基于智能井蓋管理控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

關(guān)佳璦 王青云

摘要：隨著近幾年全球新一代無線傳感器智能感知技術(shù)的水平的持續(xù)高速的進(jìn)步及發(fā)展和全球新一代高速NB-IOT移動通信技術(shù)與部署應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)部署以及目前中國高速寬帶無線接入和Internet服務(wù)產(chǎn)品的迅速發(fā)展推廣與普及，現(xiàn)如今“智慧城市市政管理”覆蓋率已近全面階段，對技術(shù)的需求也越來越高，為了減輕管理人員的工作負(fù)擔(dān)、提高工作效率，通過網(wǎng)絡(luò)化，空間可視化，智慧化的智能井蓋控制從而建立一個科學(xué)管理體系。

本文主要介紹了如何發(fā)揮基于NB-IOT通信技術(shù)優(yōu)勢在新形勢下解決諸如井蓋易失竊、井蓋容易錯位等城市一系列管理行業(yè)痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對城市管理井蓋項(xiàng)目的全面數(shù)據(jù)化監(jiān)控管理，切實(shí)達(dá)到提高了市政部門工作的現(xiàn)代化管理服務(wù)效率，保障廣大人們?nèi)罕娯敭a(chǎn)的生產(chǎn)安全運(yùn)行和城市正常居民生活服務(wù)以及其他相關(guān)市政設(shè)備行業(yè)的高效正常生產(chǎn)工作;全面提升城市安全質(zhì)量、城市管理水平、智能城市的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：NB-IOT技術(shù);網(wǎng)絡(luò)化;智慧化;數(shù)據(jù)化監(jiān)控管理

1 緒論

1.1項(xiàng)目背景

現(xiàn)在井蓋的需求開始隨著城市化的發(fā)展不斷上漲，現(xiàn)在國家對其投資力度也大大增加，如果井蓋丟失很容易造成交通事故，因此現(xiàn)在老百姓對其也十分重視，同時現(xiàn)在不管是城市還是農(nóng)村，道路發(fā)展也是城鎮(zhèn)發(fā)展的必需之路，因此水泥地面也已經(jīng)得到了普及，這樣井蓋不僅在城市得到應(yīng)用，在農(nóng)村和城鎮(zhèn)也已經(jīng)得到了普及，所以井蓋的需求也會呈現(xiàn)上升趨勢。[1]

智能井蓋不論從自身還是需求看，都是我們急需的一種產(chǎn)品，而且將其與普通井蓋相比較而言，有很多優(yōu)勢，雖然現(xiàn)在還未得到普及，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將會得到老百姓的歡迎。[2]

1.2項(xiàng)目意義

城市生活高度智慧化，已或?qū)l(fā)展成為帶動全球?qū)崿F(xiàn)繼現(xiàn)代先進(jìn)國家工業(yè)化、信息化、電氣化等進(jìn)程之后新型城市化革命的全球的第四次大城市化新浪潮，建設(shè)現(xiàn)代化新型生活智慧城市，是一種引領(lǐng)當(dāng)前世界主流現(xiàn)代文明城市人居發(fā)展模式理念創(chuàng)新的一項(xiàng)重大時代前沿趨勢。現(xiàn)如今，許多一些大城市在地下修建的地下公共管線雨水管網(wǎng)及公共排水系統(tǒng)專用的管道系統(tǒng)卻又經(jīng)常都可能會突然出現(xiàn)一些積水或者堵塞積水路面現(xiàn)象，嚴(yán)重還會大大影響到正常交通排水，致使許多地下管網(wǎng)道路常常會較為頻繁地的路段出現(xiàn)道路嚴(yán)重?fù)矶路e水，給其周邊地人們市民群眾的整個城市生活環(huán)境管理建設(shè)和人們城市日常生活出行等也可能帶來著一些的嚴(yán)重不便。另外，井蓋設(shè)施的意外被盜、損壞等各種各樣的安全意外現(xiàn)象在我市近的兩幾年內(nèi)還在時地有新聞報道的發(fā)生，并且常同時伴隨著有的部分行人由于意外原因跌落或者進(jìn)入下水道井蓋內(nèi)的各種意外現(xiàn)象同時一起同時出現(xiàn)。公路車流量連年增長和過多，也在嚴(yán)重程度影響到關(guān)系到市區(qū)路面交通狀況如何改善和更加便利了人們在今后社會的社會生活出行。對當(dāng)前這些交通市政各方面問題突出嚴(yán)重的城市路面問題如何及早介入進(jìn)行全方位和系統(tǒng)化地綜合規(guī)范管理都是非常有重大必要的。同時在技術(shù)發(fā)展方面，隨著無線傳感器智能感知技術(shù)的進(jìn)步和NB-IOT移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展與部署以及寬帶Internet的迅速普及，也為“智慧城市市政管理”建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。[3][4]

