市政井盖智能管理系统

市政井盖智能管理系统作者：广州乐儿普信息科技有限公司2017-08-2412:02:031、概述1.1项目背景随着城市化进程的加快，市政公用设施建设发展迅速。电力、通信等部门大都有自己部门管理的井盖，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，盗窃井盖的犯罪行为越来越猖獗。据统计，一般城市的井盖年被盗数量占总数量的1%左右，市政管理较好的城市也在0.5%左右。也就是说，一个中型城市一年井盖被盗的数量平均在2000~5000个左右。这些井盖的盗损现象，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。井盖防盗已经成为困扰市政建设的巨大难题。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。虽然市政井盖的管理需求是非常明确的，但是目前的井盖管理多为人工巡查，维护、防盗、排查补救工作效率不高，如何确保井盖设施能够及时进行维护，对于出现的各种隐患及早发现和排查，是城市街道管理工作的一个重要课题。1.2需求分析市政井盖管理在发展过程中的突出问题主要有：A.监管区域太广，不能全时段防范到位，效率低，成本大，市政管理人员对市政各监管点的井盖具体情况不能实时掌握，无法针对井盖个体监控，对于井盖的移动不能及时获取最新位置信息，增加了风险发生的几率。B.管理单位通知产权单位缓慢：由于是凭借经验判断产权单位，监察人员常常无法及时准确地判断遗失井盖的产权单位，造成产权单位确定过程缓慢，耽误了及时修护井盖的时间。C.产权单位寻找井盖丢失位置缓慢：由于只是依靠监察人员通过电话告知产权单位井盖丢失位置，产权单位人员往往在现场无法及时准确地找到井盖丢失位置,不能在问题出现的第一时间最大化调动可利用资源进行井盖修护。目前很多地方提出对井盖的管理解决办法主要是三种方式，人防、物防和技术防范。然而这三种方式只能做到井盖的局部监控，无法真正广泛的对所有区域内的井盖进行24小时监控。针对市政井盖监管的几项难题，广州乐儿普公司设计出基于RFID技术的市政井盖智能化管理系统，实现了对井盖的追溯监管，维护道路安全，同时也体现了了市区现代化、高效性、有保证的科学综合管理水平。1.3RFID技术介绍射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentificationTechnology)是成熟于20世纪末，21世纪初的一种非接触式的最新自动识别技术，目前正在全世界的各种行业中得以推广应用。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。识别工作无须人工干预;它可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或精确瞄准;可自由工作在各种恶劣环境下;可进行高度的数据集成;由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了极高的安全防护能力。RFID系统一般由读写器(READER)、电子标签(TAG)和中央信息系统三个部分构成。其工作原理也非常简单：读写器通过主动(有源电子标签)或被动(无源电子标签)方式获得电子标签的信号，解码后送至中央信息系统进行有关数据处理。目前市场上无源电子标签占据80%以上份额，而有源电子标签不足20%。条目有源电子标签无源电子标签电源自身带电池或外接电源自身不带电源工作方式主动式，可收发信号被动式，被改写信息信息存储量大存储量小外观重量略重和体积略大重量轻、体积小距离中、长距离识别中、短距离识别成本较高较低在物联网逐步走向成熟的过程中，要使物与物之间建立“联系”或者产生“智慧”，那么进一步的交流和控制前，首先就必须了解物的独特属性，即物的身份、位置和状态。这就是RFID射频识别技术为什么如此受到重视的原因，因为它生来就是用于进行非接触式的身份识别和状态描述的。因此，应用有源RFID技术实现对市政井盖身份识别的智能化管理是用物联网技术提升城市管理信息化水平的重要体现。2、系统总体设计2.1系统描述广州乐儿普信息科技有限公司基于目前市政井盖管理所存在的问题和挑战所提出的井盖智能管理系统，采用基于RFID无线射频识别技术、传感器技术、地理信息技术技术、计算机网络技术及其他无线通信技术等物联网相关技术，建立遍布街道井盖管理的智能网络，实现对市政井盖状态的主动感知，实时监控，一旦井盖丢失，立即发送报警信息到后台数据处理中心，后台通过短信方式将报警信息发送给维护人员，在最短时间内补装井盖，从而提高时间处置效率，最大限度的保障相关公共设施安全，优化市政管理效能，创新市政井盖管理模式，完善市政井盖管理流程，促进城市精细化管理水平的提升。2.2系统原理及架构系统整体由射频识别单元、信息无线传输单元、后台数据处理单元3个部分组成。市政井盖安装内嵌有各种传感器的标识卡，当其姿态、位置或状态发生异常变化时，其上的标识卡通过传感器立即感知，并向附近的信号收发器发送报警信息，信号收发器通过RFID技术接收相关信号，并通过CDMA通信方式，将信息传送至市政管理中心的信息中心，将前端感应装置编码、编号和位置信息与GIS地图结合，迅速判断被监控对象的位置与状态并进行报警，报警将通知市政部门管理中心，可及时迅速调动相关工作人员，及时解决故障，消除安全隐患。系统还可实现井盖盘点、定位监控、报警联动、鉴权设置以及对其它路灯、电源箱等市政设施的防盗报警功能。2.3系统特点1)基于RFID非接触快速获取信息，同时RFID标识卡安全性保密性强;2)系统兼容性强，兼容无线传感器国际标准;3)直接监控市政井盖，管理更加及时、准确、有效。可以实现对市政单个井盖的独立监控和管理，使得市政管理方式更加灵活应用范围更广。4)实时监控和主动报警，在物件状态发生异常变化的第一时间报警、通知并记录，可以有效阻止非法行为的发生。