智能井盖解决方案初稿.docx

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智能井盖解决方案初稿

1.系统概述

在这个互联网+的时代，科技的快速发展，越来越多的影响着我们的生活。

随着城市化进程的加快和城市基础设施的发展，井盖的需求数量快速增多，全国特大型城市各类井盖总数量均在100万个以上,大型城市在80万个以上,中型城市在50万个以上，据统计,一般城市井盖年被盗数量占整量的1%左右,市政管理较好的城市也在0.5%左右。

因各种原因导致的井盖丢失或破损，因缺乏有效的实时监控及管理手段，不能及时修复，给过往的行人和车辆造成了很大的安全隐患，破坏了社会公共资源，对社会安全造成了极大的负面影响。

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。

项目建设的必要性：

道路上密集的多个井盖，就像是给马路打的一个个补丁，井盖只是表象，隐藏在下面的是市政公共基础设施的地下管线，而井盖是通向它们的入口。

这些管线需要承载的内容，包括了自来水、污水、上水、下水、中水、电话、电力、路灯、光缆、通讯、信号、煤气、天然气、热力网等等。

而对应管线中的不同内容，又分别由自来水公司、污水管理处、燃气公司、热电厂、电信公司、电力公司、部队和各工矿企业等多个部门分别承建。

在现有的地下管线规划模式下，每一种管线都需要单独修建自己的检查井，井盖的产权过于分散，导致集中管理难。

曾有城市试图对井盖进行集中管理，甚至为此设立专职部门，但皆因涉及井盖的权属单位过多而以失败告终，不能统一管理，更没有统一的协调管理部门。

与此同时，城市道路上的井盖却越来越多。

虽然各地纷纷出台配套管理政策，并且成立专管部门（市政公用局、市政设施管理局）对道路井盖进行监督和管理，相关部门也建立了独立的巡查监督人员与机制，进行每日的巡查与管理，在发生问题后也能得到及时的处置。

但井盖吃人的现象在各地仍时有发生，事后也屡有相关部门领导被问责，城市管理者依然不停需要为此类事故进行道歉与反省。

意外事故的发生是人民群众、舆论、政府等均不愿意看到的，因此，预防、监控远比事后问责重要。

我们认为，应该建设一种行之有效的监控、管理、处置系统。

项目建设的可行性

目前国内主要有以下几种解决远程监控的办法：

1）采用CAN工业总线集中控制；

2）采用大功率（RF）无线数传电台；

3）借助移动公网（GSM/GPRS/CDMA）来传输。

其中，有线通信、数传电台等是传统的数据传输解决方式，这些传统方式存在覆盖范围、实时性、投资及运行费用等问题。

目前,中国移动、中国联通的分别主推GPRS、CDMA等新兴的数据传输技术覆盖范围大、实时性强,而且随着4G时代的到来,大流量高稳定数据传输将从根本上解决传统传输方式的弊端,更加贴近专业数据传输的需求。

本项目就是利用GPRS进行数据传输，并通过互联网或短消息和和监控中心进行数据交换，提出基于现代物联网技术的市政井盖远程监控系统。

GPRS技术现状

GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。

GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。

因此，GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

这一特点正适合大多数移动互联的应用。

GPRS优点如下：

1）实时在线：

“实时在线”，即用户随时与网络保持联系。

举个例子，用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和接受数据，就算没有数据传送，手机还一直与网络保持连接。

2）按量计费：

用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上，也是不收费的。

3）快捷登录：

GPRS的用户一开机，就始终附着在GPRS网络上，每次使用时只需一个激活的过程，一般只需要1-3秒的时间马上就能登录至互联网。

4）高速传输：

GPRS采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s。

基于GPRS的以上特点，使得该项目基于物联网技术的无线监控网络有了坚实的技术保障和客观基础。

物联网技术的现状及其趋势

物联网的概念起源于1999年,如今比较普遍认可的定义为：

基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通技术等，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网就是物联网。

物联网从一开始就受到了世界各国的广泛关注。

2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2004年日本总务省（MIC）提出u-Japan计划，该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接，希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。

2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，描绘了物联网技术的应用前景，提出欧盟政府要加强对物联网的管理，促进物联网的发展。

2009年8月，温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院，无锡市江南大学还建立了全国首家实体物联网工厂学院。