2 主要簡介與產(chǎn)品特點(diǎn)

2.1 產(chǎn)品簡介

本產(chǎn)品采用各項(xiàng)監(jiān)控傳感系統(tǒng)，針對井蓋失竊、丟失、損壞等一系列我問題進(jìn)行解決。為人們出行安全提供有效防范。

基于軌跡分析和傾角檢測的井蓋監(jiān)控器，可以實(shí)時監(jiān)控井蓋的運(yùn)動狀態(tài)，當(dāng)井蓋發(fā)生翻轉(zhuǎn)或是移動后會第一時間啟動報警通知監(jiān)控中心。[5]

基于物聯(lián)網(wǎng)平臺的城市智能井蓋自動監(jiān)控管理平臺系統(tǒng)可以用于對整個城市生活中覆蓋各個行業(yè)部門職能的各種井蓋情況進(jìn)行自動統(tǒng)一監(jiān)測管理，提高智能管控效率。

2.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

產(chǎn)品具有應(yīng)用類型多、環(huán)境適應(yīng)性好、超低成本、高性價比、建設(shè)、安裝簡便、精確定位、全時段防范、超大范圍監(jiān)控、檢修報警兩不誤、實(shí)現(xiàn)精確打擊目標(biāo)的特點(diǎn)。

3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測窨井蓋的各種狀態(tài)信息，通過結(jié)合系統(tǒng)直觀的市政平面圖，可實(shí)時查看窨井蓋在所轄區(qū)內(nèi)的位置和基本屬性信息，并對各轄區(qū)內(nèi)所屬的窨井蓋防盜進(jìn)行統(tǒng)一指揮調(diào)度處置和工程維護(hù)。

3.1防盜報警

系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)定報警規(guī)則，安裝于位置安裝在窨井蓋最上方處的電子標(biāo)簽一般會通過內(nèi)置的傾斜度傳感器及振動進(jìn)行感應(yīng)，當(dāng)使用者發(fā)現(xiàn)處于窨井蓋狀態(tài)下無法保持正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)狀況時，電子標(biāo)簽系統(tǒng)即應(yīng)處于半自動的休眠或運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)使用者出現(xiàn)處于窨井蓋狀態(tài)的系統(tǒng)異?；蛐盘柼幱陂_啟狀態(tài)時，電子標(biāo)簽系統(tǒng)可被立即緊急啟動及發(fā)出系統(tǒng)緊急停機(jī)報警的危險信號，通知系統(tǒng)各部分相關(guān)工作單位所負(fù)責(zé)區(qū)域或各部門工作人員迅速地采取安全處理措施。

3.2定制功能

3.2.1 液位監(jiān)測

井蓋水位在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備集成了超聲波水位計裝置與壓力水位計系統(tǒng)可在線直接地對井槽內(nèi)井的水位信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測進(jìn)行動態(tài)實(shí)時監(jiān)測。

3.2.2 液面超過預(yù)警線報警

判斷地下排水和雨水管網(wǎng)的疏通狀況，以及發(fā)布內(nèi)澇預(yù)警。

3.2.3 液面上漲速度過快報警

對于江河流域轄區(qū)內(nèi)井下水位變動的實(shí)時綜合調(diào)度分析，判斷轄區(qū)地下生活排水溝渠和地面雨水管網(wǎng)渠道的安全疏通排水狀況，以及定期發(fā)布河道內(nèi)澇預(yù)警。

3.2.4 車流量檢測

在人行道井蓋上要加裝自動車輛行駛檢測報警模塊，用于動態(tài)檢測人行道車流量，并定期反映數(shù)據(jù)給公安市政等管理綜合執(zhí)法部門以作技術(shù)參考。

3.2.5 溫度監(jiān)測

將地表溫度傳感器設(shè)備直接安裝固定或者埋設(shè)安裝在城市道路地下的井蓋孔道下方，采集實(shí)時地表溫度信息自動采集匯總并自動分析與上報，有利于實(shí)時讓各市政部門工作人員全面實(shí)時掌握我國目前各個城市及其內(nèi)部以及各處供熱環(huán)境內(nèi)的實(shí)時相對的溫度狀況，并還可以實(shí)現(xiàn)對全國目前相對溫度異常略過甚至偏高的重點(diǎn)城市地區(qū)能夠及早地采取各項(xiàng)供熱通風(fēng)降溫防護(hù)措施等效果（可利用上位機(jī)生成溫度變化曲線，對未來溫度進(jìn)行預(yù)測）。采用的溫度傳感器代號為LM35DZ，該溫度傳感器芯片體積緊湊小巧，精確度性能又較高，數(shù)據(jù)的輸入位置可以很快被處理器精確的計算調(diào)整到小數(shù)點(diǎn)每個小數(shù)點(diǎn)位最后的那兩位，芯片中還同時可選擇采用單總線控制的通信和控制的方式，操作簡單。

