基于智能井蓋管理控制系統的設計與實現

關佳璦 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的水平的持續高速的進步及發展和全球新一代高速NB-IOT移動通信技術與部署應用與網絡部署以及目前中國高速寬帶無線接入和Internet服務產品的迅速發展推廣與普及，現如今“智慧城市市政管理”覆蓋率已近全面階段，對技術的需求也越來越高，為了減輕管理人員的工作負擔、提高工作效率，通過網絡化，空間可視化，智慧化的智能井蓋控制從而建立一個科學管理體系。

本文主要介紹了如何發揮基于NB-IOT通信技術優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痛點，實現對城市管理井蓋項目的全面數據化監控管理，切實達到提高了市政部門工作的現代化管理服務效率，保障廣大人們群眾財產的生產安全運行和城市正常居民生活服務以及其他相關市政設備行業的高效正常生產工作;全面提升城市安全質量、城市管理水平、智能城市的建設。

關鍵詞：NB-IOT技術;網絡化;智慧化;數據化監控管理

1 緒論

1.1項目背景

現在井蓋的需求開始隨著城市化的發展不斷上漲，現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，因此現在老百姓對其也十分重視，同時現在不管是城市還是農村，道路發展也是城鎮發展的必需之路，因此水泥地面也已經得到了普及，這樣井蓋不僅在城市得到應用，在農村和城鎮也已經得到了普及，所以井蓋的需求也會呈現上升趨勢。[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品，而且將其與普通井蓋相比較而言，有很多優勢，雖然現在還未得到普及，但是隨著經濟的發展，將會得到老百姓的歡迎。[2]

1.2項目意義

城市生活高度智慧化，已或將發展成為帶動全球實現繼現代先進國家工業化、信息化、電氣化等進程之后新型城市化革命的全球的第四次大城市化新浪潮，建設現代化新型生活智慧城市，是一種引領當前世界主流現代文明城市人居發展模式理念創新的一項重大時代前沿趨勢?，F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及公共排水系統專用的管道系統卻又經常都可能會突然出現一些積水或者堵塞積水路面現象，嚴重還會大大影響到正常交通排水，致使許多地下管網道路常常會較為頻繁地的路段出現道路嚴重擁堵積水，給其周邊地人們市民群眾的整個城市生活環境管理建設和人們城市日常生活出行等也可能帶來著一些的嚴重不便。另外，井蓋設施的意外被盜、損壞等各種各樣的安全意外現象在我市近的兩幾年內還在時地有新聞報道的發生，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入下水道井蓋內的各種意外現象同時一起同時出現。公路車流量連年增長和過多，也在嚴重程度影響到關系到市區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。對當前這些交通市政各方面問題突出嚴重的城市路面問題如何及早介入進行全方位和系統化地綜合規范管理都是非常有重大必要的。同時在技術發展方面，隨著無線傳感器智能感知技術的進步和NB-IOT移動通信技術的飛速發展與部署以及寬帶Internet的迅速普及，也為“智慧城市市政管理”建設提供了堅實的技術基礎。[3][4]

2 主要簡介與產品特點

2.1 產品簡介

本產品采用各項監控傳感系統，針對井蓋失竊、丟失、損壞等一系列我問題進行解決。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控器，可以實時監控井蓋的運動狀態，當井蓋發生翻轉或是移動后會第一時間啟動報警通知監控中心。[5]

基于物聯網平臺的城市智能井蓋自動監控管理平臺系統可以用于對整個城市生活中覆蓋各個行業部門職能的各種井蓋情況進行自動統一監測管理，提高智能管控效率。

2.2 產品特點

產品具有應用類型多、環境適應性好、超低成本、高性價比、建設、安裝簡便、精確定位、全時段防范、超大范圍監控、檢修報警兩不誤、實現精確打擊目標的特點。

3 系統功能

系統可實時監測窨井蓋的各種狀態信息，通過結合系統直觀的市政平面圖，可實時查看窨井蓋在所轄區內的位置和基本屬性信息，并對各轄區內所屬的窨井蓋防盜進行統一指揮調度處置和工程維護。

