孫皓寧

摘 要：在城市化進(jìn)程不斷加快的前提下，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在穩(wěn)步推進(jìn)，地下各類管線設(shè)施建設(shè)越來(lái)越多，這就極大的增加了井蓋的使用量，城市中各類井蓋遍布大街小巷。但因管理不善，以至于很多地區(qū)出現(xiàn)傷人以及損車事件，給人們的出行安全造成很大威脅，不利于城市的和諧發(fā)展。井蓋問題現(xiàn)已成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。而智能化井蓋的應(yīng)用，是一項(xiàng)有效的應(yīng)對(duì)措施，它利于智能化管理，可以有效地應(yīng)對(duì)各種因素對(duì)井蓋的影響，保護(hù)人身和公共財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：智能井蓋；物聯(lián)網(wǎng)；RFID；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.116

隨著“智慧地球”理念的提出，極大的促進(jìn)了智慧城市的發(fā)展，智慧城市現(xiàn)已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。而智能井蓋系統(tǒng)則是智慧城市建設(shè)中的涉及到的一個(gè)很小的內(nèi)容。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)步伐逐漸，基礎(chǔ)管網(wǎng)的建設(shè)也越來(lái)越多，由此城市中管道井蓋數(shù)量也隨之不斷增加，分布于城市的大街小巷。但由于各種原因的影響，造成井蓋出現(xiàn)損壞，或者丟失，未能盡早的進(jìn)行修復(fù)和更換，形成潛在的危險(xiǎn)因素，給人們的出現(xiàn)安全造成很大影響。井蓋缺失后形成的馬路“陷阱”，現(xiàn)已成為不可忽視的城市安全隱患。而智能化井蓋的應(yīng)用，是一項(xiàng)有效的應(yīng)對(duì)措施，它利于智能化管理，可以有效地應(yīng)對(duì)各種因素對(duì)井蓋的影響，保護(hù)人身和公共財(cái)產(chǎn)安全。

1 智能化井蓋的應(yīng)用思路

基于上述城市井蓋管理所存在的問題和挑戰(zhàn)所提出的井蓋智能管理系統(tǒng)，采用基于 RFID 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)以及地理信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳感器技術(shù)、其他無(wú)線通信技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，對(duì)城市井蓋進(jìn)行智能化管理，有效應(yīng)對(duì)井蓋出現(xiàn)的各種問題，提升城市井蓋管理水平。通過網(wǎng)絡(luò)化與空間可視化的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源共享，準(zhǔn)確地判斷各種井蓋事件，促進(jìn)城市管理能力的不斷提升。

2 智能化井蓋管理系統(tǒng)原理

2.1 工作原理

系統(tǒng)整體由3部分組成，其中包括感知層以及網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層等幾個(gè)方面。通過有效的感知層建設(shè)，將電子標(biāo)簽（內(nèi)嵌傳感器）安裝于井蓋之上，弱井蓋出現(xiàn)移位、破損等情況時(shí)，就可通過內(nèi)嵌的傳感器將井蓋信息，向距離較近的基礎(chǔ)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)智能網(wǎng)關(guān)即基站發(fā)送報(bào)警信息，該報(bào)警信息在逐步向監(jiān)控中心進(jìn)行傳輸，如此相關(guān)人員就能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)井蓋的具體情況，為采取行動(dòng)措施極大地縮短了響應(yīng)時(shí)間，從而為這些市政井蓋提供了低成本、實(shí)時(shí)高效的監(jiān)控管理手段。

基站通過 RFID 技術(shù)接收井蓋信號(hào)，并通過 Ethernet 或 CDMA通信方式，向路燈信息管理中心進(jìn)行傳輸，結(jié)合GIS系統(tǒng)就可分析前端感應(yīng)裝置編碼、編號(hào)以及位置信息，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)井蓋的實(shí)際情況，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這時(shí)相關(guān)管理人員，就能借助隨身攜帶的手持終端發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息，及時(shí)的修復(fù)井蓋問題，使之恢復(fù)正常，避免造成事故。通過該系統(tǒng)，還能夠進(jìn)行信息錄入與導(dǎo)出，及時(shí)的顯示報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，卡-卡聯(lián)動(dòng)功能以及信息查詢統(tǒng)計(jì)功能，通過內(nèi)置的模塊對(duì)區(qū)域內(nèi)井蓋進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)管理，方便盤點(diǎn)清算工作。井蓋智能管理系統(tǒng)通過將有源RFID 標(biāo)簽固定在路燈燈桿的桿體上，通過射頻識(shí)別傳輸技術(shù)將 RFID 標(biāo)簽上的井蓋信息發(fā)送到周圍的 RFID 基站上，RFID 基站接收到信息后通過 Ethernet 或 CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)绞姓芾碇行钠脚_(tái)，由管理員對(duì)相關(guān)日常、報(bào)警等信息進(jìn)行及時(shí)管理。