5)不限制城市居民的实际活动，只对被监管的市政物件进行定位监控，减少人员干扰、误报和监控失效。6)先进的无线射频技术和无线传感技术，实现监管状态信号的无线传输。7)采用跳频通讯，防止其他外部信号干扰。8)信号收发器扩展性强，可集成电力线载波、CDMA传输，也可依需求与视频、烟感、有害气体监控等现有安防体系结合。9)标识卡体积小、支持多频点应用(有源/无源结合)、使用寿命长、成本低廉，便于未来大规模推广。10)先进的姿态、振动、位置识别算法，防止误报。11)供电安全：整个系统统一供电，可以外接UPS，保证区域停电时，监控依然有效。12)系统自检：系统本身工作状态异常时，系统会自动发送提示信息告知系统管理员。2.4系统设计原则建设方式灵活在案件多发地段优先建设的前提条件下，逐步向其它线路扩展辐射，并以此进行集中性的规划与管理。在路段建设数量达到一定规模情况下，建立区域监控中心，同时采用范围较小的和分辨率较低的GIS地图系统降低报警中心的构建成本。经济性在投资费用许可的情况下，应当充分利用现有的最新技术，最可靠的产品，以使系统在尽可能长的时间内服务于市政管理，这也是最经济的。同时还能与现有市政管理原有系统进行系统对接，以减少重复建设的投资成本。可靠性采用成熟的技术与产品，在设备选型和系统的设计中尽量减少故障的发生。易维护性系统维护是当今系统应用成功与否的很重要的因素。该系统的易维护性主要针对以下要素进行设计与应用的：易于故障的排查、日常管理的简便和低成本的维护。3、系统详细功能井盖标识卡是由有源RFID模块、感应装置及报警触发器等部分构成，固定安装在井盖壁边缘。有源RFID模块负责射频信号的正常发射，起到实时向市政管理部门“报平安”的作用，也可用于日常市政物资的盘点、清查工作，而报警触发器可设计成行程开关/红外感应等方式，当井盖关闭时开关闭合，井盖感应装置处于深度睡眠状态。当井盖出现非法开启、井盖标识卡被拆卸等状况时，该装置检测到加速度状态变化同时发射信号时间发生改变，发出报警信号。总控/分控中心第一时间接收相应反馈做出及时调度及管理。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进行解防。井盖卡可以自动唤醒和休眠，通过多级时间管理设置可实现唤醒功能，既保证了井盖射频卡的低功耗睡眠，又保证了对报警状态的快速转换。3.1井盖盘点RFID标识卡作为井盖的标识，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标识卡无法被仿制，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。3.2定位监控系统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。3.3防盗报警系统可预先设定报警规则，对市政井盖的异常情况进行紧急报警。安装在市政井盖的标识卡内置倾斜及振动感应，当井盖状态正常时，标识卡处于休眠状态，当井盖异常开启时，标识卡立即发出报警信号，通知相关负责部门采取措施。3.4报警联动发生异常情况向报警中心报警后，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。3.5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进行匹配解防。3.6扩展领域街道资产管理交通设施管理通信设施管理电力设施管理4、智能终端介绍4.1BWTF-5032井盖标识卡产品概述：BWTF-5032型标识卡(以下简称标识卡)是一种有源主动式标识卡，工作频点在433MHz，定时发射自身标识信息。具有识别距离远，功耗低，免维护等特点。标识卡内部含有优良的防冲突机制，适合于多标识卡的应用场合。标识卡具备物品姿态检测功能，物品被移动或撞击后姿态发生改变可以发出报警信息，可广泛应用于市政资产如井盖、电源箱管理等领域。井盖卡优势：(1)射频发射功率小，只有-10dBm，对人体无伤害;(2)超长工作时间。电路采用低功耗设计，降低电路功耗，安装的电池可以维持井盖卡正常工作3年;(3)采用有源RFID技术，数据自动发送，无需唤醒机制;(4)井盖卡支持激活和休眠模式;(5)RFID和传感技术的完美结合。标识卡采用加速度传感器实现倾角、震动的检测;(6)支持双频工作，具有低频唤醒功能;(7)具有防拆报警功能;(8)采用高性能锂氩电池适应在户外高低温环境下工作。主要技术参数：工作频率:433MHz发射功率:20dBm工作温度:-30℃～60℃识别距离:全向天线500米(空气中无遮挡)全向天线300米(标识卡位于井盖下)工作电压:DC：3.0V工作电流:最大工作电流125mA,待机电流小于10uA平均相对湿度:≤95%(+25℃)大气压力:80kPa～106kPa防护等级:IP674.2BWBS-5024信号收发器产品概述：BWBS-5024型信号收发器是一款长距离有源RFID读写设备，具有识别距离远、灵敏度高、识别速度快、抗干扰能力强等特点，通过支架牢固安装，可用于户外。广泛用于：人员、车辆、资产的定位和跟踪，门禁管理等领域。BWBS-5024型信号收发器可与监控中心进行双向数据通信，将标识卡的所有信息实时上传到监控中心，为系统提供高精度、实时的数据。BWBS-5024型信号收发器可以增配备用电池，在外部电源断开后仍能维持信号收发器正常工作，提高了信号收发器的工作稳定性。信号收发器优势：(1)安装灵活方便，不影响周围环境。信号收发器与采集服务器之间使用移动通信技术进行双向通信，不需要铺设电缆或者光缆，最大程度保护周围环境不受破坏。(2)信号收发器与采集服务器之间具有双向移动数据通信功能，支持CDMA接口。(3)信号收发器实现了RFID技术和移动通信技术的融合。(4)信号收发器支持后备电池供电。(5)独特的防冲撞技术使信号收发器在同一区域一次能接收300张定位卡。即使井盖卡快速移动，数据也可以准确的传输。主要技术参数