城市智能井盖云监测物联网系统

基于CWSN无线云传感网的城市智能井盖云监测物联网系统2014年7月CWSN城市智能井盖云监测物联网系统CWSN（CloudWirelessSensorNetwork）“城市智能井盖云监测物联网系统”选用质量可靠、高稳定性、防水防尘设计的行程开关无线智能井盖传感器或倾斜度无线智能井盖传感器，采用中国人完全自主知识产权的GTiBee无线传感网通讯协议将井盖报警设备进行无线组网，通过“CWSN无线云传感网通讯系统平台V1.0”实现城市井盖的实时监测与管理。该系统能够稳定、可靠地监测城市井盖的状态（异常开启、维修管理、异常闭合）包括报警设备的电量大小和信号强弱等信息，可在井盖出现异常状况后，以短信或邮件方式及时通知管理部门获得报警信息并及时处理，以防止发生设备丢失、损坏或人身伤亡的事故。该系统适用于市政、通信、热力、水务、电力等行业部门管理各种地下管网设施。该方案通过CWSN无线云传感网组网的方式，在无需布线的情况下，可快速实现“城市井盖”智能实时云监测物联网系统的部署，极大缩短了实时监测系统的施工时间，并降低了系统的实施成本。此外，该系统还具有很强的扩展性，可随时增加网络监测点。该项目最大的竞争优势在于整套方案的成本低廉（是传统方案的50%）、施工周期短（实施简单快捷）、功能强大（管理功能全面、可扩展性强）。该方案被工信部中国智慧城市产业联盟选为第一批智慧城市优秀解决方案全国推广。一、系统实施背景：1、随着城市化进程的加快，市政公用设施建设发展迅速。电力、通信等部门的线缆大都采取地埋方式，通过井盖进行日常维护，由于缺乏有效的实时监控及管理手段，给不法分子提供可乘之机，撬开井盖盗窃电缆、偷盗井盖的犯罪行为时有发生，不仅影响了相关设备的正常工作，造成巨大的直接或间接经济损失，而且丢失井盖的井口也会对道路上的车辆、行人造成极大的危害，对社会安定、安全造成负面影响。由于城区面积扩大，井盖分布范围广、数量大，导致监管难度大，通过井盖盗窃线缆的犯罪行为越来越猖獗。这些盗损行为，影响了设施功能的正常发挥，并造成巨大的直接和间接损失。井盖线缆防盗已经成为困扰市政建设的巨大难题。2、一直以来，全国各地频频出现下水道井盖破损、被偷或者被雨水冲走，近而导致伤人或死亡事件发生。一次次类似的悲剧提醒我们：城市发展不能只重面子，不顾管理，看不见的基础建设工程，有时比看得见的政绩项目更关乎民生利益。下水道是“城市的良心”，良心出了问题，难免酿成大祸。一座城市，漠视管理缺陷，漠视下水道口“吃”人，就是缺少对生命的尊重和敬畏，缺少对市民的人文关怀，使城市的文明成色黯然。任何一个有良知、有责任感的城市管理者应该为此感到汗颜——引自《肖亚洲》。针对湖南长沙、河南、吉林等多地井盖伤人、导致人员伤亡的情况，国家住建部发文整治伤人井盖，2014年底前完成排查工作。为整治窨井吞人伤人事故，住建部于2013年4月提出了关于进一步加强城市窨井盖安全管理的通知，要求包括城市供水、排水、燃气、热力、房产（物业）、电力、电信、广播电视等部门，实行井盖的数字化管理，实现社会资源有效的监管，确保人民群众人身安全。潇湘晨报：2013年3月22日晚9点多，暴雨夜，长沙涂家冲赤黄路一片汪洋，21岁的女孩杨丽君不慎落入下水道，被急流卷走。因此市政井盖的管理需求是非常明确的，但目前大量的市政井盖还基本靠人员手工巡查管理，再加上井盖数量大，分布地域性广，单纯依靠人工巡检排查，根本无法实时获得这些井盖的状态信息，更无法在出现异常情况时迅速响应。因此，如何能够精细到对市政井盖的个体进行实时监控，及时到对井盖部件的异常情况做出快速处理，最大程度地保障行人人身安全与国家资产安全，是政府相关主管部门亟待思考解决的问题。