基于物聯(lián)網(wǎng)技術窨井遠程檢測應用探討

王玉兵

摘 要

近年來，大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展更先進、成熟，物聯(lián)網(wǎng)設備的應用場景越來越多，在窨井遠程檢測平臺系統(tǒng)的設計中，具有重要的應用價值。通過基于NB-IOT通信的窨井智能監(jiān)測終端，通過物聯(lián)網(wǎng)和云服務技術，實現(xiàn)窨井內(nèi)液位及窨井蓋狀態(tài)的遠程監(jiān)測。本文從系統(tǒng)架構(gòu)、遠程檢測平臺、實踐應用等方面，就如何實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術下窨井全方位遠程監(jiān)測，做了如下具體闡述，供大家探討。

關鍵詞

物聯(lián)網(wǎng);系統(tǒng)架構(gòu);窨井;遠程監(jiān)測平臺

中圖分類號： TP277 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 03

Abstract

With the development of Internet of things technology， there are more and more application scenarios of Internet of things equipment， which has important application value in the design of remote inspection platform system of inspection well. Through the intelligent inspection well monitoring terminal based on nb-iot communication， and through the Internet of things and cloud service technology， the remote monitoring of the liquid level and inspection well cover status in the inspection well is realized. In this paper， from the system architecture， remote detection platform， practical application and other aspects， how to realize the all-round remote monitoring of inspection well under the Internet of things technology is described in detail as follows for everyone to discuss.

Key word

IOT;Framework; Inspection Shaft; Remote monitoring platform

0 前言

馬路上的窨井蓋各式各樣，歸屬十幾家不同的管理單位，窨井蓋丟失、破損、窨井溢水等不能及時處理導致的傷人事件層出不窮。窨井智能監(jiān)測終端采用當前最為流行的NB-IOT物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡進行傳輸，具有功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、防水等級高、使用壽命長等諸多優(yōu)點，可以廣泛應用于城市窨井監(jiān)測領域，適于正在快速向精細化、網(wǎng)格化方向發(fā)展的城市管理和市政管理。本文主要從物聯(lián)網(wǎng)智能終端設備的應用，通過檢測平臺體系組成、平臺開發(fā)等方面，闡述了窨井遠程檢測平臺的設計思路。通過物聯(lián)網(wǎng)智能終端及遠程監(jiān)測平臺的開發(fā)應用，及時實現(xiàn)告警數(shù)據(jù)實時狀態(tài)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，有力地提高了窨井液位及狀態(tài)的遠程檢測效率和水平。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于NB通信技術的終端設備，通過運營商搭建的N-IOT網(wǎng)絡，組建了多層架構(gòu)體系，實現(xiàn)從物聯(lián)網(wǎng)智能終端設備的數(shù)據(jù)采集到各類型可視化數(shù)據(jù)的狀態(tài)呈現(xiàn)，實現(xiàn)對窨井全量數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)視。如圖1所示，是基于NB-IOT技術下窨井遠程監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術，遠程監(jiān)測體系平臺的架構(gòu)更加成熟，對窨井液位及窨井蓋的狀態(tài)遠程監(jiān)測更加有效。

1.1 架構(gòu)體系

在窨井遠程監(jiān)測體系架構(gòu)中，基于NB-IOT技術，從窨井智能終端設備層采集數(shù)據(jù)，通過運營商的NB網(wǎng)絡，實時反饋窨井內(nèi)液位及窨井蓋狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對窨井的全方位遠程監(jiān)測。整個系統(tǒng)構(gòu)架由五部分組成，其中運營商的NB網(wǎng)絡是遠程監(jiān)測平臺的的最主要的組成，是NB智能終端設備與平臺應用層實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的通道;通過集成在終端內(nèi)的NB卡的網(wǎng)絡適配器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并具備對相關數(shù)據(jù)信息進行解析處理的能力，并生成所需監(jiān)測的類型數(shù)據(jù);平臺數(shù)據(jù)庫應用層與智能終端設備層相連接，根據(jù)終端設備設置的發(fā)送頻率獲取窨井液位及窨井蓋狀態(tài)的全量數(shù)據(jù)，形成窨井全量監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。因此，得益于物聯(lián)網(wǎng)技術及NB智能終端的開發(fā)與應用，實現(xiàn)了快速有效的遠程監(jiān)測，管理人員可以使用手機APP、電腦等設備，即可實時獲取窨井內(nèi)液位及窨井蓋的狀態(tài)，提高了人均效能，降低了維護成本。

（1）智能終端設備層，基于低功耗的智能終端，采集窨井的液位數(shù)據(jù)信息、井蓋狀態(tài)信息，通過安全、高速、泛在的NB網(wǎng)絡傳輸通道，為遠程監(jiān)測平臺的建設奠定良好的基礎。

（2）信息傳輸層，利用運營搭建的高速、安全、穩(wěn)定的NB-Iot網(wǎng)絡，為各個子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸提供服務。

（3）平臺支撐層，包括基礎能力組件和平臺數(shù)據(jù)中心。通過在中心機房設立服務器，申請固定IP公網(wǎng)或開通云資源后，打通智能終端與平臺支撐層的數(shù)據(jù)鏈路，完成數(shù)據(jù)的存儲、分析、研判、反饋，支撐層在物聯(lián)網(wǎng)終端遠程監(jiān)測平臺起著承上啟下的核心作用，是平臺開發(fā)的核心組件。

