傅小萍

摘要：目前，通信井蓋分布廣、數(shù)量多、巡查成本和維護費用高，同時由于井蓋缺失導致的城市安全等管理上的難題也日益凸顯。本文介紹了一種基于NB-IoT技術(shù)的智能通信井蓋系統(tǒng)，運用基于NB-IoT技術(shù)的井蓋監(jiān)控器對井蓋做出撞擊告警、傾斜告警、掀蓋告警以及低電量和高溫等告警提示;并結(jié)合GPS技術(shù)，對井蓋進行定位，以實現(xiàn)對通信井蓋的智能管控，能有效解決通信井蓋管理上的難題。

關(guān)鍵詞：井蓋檢測器：NB-IoT;撞擊告警;傾斜告警;掀蓋告警;智能管控

引言

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，公共基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置的地下工程越來越多，井蓋的數(shù)量也隨之增加，井蓋所發(fā)揮的作用也越來越大，倘若不能及時有效的獲取井蓋的狀態(tài)信息，將有可能對人們的財產(chǎn)甚至生命造成重大的損失。因井蓋數(shù)量龐大，如果采用人工巡檢對井蓋進行管理，不但效率很低，而且不能及時、有效的獲取井蓋狀態(tài)信息，造成各類安全隱患。應(yīng)用NB-IoT技術(shù)對井蓋進行定位，監(jiān)測智能化管理，可以及時有效的掌握井蓋的狀態(tài)信息，當井蓋發(fā)生異樣狀況時，利用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)向平臺服務(wù)器發(fā)出警報通知，以便管理人員及時處理，從而最大限度的避免損失和傷害。

1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

智能通信井蓋系統(tǒng)主要利用NB-IoT技術(shù)的廣覆蓋、低功耗、大連接、穿透性強等特性。NB-IoT相對于3G、4G等技術(shù)而言，通信范圍更廣、可連接數(shù)更多、功耗更低，表現(xiàn)出了極強的性能優(yōu)勢。

1.1NB-IOT技術(shù)優(yōu)勢

NB-IoT主要是在LTE基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其主要采用了LTE的相關(guān)技術(shù)，并針對其應(yīng)用場景做出了相關(guān)修改。運用NB-IoT技術(shù)對井蓋進行智能監(jiān)測的主要優(yōu)勢有如下幾點：

廣覆蓋：NB-IOT技術(shù)可以實現(xiàn)比GSM好20dB以上的覆蓋增益，所覆蓋范圍擴大100倍以上，即使在地下車庫、地下管道也能覆蓋到，在井蓋智能檢測中真正實現(xiàn)全覆蓋。 低功耗：NB-IoT具備超低功耗，激活狀態(tài)和休眠狀態(tài)電流是mA和uA級別，模塊待機時間可長達10年，能極大程度的簡化智能井蓋監(jiān)測在后期的維護。

大連接：NB-IOT單扇區(qū)可以支持5萬個連接，相比2G、3G、4G可連接的終端數(shù)量提高了幾十倍，甚至上百倍（其中2G、3G、4G分別是14、128、1200）。

低成本：目前，NB-IoT模組的成本單價一般在5美元左右，與3G/4G模組相比，表現(xiàn)出了明顯的成本優(yōu)勢。伴隨芯片產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，NB-IoT模組未來有望進一步降低成本。

穿透性強：NB-IoT其接收靈敏度非常高，穿透性能極強，如果地面上能正常通信，那么地下二層仍然可以接收到信號。形象的來說，其穿透能力可以穿過幾面墻。

高安全性：NB-IoT在設(shè)備的認證以及數(shù)據(jù)的傳輸?shù)确矫婢商峁╇娦偶墑e的安全。

1.2智能井蓋監(jiān)控器

智能井蓋監(jiān)控器安裝在井蓋下面，能對井蓋一些異常狀態(tài)進行全面監(jiān)測。智能井蓋監(jiān)控器的網(wǎng)絡(luò)性能需支持NB-IoT通信方式，將告警信息通過NB-IOT基站上上傳到平臺。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用分層架構(gòu)設(shè)計，從下到上分別是設(shè)備端、云端、以及互動界面。設(shè)備終端感應(yīng)到告警事件，發(fā)送告警消息，告警消息通過電信集團IOT平臺的消息管道，向省內(nèi)IOT管理平臺推送告警消息，省內(nèi)IoT管理平臺接到告警消息，進行告警規(guī)則判定，將符合規(guī)則的告警消息推送給客戶端。