3.2.6 濕度監(jiān)測

將濕度傳感器節(jié)點(diǎn)直接安裝或者設(shè)置連接于每個井蓋的最外內(nèi)側(cè)的邊緣處，實(shí)時的采集被檢測對象的環(huán)境濕度狀況信號并根據(jù)快速的反饋結(jié)果傳送信號給連接至各濕傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)備上對應(yīng)的計算機(jī)中央信息處理系統(tǒng)，當(dāng)室外遭遇大風(fēng)陰雨天氣濕度指數(shù)異常波動較高的時候或者是當(dāng)路面積水霧直接的通過各個井蓋邊緣縫隙而滲入至室內(nèi)空氣時，濕度傳感器節(jié)點(diǎn)超過了這個特定濕度檢測值，中央信號處理系統(tǒng)能夠立刻做出異常響應(yīng)，提高現(xiàn)場管理人員與遠(yuǎn)程傳感終端主機(jī)系統(tǒng)間的緊急遠(yuǎn)程實(shí)時通信及聯(lián)絡(luò)的頻率，反饋出現(xiàn)場實(shí)時信息，有利于使基層管理人員們可以能夠在當(dāng)前這種現(xiàn)場緊急狀況環(huán)境條件下能隨時能夠掌握了解到現(xiàn)場更多信息。

4 軟件功能

4.1手機(jī)端管理

手機(jī)APP系統(tǒng)可輕松完成井蓋監(jiān)控器號碼信息的實(shí)時自動登錄注冊，注銷，井蓋狀態(tài)實(shí)時自動跟蹤查詢和井蓋異常情況報警信息自動實(shí)時發(fā)送接收，巡檢崗人員的考勤及簽到，異常井蓋情況圖文記錄統(tǒng)計并上報等。如圖4-1所示：

4.2 PC端

用戶都需要在登錄界面輸入自己在注冊時正確的用戶名以及密碼，如果全部都輸入無誤，頁面上就會按照提示自動的跳轉(zhuǎn)到該用戶成功登錄后的頁面。當(dāng)用戶確認(rèn)輸入為正確時的輸入信息錯誤，會伴隨在系統(tǒng)彈出一個錯誤消息提示框用戶名錯誤或用戶密碼設(shè)置錯誤。如圖4-2所示：

5 總結(jié)

該產(chǎn)品功能模塊按照需求來運(yùn)行，傳統(tǒng)和粗放式的城市井蓋安全巡查管理與服務(wù)管理方式也仍然有著存在著的其它很多行業(yè)安全問題弊端，如城市井蓋人工管理和自動巡查人員值守管理成本仍然很高，效率低，不能滿足在全管理流程時段全部井蓋防范及處理措施到位等情況出現(xiàn);該項(xiàng)目就可以更科學(xué)和有效的快速便捷地快速的解決了井蓋以上所有的各種井蓋管線問題，實(shí)現(xiàn)對井蓋的精細(xì)化、智能化管理、數(shù)字化，在可以及時保護(hù)各種井下及社會重大公共安全財產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的同時，更保護(hù)了出行車輛與行人的安全，有利于社會穩(wěn)定和諧發(fā)展。目前產(chǎn)品還存有許多瑕疵，這是一份技術(shù)上的遺憾，也是促進(jìn)我們不斷學(xué)習(xí)技術(shù)的動力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁力. 基于聲譜模式識別技術(shù)的智能井蓋防盜損監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué)，2019.

[2] 李越，白玉萍，薛仁杰，於子泰，吳軒.基于NB-IOT組網(wǎng)技術(shù)的智能井蓋監(jiān)測系統(tǒng)[J].居舍，2019（26）：194.

[3] 李鈞，孫宇，沈義，李麗.道路井蓋實(shí)時化監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用分析[J].居業(yè)，2020（07）：73-74.

[4] 程盼，李昱頡，程強(qiáng).基于單片機(jī)的智能井蓋防盜系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（12）：123.

[5] 李巖. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能井蓋安全監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D].聊城大學(xué)，2018.

基金：西北民族大學(xué)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號202110742026）