（4）平臺應用層，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)類型的需求，結(jié)合終端設備的功能，設定呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)計應用。

（5）大數(shù)據(jù)可視化平臺（平臺展示層），是整個遠程監(jiān)測平臺面向使用者的人機交互界面展現(xiàn)。

1.2 數(shù)據(jù)協(xié)議

采用廠商的智能監(jiān)控終端接入標準協(xié)議，支持PC后臺和手機APP等多種終端進行系統(tǒng)管理和使用，系統(tǒng)整體基于B/S架構(gòu)，業(yè)務數(shù)據(jù)采用標準web service方式對外開放，集成地圖API、短信提醒等第三方外部接口，支持遠程設參、異常告警、地圖顯示、分級權(quán)限管理、安全管理、報表統(tǒng)計等各大主要功能。

2 遠程監(jiān)測平臺

遠程監(jiān)測平臺主要由人員角色定義、管網(wǎng)監(jiān)測、運維管理、檔案管理、防汛管理、系統(tǒng)管理幾個主要部分組成。

（1）角色定義。在遠程監(jiān)測平臺，主要是對使用人員的權(quán)限進行分配，如系統(tǒng)運維人員，負責對本系統(tǒng)進行維護及配置。普通員工，可以查看并修改員工私有的系統(tǒng)功能及信息和查看公共功能。部門領導，可以對部門其他員工進行管理，并可以查看和管理系統(tǒng)的核心功能和公共功能。

（2）管網(wǎng)監(jiān)測。主要監(jiān)測的數(shù)據(jù)有設備心跳、監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)分析、液位告警管理、井蓋狀態(tài)告警管理、淤積監(jiān)控淤積告警管理，告警類信息通過平臺彈窗提示、短信通知、語音通知等及時提醒關注人員，確保了信息反饋的實效性。

（3）運維管理。設置運維、養(yǎng)護、工單管理相關的規(guī)則。

（4）檔案管理。設置臺賬信息、圖紙信息等相關數(shù)據(jù)。

（5）防汛管理。主要是應急資源管理、應急預案、總結(jié)評估等相關數(shù)據(jù)。

（6）系統(tǒng)管理。主要是基礎信息管理、設備信息管理等相關數(shù)據(jù)。

3 實踐應用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，相關的窨井遠程監(jiān)測智能終端設備愈發(fā)功能多樣性、更加穩(wěn)定，極大的提高了遠程監(jiān)測能力水平。遠程監(jiān)測系統(tǒng)平臺主要有以下幾點實踐應用。

3.1 日常窨井狀態(tài)監(jiān)測

窨井液位智能監(jiān)測終端主要由低功耗液位采集器和高精度液位傳感器以及兩級水浸電極組成。利用兩級水浸電極對窨井水位進行分區(qū)管理，分別為溢出危險區(qū)域、危險水位區(qū)域、警戒水位區(qū)域、安全水位區(qū)域，并采用高精度液位傳感器對窨井水位進行精確測量。利用兩級水浸電極對采集時間間隔和上報頻率進行智能化管理，進而達到節(jié)約電量和窨井液位重要程度進行篩選的目的。其標準設置如下：在安全水位區(qū)域：1小時采集一次數(shù)據(jù)，6小時發(fā)送一次數(shù)據(jù);在危險水位區(qū)域，10分鐘采集一次數(shù)據(jù)，10分鐘上傳一次數(shù)據(jù);溢出危險水位區(qū)域：2分鐘采集一次數(shù)據(jù)，2分鐘上傳一次數(shù)據(jù)，并且采集時間間隔和上報時間間隔可以遠程設置。安裝方式如圖2。

窨井井蓋開關狀態(tài)智能監(jiān)測終端的主要功能是監(jiān)測各種窨井井蓋的“打開”與“關閉”狀態(tài)，支持每天“心跳”的上報，其心跳周期可以遠程設置。監(jiān)測終端安裝在窨井側(cè)壁，當窨井蓋閉合時，傳感器觸頭被下壓（30秒后），傳感器處于休眠狀態(tài)。

當窨井蓋移動或開啟，傳感器被壓縮的觸頭，將會受彈力回復，此時傳感器得知井蓋開關狀態(tài)變化，隨即通NB-IOT無線網(wǎng)絡，向后臺服務器發(fā)送報警信息。

當窨井水位深度達到預設閾值或者窨井井蓋被開啟以及管道的淤積狀態(tài)達到系統(tǒng)預設的報警閥值時，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生報警信息，并通知相關人員處理。在地圖上能夠查看報警的地點以及具體的報警信息。

3.2 日常維護

（1）防止在窨井維護清淤時損壞智能終端。

（2）水位底部的液位計的探頭部分要定期清理、維護（1次/年），必要時進行更換。

（3）水浸電極處如有垃圾纏繞，需要及時清理。

（4）低電壓報警時，需及時更換電池。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術不斷的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)智能終端設備的類型多樣化、更加穩(wěn)定成熟，在社會各個領域會應用的更加廣泛，更加深入。其中，窨井液位監(jiān)測及窨井蓋狀態(tài)監(jiān)測的智能終端設備在窨井遠程檢測平臺系統(tǒng)中的實踐應用，有力解決了廣泛分布的窨井無法實時監(jiān)測狀態(tài)的情況，解決了運營管理單位的維護成本，減少了因窨井蓋破損、丟失等發(fā)生的人員傷亡和財產(chǎn)損失，提高了社會安全感和公眾對于市政管理的信心。

參考文獻

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