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湖南新光智能科技有限公司基于物联网的市政井盖远程监控系统一、背景与意义1.1相关政策背景2013年4月，住建部颁发了“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.2014年7月3日，李克强总理在湖南视察，参观了“下水道井盖警报系统”。对系统大加赞赏，称井盖管理报警系统是“惠国惠民的工程，可以大力推广。”2015年7月4日，经李克强总理签批，国务院日前印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，这是推动互联网由消费领域向生产领域拓展，加速提升产业发展水平，增强各行业创新能力，构筑经济社会发展新优势和新动能的重要举措。1.2为什么要对井盖进行监控和管理原因一：井盖管理的一个突出问题就是井盖的权属及出现问题的追责非常困难，各个部门相互推责，延误了抢修时间，所以有必要进行统一管理。同时井盖数量庞大，规格、用途、相关参数多样，靠传统的人工管理很难做到精细化，常态化管理，而且牵扯大量人员，费用开销也很大。原因二：一旦遇到井盖破损或是被盗，如果得不到及时处理，会成2为“马路杀手”，安全隐患很大，因此,对井盖的缺失或损坏必须做到第一时间报警，维护人员接到报警后第一时间去现场处理，提高了运维效率，也很快排除了隐患。1.3解决方案在井盖上安装基于RFID的电子标签，为井盖唯一的身份标识，对井盖的信息（归属单位，负责人，GPS位置，井盖大小，井下情况等待）统一归档、统一管理，方便查询，数字化管理。给井盖配装基于轨迹分析和倾角检测的井盖监控器，可以实时监控井盖的运动状态，当井盖发生翻转或是移动后会第一时间启动报警通知监控中心。建立基于物联网的智能井盖运维平台对城市中各个部门的井盖进行统一管理，实时监控，提高管控效率。通过手机APP也可以实现井盖信息查看、状态监控、接收报警，井盖日常巡检，井盖状态图文上报等功能，实现监控前移。方案组成如下图所示：3二、基于物联网的井盖监控系统总体设计2.1系统总体方案设计针对井盖监控系统存在的管理难，自动化程度低等一系列问题，提出了一种基于物联网的井盖监控系统方案，采用无线物联网技术，解决了传统监控方式的局限性，提高了井盖状态数据管理的自动化和智能化程度。系统采用物联网模式，很好的解决了井盖状态数据采集、存储和分析。从技术架构上来看，分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由井盖监控器、RFID标签和读写器（手持式PDA）组成。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。系统框架如下图所示：42.2系统组成和技术指标要求2.2.1井盖监控器井盖监控器实时监测井盖的倾角和运动轨迹，井盖异常开启后及时上报监控平台，通知相关人员立即处理。监控器的安装：监控器性能指标：通过螺丝固定在智能井盖内侧，安装方便，适应路面绝大部分的井盖的智能化改造。通过监测井盖的翻转倾角和运动轨迹分析来判断井盖是否为异常打开，一旦判断异常，马上发送告警信息到后台。先进的轨迹分析算法（发明专利）保证了井盖状态的准确判断，大型车辆碾压致井盖震动时不会误发报警。整体误报率低于千5分之二。低功耗设计，正常工作情况下的定时向后台发送（短信或GPRS）状态信息（剩余电压、设备编号、信号强度等）、不更换电池的情况下，可以发送1200次，待机工作时间不少于3年。支持蓝牙通讯，可以通过手机APP进行设防解防，参数配置。独有的井下溢水报警功能。支持市场上所有的井盖监控平台或数字城管平台接入。支持GPRS(SIM，CDMA)。支持NB-IoT低功耗广域网部署。外观密封，耐腐蚀，耐磨，耐压，抗震，防水等级IP68。工作环境温度-20℃--60℃。井盖监控器优势：62.2.2无源RFID电子标签和手持PDA基于RFID的井盖身份管理单元由无源RFID电子标签和具有RFID读取功能的手持式PDA组成。RFID电子标签镶嵌在井盖表面，便于工作人员进行身份信息读取，相当于井盖的身份证。PDA是一个装有安卓APP的手持终端，可以实现井盖身份的读取，并将对应井盖的信息展示给操作人员，操作人员通过PDA和RFID电子标签可以实现：井盖身份信息的读取读取身份信息后，可实现井盖的巡检，后台签到和井盖异常情况的图文上报工作流程如图：7电子标签的安装电子标签的安装也相对简单，在井盖上做出一个高4mm的圆柱凹槽后，将电子标签用螺钉固定并用固化胶封紧即可。