3.1防盜報警

系統可預先設定報警規則，安裝于位置安裝在窨井蓋最上方處的電子標簽一般會通過內置的傾斜度傳感器及振動進行感應，當使用者發現處于窨井蓋狀態下無法保持正常安全運轉狀況時，電子標簽系統即應處于半自動的休眠或運行狀態，當使用者出現處于窨井蓋狀態的系統異?；蛐盘柼幱陂_啟狀態時，電子標簽系統可被立即緊急啟動及發出系統緊急停機報警的危險信號，通知系統各部分相關工作單位所負責區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 液位監測

井蓋水位在線監控系統設備集成了超聲波水位計裝置與壓力水位計系統可在線直接地對井槽內井的水位信息進行實時監測進行動態實時監測。

3.2.2 液面超過預警線報警

判斷地下排水和雨水管網的疏通狀況，以及發布內澇預警。

3.2.3 液面上漲速度過快報警

對于江河流域轄區內井下水位變動的實時綜合調度分析，判斷轄區地下生活排水溝渠和地面雨水管網渠道的安全疏通排水狀況，以及定期發布河道內澇預警。

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，用于動態檢測人行道車流量，并定期反映數據給公安市政等管理綜合執法部門以作技術參考。

3.2.5 溫度監測

將地表溫度傳感器設備直接安裝固定或者埋設安裝在城市道路地下的井蓋孔道下方，采集實時地表溫度信息自動采集匯總并自動分析與上報，有利于實時讓各市政部門工作人員全面實時掌握我國目前各個城市及其內部以及各處供熱環境內的實時相對的溫度狀況，并還可以實現對全國目前相對溫度異常略過甚至偏高的重點城市地區能夠及早地采取各項供熱通風降溫防護措施等效果（可利用上位機生成溫度變化曲線，對未來溫度進行預測）。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，數據的輸入位置可以很快被處理器精確的計算調整到小數點每個小數點位最后的那兩位，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 濕度監測

將濕度傳感器節點直接安裝或者設置連接于每個井蓋的最外內側的邊緣處，實時的采集被檢測對象的環境濕度狀況信號并根據快速的反饋結果傳送信號給連接至各濕傳感節點設備上對應的計算機中央信息處理系統，當室外遭遇大風陰雨天氣濕度指數異常波動較高的時候或者是當路面積水霧直接的通過各個井蓋邊緣縫隙而滲入至室內空氣時，濕度傳感器節點超過了這個特定濕度檢測值，中央信號處理系統能夠立刻做出異常響應，提高現場管理人員與遠程傳感終端主機系統間的緊急遠程實時通信及聯絡的頻率，反饋出現場實時信息，有利于使基層管理人員們可以能夠在當前這種現場緊急狀況環境條件下能隨時能夠掌握了解到現場更多信息。

4 軟件功能

4.1手機端管理

手機APP系統可輕松完成井蓋監控器號碼信息的實時自動登錄注冊，注銷，井蓋狀態實時自動跟蹤查詢和井蓋異常情況報警信息自動實時發送接收，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到該用戶成功登錄后的頁面。當用戶確認輸入為正確時的輸入信息錯誤，會伴隨在系統彈出一個錯誤消息提示框用戶名錯誤或用戶密碼設置錯誤。如圖4-2所示：

5 總結

該產品功能模塊按照需求來運行，傳統和粗放式的城市井蓋安全巡查管理與服務管理方式也仍然有著存在著的其它很多行業安全問題弊端，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;該項目就可以更科學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，實現對井蓋的精細化、智能化管理、數字化，在可以及時保護各種井下及社會重大公共安全財產系統設備的同時，更保護了出行車輛與行人的安全，有利于社會穩定和諧發展。目前產品還存有許多瑕疵，這是一份技術上的遺憾，也是促進我們不斷學習技術的動力。

參考文獻：

[1] 梁力. 基于聲譜模式識別技術的智能井蓋防盜損監測系統研究[D].中南林業科技大學，2019.

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

[3] 李鈞，孫宇，沈義，李麗.道路井蓋實時化監測技術應用分析[J].居業，2020（07）：73-74.

[4] 程盼，李昱頡，程強.基于單片機的智能井蓋防盜系統設計[J].計算機產品與流通，2018（12）：123.

[5] 李巖. 基于物聯網的智能井蓋安全監測系統的研究[D].聊城大學，2018.

基金：西北民族大學國家級大學生創新創業訓練計劃資助項目（項目編號202110742026）