智慧井盖管理系统项目策划书.docx
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智慧井盖管理系统项目策划书
智慧井盖管理系统
项目策划书
编制:
_________________
审核:
_________________
批准:
_________________
某通信有限公司
20xx年xx月
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。
井盖线缆防盗已经成为困扰市政建设的巨大难题。
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。
同时,惠州市位于南方沿海,属于亚热带海洋性气候,受气候变化影响,自古以来水患就比较严重,是全国发生洪涝灾害高风险的城市之一。
随物联网技术和城市的发展,打造排水动态物联网,运用物联网技术实时采集水位变化数据,建立数据模型,科学决策以减少洪涝灾害的风险势在必行。
2政策依据及建设标准
Ø《智慧城市公共信息平台建设指南(试行)》
Ø《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》
Ø《关于印发国家新型城镇化综合试点方案的通知》(发改规划[2014]2960号)
Ø《关于印发促进智慧城市健康发展的指导意见的通知》(发改高技[2014]1770号)
Ø《信息通信行业发展规划物联网分册(2016-2020年)》
Ø《2006-2020年国家信息化发展战略》
Ø《大数据发展战略及行动纲要》
Ø《数字化城市管理模式建设导则(试行)》
Ø《国家应急平台体系技术要求》
Ø《城市地理信息系统设计规范》
Ø《安全防范系统验收规则》
Ø《信息技术互连国际标准》
Ø《城市市政综合监管信息系统_绩效评价》
2项目概括
3.1项目需求
本项目需求如下:
Ø安装基于震动检测、井下水位检测和倾角检测的NB-IoT井盖监控器,可以实时监控井盖的状态,当井盖打开、发生位移时或检测水位溢出时,第一时间启动报警通知监控中心及相关人员;按局方要求建设水位信息监控点,实时采集监控点的水位数据,监控点水位数据管理,维护水位监控点正常运行。
Ø配套基于NB-IoT的智慧井盖和水位监控管理平台,对城市中各个部门的井盖、水位监控点进行统一管理,提高管控效率;
Ø通过手机APP及微信端可以实现井盖和水位高度状态的监控,接收报警信息等功能;
3.2项目范围
3.2.1智慧井盖:
本方案应用范围:
城市道路、园区、绿化带等有窨井口分布的地方,例如雨水、污水、电力、通信、公安、交通、市政等井盖,可部署井盖监控终端,且无需对现有井盖做任何调整,即可对井盖状态实施实时监控,监控井盖打开、发生位移时或水位溢出事件。
本方案适用的各种窨井口井盖示意图如下:
图3-1各种类型井盖示意图
上图仅列举了较为常见的井盖类型,材质包含铸铁及水泥。
对于其他类型的井盖,本方案同样适用。
3.2.2水位监控:
在惠州全市范围内,根据局方的需求对路面水浸水位监测点、涵洞水浸水位监测点、管井水位监测点、安装物联网水位监测设备,采集水位数据到系统平台,实现实时对各监测点水位数据的监测,及时对城市内涝和排水管井高水位运行进行预警,并可以通过水位数据的模型分析及时作出排水管网清疏养护预警和建议。
本方案适用的各种水位监测点示意图如下
1.路面水浸水位监测点
2.涵洞水浸水位监测点(涵洞、隧道)
3.管井水位监测点(雨水管井,排洪渠)
4项目方案
4.1总体框架
本方案基于NB-IoT低功耗城市物联网解决方案和智慧云平台应用系统,采用低功耗、大连接、广覆盖的智慧物联终端、应用一体化的安全架构、独立式云化应用理念。
本方案总体框架如下图所示:
图4-1系统总体框架图
●应用层
应用层为用户提供整个系统及终端设备运维管理的应用接口,用户端包含WEB浏览器、手机APP及微信客户端。
●平台层
平台层是支撑整个智慧城市井盖系统架构的核心,平台层以公共信息平台为媒介,可对外提供多项城市级的共享服务,从而实现打通部门间壁垒,消除信息孤岛,最大程度发挥共享资源优势,使数据和信息资源、计算资源在城市层面得到最优化的调配,提升使用效率。
●网络层
网络层的任务是将各种采集的数据以固定的通讯协议发送至平台层,如NB-IoT/2G/3G/4G/等。
●设备层
设备层包含井盖监控器终端和温湿度、水浸传感器,可实时采集井盖的各种异常状态及井盖水位等状态信息。
其中,本方案网络层采用NB-IoT技术,该技术有如下特点:
(1)信号超强覆盖:
NB-IoT室内覆盖能力比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。
(2)支持海量终端连接:
在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。
一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构,系统后续扩容无任何压力!