电子标签安装位置示意无源电子标签性能参数：工作频率：860-960MHz抗金属标签符合标准：ISO18000-6C读写距离：0.2～1m工作温度：-20℃～+60℃数据保持：大于10年手持式PDA性能参数：基本参数类型工业级物联网平板电脑处理器四核ARMCortexA7主频为1.3Ghz图形处理器Mali760-MP2存储器2GLPDDR2RAM+16GEMMCROM操作系统Android5.1屏幕7英寸高清液晶屏，分辨率1280*7205点触摸3个可触摸按键输入法手写、笔画、拼音输入法8支持频段GSM/WCDMA/FDD/TDS/TDD；GSM四频，TDSB34/39，WCDMAB1/2/5/8，TDDB38/39/40，FDDB1/3/7/8/20GPS导航内置GPS全球定位系统、支持A-GPS；GPS+BDS,米级定位接口MicroUSB2.0接口，支持OTG存储接口TF卡槽（MicroSD卡）可以支持2G到32G蓝牙传输Bluetooth4.0+EDR扬声器单扬声器、8±15%ohmwifi功能支持802.11a/b/g/n模式，支持WEP\WPA\WPA2-PSK\AES\WAPIPSK\802.1xEAP加密协议摄像头后摄800万像素，前摄200万像素，后摄支持自动对焦功能、补光灯电池容量锂聚合物电池，7200mAh待机时间一周续航时间20小时（全功能）认证/防护3C、CE防护等级IP65物联网功能（RFID,条码）物联网RFID*全面支持NFC。支持14443A/B、15693协议！读卡距离2cm~5cm，读卡位置，电池盖位置。*内置900MUHFRFID模块，支持EPCC1/G2、18000-6C协议卡片和标签的读写(选配)。工作环境工作温度-25~65℃储存温度-30~70℃湿度0~95%2.2.3智能井盖监控平台该监控平台的主要功能包括井盖位置地图管理、井盖资产管理、井盖告警实时监控、井盖故障派单处理，井盖巡检记录等。管理机构可通过云端服务器和APP了解信息和制订管理策略，组织和安排人力、进行施工登记、区域管理等。监控中心主要功能:所有井盖的地理信息和相关数据的显示，随时搜索，便捷查询、9井盖状态信息分析，井盖丢失报警；10管理人员权限分配，权限验证，井盖施工人员的任务分配。监控中心性能指标:井盖状态监测：实时监测井盖状态，一旦井盖异常开启或移动，及时报警并启动处理机制。查看异常情况图文上报信息：对日常维护人员巡查时发现井盖异常后情况进行查看，处理。巡检员签到管理：可以查看工作人员的签到记录，做到追溯化管理。坐席员派工：异常情况派工处理，完工情况上报,支持自动派工模式。健康汇报查询：监控器在正常情况下，定时发送一次状态信号，通知后台工作正常。井盖监控器的管理：井盖监控器可以通过APP进行系统注册，注销。11多部门统一管理：通过运维平台，可以将电力，水务，通讯等各个部门的井盖实现统一管理。2.2.3手机终端APP手机APP可以安装在普通的安卓手机端供工作人员使用，如果用到RFID读取功能，则需要配备专用的PDA,安装在普通手机和PDA的APP是同一个版本。手机APP主要完成以下功能：井盖注册：包括地理信息，图片信息和井盖其他参数的录入：12井盖信息查看和报警信息接收巡检人员到岗签到，井盖状态上报；13井盖RFID标签身份读取和数据调用；手机APP性能指标:井盖信息和状态查看：可查看井盖信息，实时监测井盖状态，一旦井盖异常开启或移动，及时报警并启动处理机制。监控器设防撤防：根据实际部署情况，对井盖监控进行设防撤防工作，防止误报，多报。异常情况图文上报：日常维护人员巡查时发现井盖异常后，通过app管理系统进行图文上报。巡检员签到：通过手机APP，维护人员进行现场签到，将井盖信息、人员信息、签到时间等数据上传到服务器。井盖监控器的管理：井盖监控器可以通过APP进行系统注册，14注销。井盖地理位置导航：调用导航功能，引导工作人员到指定的井盖进行现场办公。支持安卓系统手机：安卓版本要求4.3以上，支持蓝牙4.0。支持RFID读取专用PDA:支持超高频RFID扫描，支持ISO18000-6C协议三：知识产权及相关专利成果本系统采用自主研发，产品规划包括、产品设计、产品试验开发、产品的测试与改进、产品试用等方面都是以本企业为主体完成。1：一种基于重力加速度传感器检测井盖运动状态的方法（发明专利）2：基于物联网技术的市政井盖远程监控系统（实用新型）3：基于加速度传感器的井盖运动状态监测装置（实用新型）4：基于无线充电技术的井盖运动状态监测装置（实用新型）5：基于蓝牙低功耗技术的井盖运动状态监测装置（实用新型）