2.2 射頻識(shí)別（RFID）介紹

該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是自動(dòng)識(shí)別，而且識(shí)別過程中，不用接觸，對(duì)于目標(biāo)信息的獲取可利用射頻信號(hào)來(lái)完成，該系統(tǒng)主要由3部分所完成，如中央信息系統(tǒng)，電子標(biāo)簽以及讀寫器等。

在物聯(lián)網(wǎng)逐步搭建的過程中，要使物與物之間建立“聯(lián)系”或者產(chǎn)生“智慧”，那么進(jìn)一步的交流和控制前，首先就必須了解物的獨(dú)特屬性，即物的身份、位置和狀態(tài)。這就是 RFID 射頻識(shí)別技術(shù)為什么如此受到重視的原因，因?yàn)樗鷣?lái)就是用于進(jìn)行非接觸式的身份識(shí)別和狀態(tài)描述的。

因此，應(yīng)用有源 RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)市政井蓋的身份識(shí)別，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其狀態(tài)變化，便于針對(duì)井蓋開展相關(guān)的管理工作。根據(jù)市政井蓋管理中心對(duì)相關(guān)市政井蓋的管理需求，通過在道路上架設(shè)特定的射頻信號(hào)接收終端即基站，為井蓋加裝 RFID 電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、非法報(bào)警、定位追蹤等智能管理功能。在市政設(shè)施發(fā)出報(bào)警信息時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)度相關(guān)工作人員，及時(shí)解決故障，消除安全隱患。

3 智能化井蓋管理系統(tǒng)的應(yīng)用方案

3.1 架構(gòu)

井蓋智能管理系統(tǒng)通過在燈桿上固定安裝基站，通過設(shè)置傾角檢測(cè)模塊的報(bào)警角度，對(duì)井蓋進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)井蓋被非法移動(dòng)或打開后。在CDMA網(wǎng)絡(luò)以及Ethernet的支持下，通過RFID 技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)基站對(duì)相關(guān)信息的接收，并將處理信息傳送到相關(guān)的管理部門。而管理部門在GIS強(qiáng)大地理信息的支持下，就可以及時(shí)的判斷出井蓋的實(shí)際位置，以及發(fā)生的具體情況，并報(bào)警通知相關(guān)相關(guān)人員進(jìn)行維修和更換。

井蓋內(nèi)的電子標(biāo)簽具有震動(dòng)和傾斜感應(yīng)特點(diǎn)，處于正常情況下， 該標(biāo)簽不會(huì)發(fā)生報(bào)警信號(hào)，如果遇有井蓋位移、傾斜，此時(shí)其感應(yīng)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)。而且該標(biāo)簽還有定位和跟蹤功能，當(dāng)其被盜后，就可實(shí)時(shí)對(duì)其定位，及時(shí)的找到井蓋，懲治犯罪分子。

3.2 組成

系統(tǒng)整體由2.4G基站、標(biāo)簽和系統(tǒng)軟件3個(gè)部分組成。

基站。基站為智能長(zhǎng)距離讀寫器，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息中樞設(shè)備。基站不斷采集周圍定位卡發(fā)出的射頻標(biāo)識(shí)信息，并通過無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（CDMA網(wǎng)絡(luò)）上傳至采集服務(wù)器，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供高精度、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。

標(biāo)簽。（1）射頻發(fā)射功率小，只有-10dBm，對(duì)人體無(wú)傷害；（2）超長(zhǎng)工作時(shí)間。電路采用低功耗設(shè)計(jì)，降低電路功耗，一節(jié)紐扣電池可以維持定位卡正常工作2年；（3）采用有源 RFID 技術(shù)，數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)送，無(wú)需喚醒機(jī)制；（4）定位卡支持激活和休眠模式；（5）RFID 和傳感技術(shù)的完美結(jié)合相結(jié)合。標(biāo)識(shí)卡采用加速度傳感器、光敏傳感器實(shí)現(xiàn)傾角、震動(dòng)和光線強(qiáng)弱的檢測(cè)；（6）支持雙頻工作，具有低頻喚醒功能；（7）具有防撕報(bào)警功能；（8）采用高性能鋰氬電池適應(yīng)在戶外高低溫環(huán)境下工作。

軟件。井蓋智能管理系統(tǒng)軟件功能模塊主要包括定位顯示功能、報(bào)警管理功能、地圖顯示、用戶管理和統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理等。

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