(3)超低功耗:
NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。
高安全性:
NB-IoT整个系统由运营商承建并运营,具备较好的安全性
4.2系统组网
4.2.1智慧井盖监控系统组网
如下图所示:
图4-2智慧井盖监控系统组网示意图
如图所示,系统由智能监控器终端、监控云平台及监控客户端组成,具备如下功能特点:
Ø低功耗:
采用NB-IoT物联技术,低功耗设计,自带电池可供井盖监控器正常使用4年及以上。
Ø自动报警:
检测到井盖打开、移位、水位溢出自动及时报警。
Ø可运维:
数据实时可视化,包括地图位置显示,井盖状态(设备编号、信号强度、电池电量)显示,监控器在线状态显示。
用户可通过PC浏览器、手机APP及微信客户端实时查看井铃状态,接收告警信息。
Ø广域连接:
通过NB-IoT接入网络,分布范围广。
Ø易安装:
井铃直接安装在井盖内侧。
Ø井铃防护等级:
IP68。
4.2.2水位监控系统组网
如下图所示:
联通NB-Iot物联网水位监测系统采用通信运营商NB-Iot网络,由设备终端,
系统后台组成,系统布署在合作运营商的云平台主机,工作站设在局方,通过电脑终端,手机端进行访问。
图4-3水位监控系统组网示意图
4.3系统功能
4.3.1智慧井盖系统功能包含:
(1)井盖状态监测:
实时监测井盖状态,一旦井盖异常开启、移动或水位达到告警线,及时上报分类异常信息并通知相关人员进行处理。
(2)监控器设防撤防:
根据实际部署情况,对日常巡查和正常施工的使用场景进行设防撤防工作,防止误报,多报。
(3)自动巡查:
监控器终端每隔固定周期,例如一周,自动向管理平台上报心跳信息,心跳信息包含井盖状态及终端自身状态,例如,设备编号、信号强度、电池电量、井盖当前三轴倾角等信息。
若管理平台超出设定周期未收到终端心跳,则生成告警信息通知用户,说明设备和井盖可能破损。
(4)巡查异常:
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。
(5)维修报表:
保存所有井盖的维修记录,方便决策者对异常多发区域进行重点管理。
(6)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。
(7)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。
(8)数据可视化:
在地图中全局显示井盖监控器的部署,将统计到的数据以图表的形式展示并对数据进行分析,核算不同区域的井盖丢失率或降水率等。
(9)手机APP:
完成井盖监控器的注册,注销,井盖状态查询和报警信息接收,巡检人员签到,异常情况图文上报等。
(10)微信公众号:
接收井盖监控器的异常告警信息,及时掌握井盖的异常状态。
当井盖发生异常时,处理流程如下图所示:
图4-4井盖发生异常时处理流程
4.3.2水位监控系统功能:
1.联通NB-Iot物联网水位监测系统是水位数据的自动采集、计算处理和通信传送的系统。
2.系统可连续自动探测记录0至5米水位深度的值,将测量值按照工作规范要求,进行计算处理、上传。
系统工作完全实现自动化,观测时间密度可根据需求定制。
3.系统可以设置多种工作模式功能:
设备自动上线,设置预警数据自动唤醒功能,在水位达到设置值即自动启动工作模式,传送水位信息。
4.4设备介绍
4.4.1井盖监控器
井盖监控器的产品图片如下:
图4-5井盖监控器产品图片
井盖监控器功能特点:
ØNB-IoT数据传输功能;
Ø支持休眠模式,最大程度上节省效能;
Ø设备处于休眠模式时,当设备发生角度倾斜、终端位移、水位溢出事件可唤醒进入工作模式;
Ø监测到角度倾斜(角度上报)、终端位移、水位溢出自动产生告警;
Ø多重管理方式:
可通过PC浏览器、手机APP及微信客户端查询、管理井盖监控器信息,接收井盖监控器告警信息。
Ø与云平台定时保持心跳,确保设备处于正常工作状态;
Ø自带电池可供井盖监控器正常使用4年及以上,并支持低电量告警,及时通知用户更换电池。
Ø具备设防/撤防功能:
如需施工,可开启撤防,以减少误报,待施工完成再重新设防。
井盖监控器主要技术参数如下表所示:
表4-1井盖监控器技术参数表
外观尺寸
119*72*40mm
报警角度范围
可设1°-44°
最大功耗
<1W
自动唤醒时间
10分钟-1个月可调
休眠电流
<80uA
报警响应时间
正常网络30~60秒
内置电池
一次性锂电6600mAh,可括展到10000mAh。
通讯网络
NB-IoT
工作温度
-35℃~60℃
待机时间
>4年
存储温度
-40℃~65℃
工作湿度
0%~100%
防护等级
IP68
SIM卡
NB-IoT
外壳塑料
复合ABS,抗压≤20kg/cm²
水位告警
水位超出预设高度时
有效浸水深度
<0.4M(设备浸水越深通讯信号衰减越大)
井盖监控器材质采用复合ABS塑料,可承受20KG/CM²的冲力,确保监控器适应绝大部分极端使用环境。
为了避免井盖被重型车辆压过时候可能导致的误报警,井盖监控器终端可通过防抖等级的设置来过滤掉误报警。
防抖等级设置原则如下:
Ø报警角度和防抖等级遵循原则:
报警角度越大时,防抖等级应适当减小,反之报警角度越小时,防抖等级应适当加大;
Ø易被车压的井盖,灵敏度要低,报警角度要大,防抖等级适当加大;
Ø安静区域,如绿化带,小区灵敏度要高,报警角度视井盖打开的结构决定,翻盖式井盖角度适当大,拖动式井盖,报警角度适当小;
Ø质地轻的井盖,簿形铁制井盖,灵敏度设高,报警角度设小,防抖等级适当降低。
4.4.2智慧井盖管理云平台
IMC6000智能物联网云平台用于设备的集中远程统一管理。
该平台基于先进的浏览器/服务器(B/S)架构,用户通过WEB浏览器即可对设备进行远程监控、配置和管理,使用简便,可大大降低设备管理成本。
IMC6000智能物联网云平台主要功能如下:
Ø平台采用B/S架构,用户端支持PC浏览器、手机APP(安卓/IOS)、微信公众号
Ø远程监控
Ø远程配置
ØGIS地图,实时轨迹、历史轨迹、电子围栏
Ø用户数据存储转发
Ø协议转换:
数据格式转换
Ø大数据分析:
数据统计分析报表
Ø远程操控:
远程监控、配置及控制
Ø告警管理:
预警及推送
Ø安全管理:
防火墙、用户隔离
Ø用户管理:
分级分权限管理
Ø系统管理:
菜单管理、系统参数、日志管理
Ø用户二次开发
Ø性能:
支持100000台及以上设备接入
4.4.3智慧井盖用户端软件介绍
系统用户端支持PC浏览器、手机APP(安卓/IOS)、微信公众号,三者的界面截图分别如下:
图4-6PC网管主界面示意图
图4-7手机APP设备示意图
图4-8微信端主界面及设备管理示意图
4.4.4水位监控终端
1.监测范围:
地下管井水位监测范围为0到负5米,地面水位监测范围为0到5米,水渠水位监测范围为0到5米。
2.通信模式:
设备通信模式:
NB-IoT;
3.自带动力工作时间:
3年,平均按每天传输50条数据量算。
图4-9水位监测器产品图片
4.具体参数:
●工作电压:
3.3V~3.7VDC,工作电流:
≤550mA;
●工作环境:
温度-20℃~65℃
●电池容量:
14000mAh;
●外形尺寸:
10cm*19cm*4cm;
●最多10路DI输入;
5.模组参数
参数
描述
供电
VBAT:
3.3V~4.3V,TYP:
3.8V
电流
待机模式:
3mA(@DRX=1.28s)
eDRX模式电流:
TBD(@eDRX=40.96s,PTW=10.24s)
PSM模式电流:
<4uA
应用处理器
MIPS处理器
主频最高至192MHz
16KBL2缓存
频段
UplinkDownlink
B3:
1710~1785MHz1805~1880MHz
B8:
880~915MHz925~960MHz
无线速率
LTECatNB1:
32Kbps(DL)/72Kbps(UL)
功率等级
LTE:
+23dBm+/-2dB(PowerClass3)
应用接口
4G天线、50Ω特征阻抗
UART1组UART口,AT指令发送使用
1组USIM接口,可自适应1.8V/3V
eSIM,可内置2*2mmeSIM(可选)
RESET_N,复位脚,低电平有效
AT命令
3GPPRel-13
有方扩展AT指令
协议
CoAP,UDP,MQTT,TCP/IP,PPP,HTTP*/HTTPS*,FTP*
认证
CCC*,SRRC*,CTA*,FCC*,RoHS*,CE*
