[资料]

基于NB-IOT智能井盖状态监测器

2018-11-20 13:27:08 4474 物联网

1 项目概述 3

1.1 建设背景       3
1.2 建设依据       3
2 设计方案       4
2.1 系统架构       4
2.2 系统主要功能       5
2.3 产品性能特点及优势       6
2.4 安装方式       7
3 设备参数       7
4 效益分析       9
4.1 社会效益       9
4.2 经济效益：       10
5 总结       11

1 项目概述

1.1 建设背景随着城市化进程的进一步加快，市政公用设施建设发展迅速。市政、电力、通信等部门有大量市政设备、资产需要管理。其中井盖成为了不可忽视的一项。大量在外井盖由于缺乏有效的实时监控管理手段，给不法分子提供了可乘之机，移动、偷盗井盖等违法行为时有发生，同时，破损、损坏、丢失的井盖也因无法及时获知而得不到及时修复，这样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、安全造成了极大负面影响。因此，如何能够精细到对市政井盖的个体进行实时监控，及时到对井盖部件的异常情况做出快速处理，最大程度地保障行人人身安全与国家资产安全，是***相关主管部门亟待思考解决的问题。为响应全国各地建设智慧城市的政策需要，切实解决城市井盖管理中面临的监管难题。
无锡普联特科技有限公司针对这一困境，根据城市井盖分布的特点，充分结合实际应用场景，因地制宜，采用成熟的物联网应用技术，开发了井盖远程检测器，通过LORA无线传感网或NB-IoT无线传感公网等多种组网方式，利用井盖监控平台，即可快速实现“城市井盖”智能实时监测，极大缩短实时监测系统的施工时间，并降低了系统的实施成本。产品具有安全监测、远程报警、现场处置等业务功能，为城市井盖设施的维护管理工作提供优良的服务，提高城市井盖管理的信息化、智能化水平，提升公共服务水平，适应城市发展需要。
实现对井盖状态监测的同时，可对井下液位高度，井内有害气体浓度等进行实时监测、报警。可提醒及时处置，保障安全，进一步提高市政管理的智能化、信息化水平。
1.2 建设依据住建部于 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。
各大城市也陆续发布了一系列办法、规定等政策，尝试、探索解决“马路陷阱”的城市顽疾。

2 设计方案

2.1 系统架构智能井盖监测物联网系统由以下几个部分组成

该方案所涉及的项目由以下几个部分组成：
智能井盖检测器：安装于城市井盖的底部，通过433M LORA射频模块与接收器智能组网设备进行通讯，并将传感采集数据通过4G送至智能井盖检测云管理平台。或NB-IOT井盖检测器直接通过NB-IOT网络发送到智能井盖检测云管理平台，实现井盖的移动监测及位置监测等功能；
智能井盖检测云平台：对智能井盖检测器设备对井盖状态信息进行采集，实时监测每个井盖状态，并通过检测平台显示井盖属性、状态、故障处理等信息。当智能井盖监测设备发现井盖丢失、破损情况时，将井盖信息上传到运维管理客户端，管理人员第一时间了解到井盖事故信息，同时将事故信息发送到移动终端，以便于现场人员及时对事故进行定位处理。
运维管理客户端：用户通过此客户端，连接云平台，可实现对 “城市井盖”智能云监测物联网系统中所有设备的实时监测、位置跟踪及报警管理服务。
2.2 系统主要功能1、异常实时监测
实时检测管道井盖的开启情况，当井盖被盗或异常移动时，传感器激活核心控制系统，生成报警信息，并上传至监控中心，监控中心根据编码及开闭信号确定井盖的开启或关闭状态。
2、健康自检
井盖监控管理系统定期对终端设备进行巡检，周期可以由服务器进行设定，分批次进行巡检，自动诊断链路故障。监测终端根据设定的健康自检时间，自动苏醒，检查监测终端健康状况（内部电池、传感器、通讯模块），生成自检报告。
3、数据报送
井盖智能监测终端控制系统，在获取到报警信息或健康自检报告后，将数据发以私有无线协议发送给网关设备，网关收到对应的监测终端报警信息后，开启4G网络，发送报警或健康自检信息到客户服务器。

4、电池欠压信息上报
终端设备正常工作下，终端主机检测到内置电池电量低时，立即向监测平台上报终端状态信息（优先向主监测平台发送）。
5、其它监测（选配）
可根据井内的应用，对井下温湿度，液位，有害气体进行实时监测并对异常状况及时报警。
2.3 产品性能特点及优势n 低功耗设计，内置电池在典型工作条件下可提供长达5年的稳定工作电源；
n 自主知识产权设计，将成本降到最低，并可与不同客户的智慧城市管理平台或城管对接；
n 实时监测，在井盖被盗或异常移动时，实时发送报警信息；
n 监测终端成本低、信息化程度高；
n 所有保存、发送的数据均有时间戳；
n 接受远程的各项参数设置和修改以及升级包的传输；
n IP68防水、防锈、防腐蚀、防泥沙设计，在恶劣环境下能正常工作；
n 采用LORA扩频技术/NB-IOT技术，通信距离远，在窨井盖上安装，防止在空间狭窄的窨井中遭管道养护规范作业的损坏性撞击；
n 通过加速度分析井盖运动轨迹，准确报警；
n 可扩展多种应用监测方案，为客户节省成本，一体解决；
2.4 安装方式井盖状态监测仪安装于窨井盖背面，无字的一面紧贴井盖面安装。当井盖为平面时，优先安装在中间部位，其次为周围部位，如下图所示：