自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。

物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。

窨井盖的管理模式变迁过程

井盖管理模式从最初的没有任何防盗功能的普通井盖发展到利用技术手段对井盖进行防盗的防盗井盖。

在2009年左右开始出现了城管通的管理模式，即通过在井盖上安装无源RFID标签，城管人员定时去现场，通过手持掌机去读井盖信息来发现井盖有无缺失。

随着物联网行业的蓬勃发展，井盖管理将进入第四阶段，即通过物联网技术在控制中心实现对井盖的实时管理。

4.基于物联网技术的智能井盖解决方案

针对我国井盖监控管理困难、缺乏信息化手段支撑的背景下，有必要采取更有效的手段来进行管理，实现井盖自动化监控，统一管理。

湖南新光智能科技有限公司提出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。

4.1工作原理

系统采用传感器技术、GIS导航技术、信息通信等物联网技术，依托现代的计算机网络技术及其他无线通信技术，以基于地图可视化的方式，实现城市井盖和事件管理的智慧化、网络化和空间可视化。

可实现对井盖资源的全面统筹，对井盖的精细化管理。

4.2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。

鉴于城市道路及周边建筑的复杂性，本系统分两种组网方式，一种是无线公共网与无线局域网相结合的组网方式，具体网络结构如下图所示：

以上组网方式是由几十个井盖监控终端通过WIFI形成一个无线局域网，然后由这个局域网网关通过GPRS将数据上传至互联网并到达监控中心。

此种组网的优点是由于上网的站点少，节约电话卡数量，减少了向移动运营商交的通讯费用，但是网关的放置在城市里面就有很多限制，市内建筑物太多，各个网关既要做到和各个站点（井盖）的良好链接，还要能随时接入互联网，保持和监控中心通讯通畅，比较困难，要做大量的工作进行测试而且通讯复杂，容易受到外界干扰，监控终端的功耗也比较大。

此种组网方式比较适合盖密集且周围建筑物少而空旷的环境。

另外一种为单一的无线公共网，每个监控终端都配有GPRS模块，都可以通过互联网/短消息上传数据到监控中心。

如图

此组网方式安装快捷，信号稳定，维护方便，对周边环境要求不是很高，缺点就是每个监控终端都要插电话卡，增加了通讯费用。

5.系统功能

5.1实时监控

实时监测井盖的运动状态，如果遇到井盖被翻动或是跌落，系统通过采集重力加速度传感器的数据，并根据先进的轨迹分析算法（发明专利），进行智能分析，排除掉诸如震动等‘假运动’，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。

提高了系统的可靠性和稳定性。

5.2信息管理

安装在井盖上基于RFID的电子标签，可建立井盖唯一的身份标识，能记录井盖的产权单位、位置、联系人等基本信息，方便市政部门统一管理。

5.3实时定位

通过井盖监控系统平台，可实时查看井盖所在的位置和属性信息，方便监控中心的统一调度管理。

5.4防盗监管

井盖内置基于轨迹分析和倾角监测的井盖监控器，正常情况下，系统处于休眠模式，每隔4个小时自动唤醒，启动一次通讯，并向监控中心发送状态；当井盖出现被盗或异常移动时，监控终端通过GRPS及时将井盖的状态上传至监控中心。

5.5报警联动

产生报警信息向监控平台报警后，同时还会向相关责任人员手机上发送报警信息。

5.6鉴权分配

工作人员进行维护作业时，井盖监控系统平台可以根据实际部署情况，对井盖监控进行设防撤防工作，防止误报、多报。

6.产品硬件优势介绍

6.1外观设计

专业的外观设计，符合动力学原理的半椭圆式结构，可以有效防止设备在暴力施工时的损坏，在井盖下安装后可被反复拖拽、挤压均保证设备功能完好。

6.2安装简单

安装过程简单，可由单人独立完成。

6.3防水设计

防水等级达到IP68，是连接器防水等级标准的最高级别，在10米以上的水内可以长时间浸泡无事。

6.4通讯模式

多种组网方式，满足客户个性化需求。

提供多运营商通讯支持，支持CDMA、GSM，支持NB-IoT、LoRa低功耗广域网部署。

6.5设备检测

监控器在正常情况下，定时每月发送一次状态信号（可根据客户要求设定时间），发送一次健康汇报，确保设备运行正常。

6.6低功耗设计

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，工作时间不少于3年。

6.7信号优化

优化的信号传输功率，可以保证在球墨铸铁井盖下信号可快速传出。

7APP端功能介绍

7.1井盖注册、注销

手机APP完成井盖监控器的基本信息注册，注销。

7.2井盖信息查看

手机APP可以实时查询井盖状态，接收报警信息。

7.3巡检、图文上传

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；如果发现井盖异常，通过APP管理系统进行图文上报。