6.终端通信方式:
终端通信模式:
NB-IoT。
4.4.5水位监控系统用户端软件介绍
Ø水位数据实时、自动上传到系统后台;
Ø水位数据管理;
Ø对设备提供后台管理,提供手机端程序应用,自定义短信通知;
Ø设备状态数据包括电量,信号每天自动上传到系统后台;
Ø电子地图功能:
图4-10水位监测用户端平台图
Ø平台通信协议:
MQTT
4.5施工部署
4.6.1智慧井盖系统
智能井盖系统主要由井盖监测终端、监控云平台、用户端三部分组成,井盖监测终端平行安装于窨井盖之下,作为前端感知设备。
当井盖发生角度倾斜时,会发送报警信息,通过无线通信网络将信息上传到服务器平台进而通知相关人员做相应处理。
井盖监控器适合安装于绝大多数常见类型的井盖(按外观分类):
翻盖式井盖,方形或圆形分离式铁制或水泥井盖,栅格形井盖等。
井盖监控器的施工要求如下:
Ø对施工有影响车道应提前100米封闭,采用锥形路障将车道逐渐封闭,并配备闪光灯提示,确保安全;
Ø井盖应提前打开通风透气,若施工中可能溅射火花,则需要将井盖移至离井口1.5米外施工,以防引燃井内沼气;
Ø井盖监测终端安装位置必须接近井盖孔的位置;
Ø夜间施工时,需使用防暴灯照明。
施工步骤:
第一步:
先确定要进行施工的相关道路;
第二步:
对相关道路进行井盖勘测,并绘制图纸及经纬度记录;
第三步:
准备好相关施工安全措施用具及施工使用工具,施工人员必需穿戴好安全防护用具方可进入施工道路进行施工;
第四步:
找到图纸点位后,在井盖周边摆放好路锥。
使用撬棍将之前勘测出的井盖打开,并用砂纸或铲子对井盖下面即将安装的位置的锈迹或污迹进行清理,以便打孔钻丝;
第五步:
根据井盖监控器螺丝的固定点位,在井盖上打孔攻丝;
第六步:
将井盖监控器开机,使用手机APP扫描该监控器的序列码,进行井盖注册和参数设置,例如井盖位置,相关描述,并开启设防;
第七步:
通过螺丝固定于井盖下方,确保牢固,测试井盖处于正常的工作状态,并能产生告警;
第八部:
将井盖放回原处,保证井盖稳固且不高出地面,与安装前保持一致。
第九步:
全部测试正常后,清理相关施工垃圾方可离开进行下一个井盖监测终端安装工序。
【注意事项】
为确保经常被车辆压过后震动或撬动,长时间后防止监控器松动,对于经常被车辆碾压的井盖或者振动较大的井盖,务必执行如下操作:
Ø对安装的位置的锈迹、污迹进行清理;
Ø建议适当加深攻丝深度,选用较长规格螺丝,但注意不要穿透井盖;
Ø将安装接触面及螺丝孔位涂上速干强力ab胶,并按压至胶水定型。
图4-11井盖监控器安装操作流程图及完成效果图
4.6.2水位监控系统
联通NB-Iot物联网水位监测系统包括两大部分,一部分是终端设备的安装,一部分是软件系统布署和数据调试。
Ø终端一体化的工程实施方案
终端设备安装分为4种类型:
1.路面水浸水位监测点;
2.涵洞水浸水位监测点;
3.管井水位监测点;
4.河涌水位监测点。
Ø终端安装实施流程
1.勘探现场:
定位,水位计量设置;
2.安装实施;
3.测试和校验数据;
4.设备上线运行。
4.6效益分析
通过部署智慧井盖和水位监控系统,可以监测各类井盖偷盗、倾斜、水浸等状态,保障井下重要资产以及人员、道路交通安全,消除因井盖管护不到位而引发的民生损失,具有明显的经济效益和社会效益,具体体现如下:
(1)对井盖做到全面管控,异常情况及时报警,最大程度避免人员伤亡事件发生。
(2)将辖区内各个单位的井盖进行统一管理,避免部门间推诿,提高维护效率。
(3)电力,通讯井盖的及时报警能避免重大公共财产损失。
(4)井盖监控器可做到井下水位报警,使得水务部门了解汛情,利于防汛抗灾。
(5)方案采用无线低功耗物联网技术,无需布线,可快速实现城市井盖物联网系统的部署,并采用质量可靠、稳定性高、防水防尘设计的无线智能井盖监控器,可极大缩短项目的施工时间,并降低项目的实施成本。
(6)方案采用云平台+手机APP/微信端运维管理方式,设备自动诊断及定时上报自身工作状态,可免去日常的人工巡查环节;实时监控并自动推送井盖异常状态,大大减轻井盖维管工作量,减少人员支出,节约管理成本。
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