2.1 設(shè)備終端

通過智能井蓋監(jiān)控器終端，完成數(shù)據(jù)采集、控制功能及NB無線通信功能。

2.2 云端

云端主要包括監(jiān)控管理平臺，監(jiān)控管理平臺與電信業(yè)務(wù)系統(tǒng)（資源系統(tǒng)、服務(wù)保障系統(tǒng)、綜合總告系統(tǒng)）進行集成，通過工單實現(xiàn)設(shè)備安裝及維護工作。

2.3 互動界面

PC客戶端和APP客戶端實現(xiàn)對監(jiān)控管理平臺信息展示。

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

平臺基于oracle數(shù)據(jù)庫及Java相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)。功能主要包括權(quán)限控制、地圖定位、設(shè)備管理、告警信息等幾個大的模塊。權(quán)限控制是對用戶可見權(quán)限控制，并與用戶進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)告警消息的精準推送。地圖定位模塊主要實現(xiàn)對終端設(shè)備位置的確認。設(shè)備管理模塊通過CoAP協(xié)議完成與智能井蓋終端交互、通信，采用離散方式接收智能井蓋終端采集的各種數(shù)據(jù)，保證采集數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。告警信息模塊主要包含各種告警信息。

APP界面原型圖：

在PC界面和APP界面上不但可以實現(xiàn)告警監(jiān)控，還可以實現(xiàn)告警消除。通過PC界面終端地圖，在地圖上可查看到最新的告警終端，PC界面終端地圖的告警消息列表，可監(jiān)控到最新告警消息詳情 進入手機APP的終端控制面板，對告警消息進行關(guān)閉確認操作（告警消息關(guān)閉后，PC版終端地圖上的終端狀態(tài)恢復正常）。

系統(tǒng)的詳細功能如下：

3.1定位：通過GPS對智能井蓋進行定位，確認井蓋的位置信息。

3.2 掀蓋告警：當井蓋被掀開或者發(fā)生位移時，發(fā)出掀蓋告警信息。

3.3撞擊告警：設(shè)定撞擊力度閥值，當井蓋被撞擊超過這個力度時，發(fā)送撞擊告警信息。

3.4傾斜告警：設(shè)定某個閾值，當井蓋傾斜角超過這個閾值角度時，發(fā)出傾斜告警信息。

3.5低電量告警：設(shè)定某個閾值，當終端設(shè)備電池電量低于閾值時，發(fā)送低電量告警，提醒及時更換電池。

3.6高溫告警：設(shè)定某個閥值，當井蓋溫度超過閥值時，發(fā)送高溫告警，及時對井蓋進行降溫。

3.7其它告警功能：智能通信井蓋系統(tǒng)還可以根據(jù)需求增加其它告警功能。

3.8告警處置：平臺通過智能井蓋終端采集的數(shù)據(jù)進行對比分析，可自動消除告警，管理人員也可根據(jù)現(xiàn)場實際處置情況通過手機APP手動消除告警。

3.9狀態(tài)信息：管理人員通過手機APP或PC界面可直觀的了解設(shè)備的運行狀態(tài)。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)旨在為新型智慧城市打造一款全新的智能井蓋管理系統(tǒng)，為市政單位實現(xiàn)高效管理的同時，也為城市和市民帶來便利、安全的生活。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在某電信公司得到初步運用，整體性能良好，在打造智慧城市的路上走出了堅實的一步。

參考文獻

[1]馬愛麗，曹夢宇，唐瑋璇，等，基于智能井蓋的物聯(lián)網(wǎng)+市政一體化系統(tǒng)[J]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（3）： 105-107.

[2]趙麗，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能井蓋系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]科技資訊，2017，15（13）： 3-4.。

[3]王猛，劉珈池，王闊瑞，等，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市小區(qū)智能井蓋管理系統(tǒng)[J]價值工程，2016 （2016年02）：80-80，81.。

[4]胡賽，熊慧軍，陳治平，等.基于不確定網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)識別[J]四川大學學報：工程科學版，2014 （5）：116-120.。

[5]關(guān)于城市井蓋監(jiān)控預警數(shù)字化管理系統(tǒng)的研究。