为响应全国各地建设智慧城市的政策需要，切实解决城市井盖管理中面临的监管难题，北京博大光通国际半导体技术有限公司采用成熟的物联网应用技术：CWSN无线传感网通讯系统技术、有源RFID无线射频识别技术、传感技术、GIS地理信息技术、计算机网络技术及其他无线通信技术等物联网相关技术，包括可靠的井盖监测传感器，高效、易用的无线传感网通讯产品，以及具有强大云存储、云挖掘报警功能的大数据处理云平台，进而实现完整的城市井盖智能云监测物联网系统，对整个城市的井盖进行实时监测与管理，避免财产损失及人员伤亡的事件发生。建立一套将城市井盖管理和事件处置网络化、精细化的市政井盖综合智能管理解决方案，不仅创新了井盖的信息化管理模式，完善了事件处置的流程管理，实现了对井盖的追溯监管，维护道路安全，同时也提高了责任单位的职能水平，降低了管理成本。该方案通过CWSN无线云传感网组网的方式，在无需布线的情况下，可快速实现“城市井盖”智能实时云监测物联网系统的部署，极大缩短了实时监测系统的施工时间，并降低了系统的实施成本。此外，该系统还具有很强的扩展性，可随时增加网络监测点。该方案采用的行程开关或倾斜度无线智能井盖传感器具有灵敏度高、倾斜角度可调整、防水防尘等性能特点，通过实施试验证明，该传感器能够稳定、可靠地监测城市井盖的状态（异常-是否被移动、低电报警、正常）。此外，CWSN无线云传感网系统平台，通过云端管理的控制方式，可以实时监测无线云传感网的通讯状态，并可适时调整网络节点的通讯路径，以确保网络通讯的稳定、可靠。并且，CWSN无线云传感网可实现网络节点（城市井盖）的实时定位功能（定位精度需根据城市无线传感器网络AP、中继的部署密度确定），以确保城市井盖丢失时，可以对其进行及时的位置跟踪。二、CWSN“城市井盖”智能云监测物联网系统构成系统结构图CWSN“城市井盖”智能云监测物联网系统由以下几个部分组成：该方案所涉及的项目由以下几个部分组成：1、无线智能井盖传感器：安装于城市井盖的底部，通过GTiBee智能组网射频模块与CWSN无线云传感网系统的智能组网设备进行通讯，并将传感采集数据送至数据管理平台，实现井盖的移动监测及位置监测；2、智能组网设备：包括智能中继、智能AP等，用于实现CWSN无线云传感网“城市井盖”智能云监测物联网系统的无线云传感网组网，为监测数据及报警信息上传提供通路；3、CWSN无线云传感网通讯管理云平台（以下简称通讯管理云平台）：用于实现无线云传感网的通讯管理及网络拓扑、通讯状态控制、管理等。4、CWSN无线云传感网客户端云服务版通讯管理软件（以下简称通讯管理客户端）：用于网络管理员对无线云传感网、以太网或3G网络的状态检测及管理。5、CWSN无线云传感网“城市井盖”云监测智慧市政物联网系统平台（以下简称应用管理云平台）：用户通过此云平台，可实现对CWSN无线云传感网“城市井盖”智能云监测物联网系统中所有设备的实时监测、位置跟踪及报警管理。三、系统功能：1）井盖资产管理：对井盖的基本信息进行管理，包括井盖编号、经纬度、所在道路等。智能井盖无线传感器进行采用国际标准化OID的编码方式进行唯一编码，采用RFID电子标签作为井盖的标识，其内部都有唯一的ID号，并且其按不同区域、道路记录了井盖的产权单位、联系人、电话等信息，方便管理部门的信息采集及情况处理。因RFID标签无法被仿制，所以可以及时盘点井盖并核对井盖信息，快速掌握井盖流失状态。（2）实时定位监控可实时监测市政井盖的各种状态信息，通过结合系统直观的市政平面图，可实时查看井盖在所辖区内的位置和基本属性信息，并对各辖区内所属的井盖防盗进行统一指挥调度出警和工程维护。实时监测井盖状态，井盖的基本状态包括：正常、异常、低电、维修和闭合异常。采用GIS地理信息技术实现地理地图展示：在电子地图上显示井盖位置、基本信息、实时状态等，也可以通过文本形式展示井盖位置、基本信息、实时状态、历史状态记录等信息。（3）防盗监管根据预先设定报警规则，对市政井盖的异常情况进行防盗监管。安装在市政井盖的智能井盖无线传感器，当井盖状态正常时，处于休眠状态，当井盖异常开启时，立即发出报警信号，通知相关负责部门采取措施。