304|

这个项目反映了一种长期的设计关注:用尽可能简单、可靠的结构解决复杂问题。相比堆叠电子技术,更倾向于从物理关系本身、从结构逻辑、从使用场景出发建立稳定的产品系统。

305| 306|
307|

优秀的基础设施设计,不应只在正常状态下运行,而应在异常状态下仍然保持可靠。

308|
309| 310|

纯机械设计避免了电子故障风险,在不改变现有市政井盖安装生态的前提下引入低成本、高可靠性的机械结构,极大提升了城市道路在洪涝灾害下的安全防线。这是一种"不可见的安全设计"——用户通常不会主动注意井盖系统,但在极端天气中,一个没有缺口的道路构成了城市安全体验的重要部分。

311| 312|

项目类型:工业设计 / 公共设施设计 / 防灾减灾工程设计

313| 314|
315|