金属井盖和树脂井盖安装时先进行攻丝，然后将四个螺丝锁紧，水泥井盖采用膨胀螺栓进行安装。
注意：道路施工时必须按照相关规定做好安防措施，杜绝安全隐患。

3 设备参数

n 井盖检测器（NB-IOT系统）

结构/电气特性
项目	参数	项目	参数
外壳材料	ABS	密封性能	防水耐酸碱防紫外线
设备供电	内置3.6V锂亚电池	使用寿命	≥8年
性能
项目	参数	项目	参数
频率	850MHz/900MHz	通信方式	NB-IOT
通信协议	UDP/COAP/TCP	心跳时间	24H
支持运营商	电信、移动、联通	传感器方式	倾角传感器
工作环境
项目	参数	项目	参数
工作温度	-40-85℃	储存温度	-40~85℃
工作湿度	<95%无凝露	防护等级	IP68

n 接收器（LoRa系统）

通信方式	LoRa	通信频段	433MHz/470 MHz/868 MHz
接收灵敏度	-136dBm	信号发射强度	+17dBm
供电方式	路灯/太阳能	上传接口	4G全网通/RJ45
UPS电池	5AH/20AH	通信距离	1km
工作温度	-40℃～85℃	防水等级	IP66

n 井盖检测器（LoRa系统）

结构/电气特性
项目	参数	项目	参数
外壳材料	ABS	密封性能	防水耐酸碱防紫外线
设备供电	内置3.6V锂亚电池	使用寿命	≥8年
性能
项目	参数	项目	参数
频率	433MHz	通信方式	LoRa
心跳时间	24H	传感器方式	倾角传感器/开关量
工作环境
项目	参数	项目	参数
工作温度	-40-85℃	储存温度	-40~85℃
工作湿度	<95%无凝露	防护等级	IP68

4 效益分析

4.1 社会效益智能井盖检测物联网系统的实施，将大大提升市政管理水平，努力建设服务***﹑责任***﹑法治***，进一步做好为人民服务。
智能井盖检测物联网系统是目前***部门倡导的智慧城市的落脚点，通过应用在城市角落的一个个小终端，实现对于城市智能化水平的建设与提升。
智能井盖检测物联网系统在多市的推广，必将大大提高市政管理水平和服务水平，吸引更多的国内外著名企业投资，推动经济的迅速发展，进一步辐射到周边地区。
4.2 经济效益：智能井盖检测物联网系统有效整合了信息资源和管理资源，项目的建设将产生直接和间接的经济效益。具体表现为：
智能井盖检测物联网系统的实施以及今后的推广可以整合市政局下的各个部门的网络、设备等硬资源和技术、人才等软资源，实现资源共享，协同办公；减少各个部门的重复巡查工作，重复处理工作；
智能井盖检测物联网系统的实施和推广可以大大降低各级相关部门的人员成本、车辆成本、车辆保养维护成本等；
整合市政井盖管理中的各专业巡查员队伍，发现、处置的专业化分离帮助巡查员明确责任，各尽其职，提高了工作效率；
通过调度服务中心对监督员队伍的集中、规范化管理、培训和调度，必然会减少管理人员成本，长期来看可以节约大量人力资源的投入；
统一建立井盖管理的综合数据平台，既可以提高市政管理的效率，又可以降低日常管理成本；

5 总结

在城市建设方面，为市政公用、经营和管理提供与各专业结合的、图数结合的专业信息服务，提高这类企业的运营维护水平，推进城市基础设施建设与路面井盖养护，使城市居民在生活和安全等方面得到更为有效的服务保障。
在城市管理和辅助***决策方面，可以用信息技术装备建设行政主管部门和广大企业提高管理手段的现代化水平建立为社会服务的保障体系。适应信息社会发展的需要，实现业务流程规范化、标准化和软件化，提高城市管理部门的工作效率，构建数据和信息双向和多向的交流通道，为城市地下官网及道路设施附着物的管理提供及时和充分的科学依据，使***的管理和为社会服务从定性化走向定量化。
总之，本项目的实施可以有效地提高城市市政管理的监督即时化、管理现代化和服务社会化，保障国家投入巨资建设的城市基础设施发挥最大的社会经济效益，改善了市政管理者与人民群众之间的联系，维护社会稳定。