系统支持短信或邮件提醒：井盖出现异常、低电时，可以发送短信或邮件通知值班人员。（4）报警联动产生报警信息向报警中心报警后，同时还会向相关责任人和管理人员的手机等客户端发送报警信息。（5）鉴权设置当工程人员需要对井盖和线路进行维护时，由控制中心经过判断合法性进行解防，或是经授权的工程人员手持终端设备或者监管中心可进行匹配解防，可以灵活设置井盖的维修时间。（6）数据分析通过对系统中大量的数据进行深度挖掘，从不同角度、不同维度、不同需要等对各种数据进行重组、汇总及对比分析，挖掘出更有利于提升市政管理水平和效率的有价值数据。（7）拓展领域路灯管理设备箱管理户外广告牌管理市政雕塑管理市政资产管理市政车辆监管市政人员监管四、CWSN“城市井盖”智能云监测物联网系统技术优势1）、采用自主知识产权的通讯协议，安全性高、可靠性好该系统采用的核心技术是GTiBee（GeneralTransmissionIntelligenceBee）协议，是由北京博大光通国际半导体技术有限公司联合联合中国电子技术标准化研究院（工信部四所）、中科院微电子所等多家拥有物联网核心技术企业或共同创立的“移动硅谷物联网产业联盟”（简称GTiBee产业国际联盟）于2012年5月在国内外首先提出的物联网核心通讯系统协议，已经申请了商标和30项以上的相关专利技术，是属于中国人完全自主知识产权的物联网核心通信协议。2）、稳定的无线传输采用高集成度、低功耗的CWSN无线云传感网GTiBee智能组网射频模块（工作在470M-510M免费频段，射频发射功率小，对人体无伤害），具有穿透力强、传输距离远、抗衰减能力强等电磁特性，同时自主研发的通讯协议保证了系统内稳定的数据交互，采用图形化的无线云传感网管理界面进行人工智能自组织无线传感器网络管理，保证了整个系统可靠、高质量的数据通信。采用GTiBee协议的无线传输系统的性能，经实测验证，已达到等同于有线传输99.99％以上的稳定和可靠程度。与市面上其他同类产品相比，本系统雨衰更小，信号穿透力和绕射能力更强，传输距离更远，集成度高、兼容性好、通信简单快捷，信号的隐蔽性和抗干扰性更强。3）、低功耗与WIFI、3G、ZigBee等无线传输技术相比，设备功耗更低。支持激活和休眠模式，具有休眠定时唤醒功能；超长工作时间：电路采用低功耗设计，降低电路功耗，智能井盖传感器电池寿命可达到3～5年。4）、低成本、覆盖广该系统技术的核心特色是“云端管理、云端计算、云端分布式存储数据、云端大数据智能挖掘”，在云端实现先进的无线通信协议，以强大的云计算为基础可以大大提高传感网的性能并减低传感网内组网硬件的成本。博大光通的智能中继安装在道路的交汇路口，基本可以管理2个路口范围内的所有井盖（每条路长约400米-500米），一般10公里范围内需要安装博大光通的AP网关（通过以太网或GPRS上传井盖报警数据到云端服务器）。5）、实施便捷无需施工布线，部署迅速，易扩展，兼容性好。6）、高可靠、低功耗的井盖监测传感器节点设备7）、可视化实时监测井盖状态的智能监测数据管理云平台。8）、维护方便，智能井盖无线传感器安装拆卸方便、安装后牢固可靠，IP67防护等级；9）、展示功能强大：A、GIS地图展示：在电子地图上显示井盖位置、基本信息、实时状态等。B、文本展示：通过文本形式展示井盖位置、基本信息、实时状态、历史状态记录等信息。五、建设意义博大光通开发的城市井盖云监测智慧市政物联网系统，可以从根本上解决市政井盖由于种类数量众多、维护复杂而造成的监管困难，实现城市基础设施由粗放式管理向精细化管理的转变，并在很大程度上避免了由设施被盗、破坏而造成的人身安全危害和重大经济损失。不仅加大了信息化对城市管理的渗透力度，有效地降低了城市管理的经济成本，还在城市综合管理模式上获得突破性的创新成果。这一系列的显著效益，契合了全国纷纷开展的建设智慧城市中智慧城管领域的需要。博大光通愿与业界的同仁一道，为智慧城市建设贡献力量！