智能井盖解决方案V10WMY0605.docx
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智能井盖解决方案V10WMY0605
智能井盖解决方案
统一通信(苏州)有限公司
2018年6月7日
第一章方案概述
1.1背景概述
井盖常用于地下设施的出入口顶部封闭,防止人或者物体坠落,是城市地下和道路工程的重要组成部分。
据相关数据显示,目前全国范围内已有井盖50亿个以上,全国每年新增、更换井盖1500万个以上。
随着城市化进程的加快,对井盖的安全、功能需求越来越高,井盖的智能化是必然趋势。
1.2现状及问题分析
1.2.1井盖失窃和损坏
井盖分布范围广、数量多,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,并且井盖丢失后不能及时获知被盗位置和展开修补工作,给道路和行人带来了极大的安全隐患。
1.2.2城市内涝
我国部分地区每年一到梅雨季节,强降雨常引发城市严重的洪涝灾害,给城市交通、基础设施、居民生活等造成极大的危害和影响。
据不完全统计:
在我国500多个城市中,发生过内涝的城市高达300多个。
对地下水位不能及时、全面的检测和预警,制定对应的解决方案,让内涝问题迟迟不能很好地解决。
1.2.3污水排放
水污染一直是我国普遍存在的问题,因此我国制定了《污水排入城镇下水道水质标准》来规范污水排放问题。
但仍然有不少商户和企业为了省时省事,直接将超标污水排放下水道,造成下水道堵塞、腐蚀甚至燃爆,给城镇设施和公共安全带来巨大隐患。
由于下水道分布范围广、地下环境艰苦,给相关水质检测和污染源确定带来困难,急需采用非人工方式解决。
1.3政策支撑
2016年7月,十八届五中全会通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》。
“十三五”规划将全面落地,助力物联网行业加速发展。
物联网智能化已经不再局限于小型设备阶段,而是进入到完整的智能工业化领域。
还有起到支撑作用的大数据、云计算、虚拟现实等多方位技术也一同助力支撑着整个大生态环境物联网化的变革。
2017年1月,工信部发布的《物联网“十三五”规划》则明确了物联网产业“十三五”的发展目标:
完善技术创新体系,构建完善标准体系,推动物联网规模应用,完善公共服务体系,提升安全保障能力等具体任务。
2017年6月,工信部办公厅下发了《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展》的通知。
通知中提到,全面推进广覆盖、大连接、低功耗移动物联网(NB-IoT)建设,目标到2017年末实现NB-IoT网络对直辖市、省会城市等主要城市的覆盖,基站规模达到40万个。
2020年NB-IoT网络实现对于全国的普遍覆盖以及深度覆盖。
而根据前瞻产业研究院的预测,基站规模达到150万个。
到2022年全球将有770亿设备连接到物联网,市场规模超万亿美元,其中NB-IoT未来将覆盖30%的物联网连接,达到232亿个连接。
1.4名词解释
物联网:
物联网(InternetofThings)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
其具有:
智能、先进、互联的三个重要特征。
NB-IoT:
NB-IoT是指窄带物联网(NarrowBand-InternetofThings)技术。
NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。
NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存,具有低功耗、低成本、覆盖广且深、海量连接等优点。
第二章方案设计
2.1设计思路
针对目前井盖失窃及损坏、城市内涝、污水排放三大问题,我们需要在井盖终端能够完成防盗警报、液位监测、PH值检测以及温湿度检测的数据采集和发送,运用NB-IoT技术,通过建立和优化预警体系和经验模型,制定相应的应急预案,在移动端和云端实时查看并明确对应负责人,从而形成完整的解决方案。
2.2设计架构
2.2.1井盖终端数据采集及传输
在井盖上安装角度感应器、液位传感器、温湿度传感器、PH值传感器、智能电子标签等,将获取的数据通过NB-IoT发送至云平台。
2.2.2数据分析及预警
通过汇总各个传感器的数据进行分析,建立预警体系。
当井盖角度超过15°时启动警报系统,通过智能电子标签锁定井盖位置;当液位监测到警戒水位时,发出内涝预警,及时安排人员到相关位置抽水排涝;当PH值超过规定的6.5~9.5范围时,发出水污染警报,及时查找相关排放商户或企业。
2.2.3云管理平台
通过管理平台可以在移动端或者WEB端查看相关数据和修改参数,这些数据会在监控中心、移动端、云端实时同步,并且会永久保留以便追溯。
并可设置多平台分级权限查询,确保数据安全。
2.3技术支撑
系统基于OneNET提供底层采集数据的上报、存储和检索,以及设备状态的监控和终端设备的控制管理,充分利用OneNET平台对海量连接、协议转换、消息路由等核心功能的支持,保证智能井盖的稳定运行。
并在此基础上应用基于智能井盖图形界面展示工具。
实现数据的动态展示。
第三章主要功能
3.1井盖防盗
通过角度传感器的应用,检测井盖的角度数据,当井盖角度倾斜时,如倾斜度达到15度或以上时,就会自动报警。
同时,角度传感器信息通过无线网络,发送至服务中心,让工作人员及时采取措施。
3.2PH值检测
在井盖上安装PH值传感器,检测水体的PH值,当PH值超出规定范围后,向服务中心发出预警。
3.3温湿度检测
在井盖上安装温湿度传感器,检测周围环境的温湿度,并通过无线网络发送至服务中心。
3.4液面检测
在井盖上安装液面传感器,检测地下水位,当水位达到预定警戒值时,向服务中心发出预警,让工作人员及时采取措施。
第四章运营与维护管理
4.1平台界面
4.2数据显示
4.3预警中心
4.4统计报表
第五章方案优势
5.1智能检测,及时预警
通过物联网技术制造的智能井盖,可以不用局限时间、地点和环境要求,对相关对象进行实时监测和数据发送,解决了目前人工巡检不及时、作业环境艰苦的问题,极大提高工作效率和安全性。
同时配合云平台的预警系统,可以针对突发情况和有问题井盖及时响应,推送给相关工作人员采取应对方案,将损失减少到最低。
5.2改造成本低、安装方便
本方案只需在原有井盖上加装对应终端设备,即可正常使用,无需更换井盖。
安装周期短,可快速大量完成改造。
NB-IOT数据采集后可直接上传到云端,不需要通过网关,简化了现场部署。
5.3性能稳定,功耗低
本方案使用NB-IOT技术,基于现有蜂窝组网,并能单网接入约20万节点。
可进行远距离传输(一般情况下可达10公里以上)。
功耗低,基于AA电池约可使用10年。
5.4安全性高,维护简单
所有采集的数据均会上传和备份至云平台,避免数据丢失和窃取,后期维护简单,可在WEB端和移动端实时查看。
第六章应用成效及意义
随着具有低成本、低功耗、大连接、覆盖广等优势的NB-IOT新一代物联网的推广应用,为智能井盖管理带来了契机。
不但有效解决了井盖失窃损坏、城市内涝、污水排放等问题,还大大节省了统计和巡检等人力。
通过物联网的应用,极大提高工作效率并优化配置资源,以智能井盖为基石打造智慧城市,改善和提升城市竞争力和居民幸福指数,实现物理环境与人类社会的和谐、可持续发展。
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