智能井盖监测

一、研发背景

 随着城市化进程的进一步加快， 市政公用设施建设发展迅速。市政、 电力、通信等部门有大量市政设备、资产需要管理。其中井盖成为了不可忽视的一项。大量在外井盖由于缺乏有效的实时监控管理手段，给不法分子提供了可乘之机，移动、 偷盗井盖等违法行为时有发生，同时，破损、损坏、丢失的井盖也因无法及时获知而得不到及时修复，这样不仅影响了相关设备的正常工作，造成巨大的直接或间接经济损失，而且丢失井盖的井口也会对道路上的车辆、行人造成极大的危害 对社会安定、安全造成了极大负面影响。住建部于2013 年4 月提出了关于进一步加强城市窨井盖安全管理的通知，要求包括城市供水、排水、燃气、热力、房产（物业）、电力、电信、广播电视等部门，实行井盖的数字化管理，实现社会资源有效的监管， 确保人民群众人身安全。虽然市政井盖的管理需求是非常明确的，但是由于城市窨井盖数量庞大，管理部门即使是安排维护人员加强巡视，也无法完全保障窨井盖安全，无法实时有效的获得设备的信息，面对异常情况无法实现实时监控和快速高效的管理。为更好地保障公共设施安全，迫切需要采用新技术、新模式加强针对窨井盖的安全的管理。

二、业务需求分析

市政部门对井盖数字化管理主要有如下需求：
1、 城市井盖破损， 市政部门无法得知破损信息；
2、 城市井盖被人盗走， 易产生安全问题；
3、 市政井盖靠人工巡查，由于井盖分布在该城市的各个角落，无法实时获取井盖信息，导致异常情况出现时无法快速处理。

三、系统解决方案

1、 基于轨迹分析和倾角检测井盖传感器， 实时监控井盖运动状态，当井盖发生翻转或移动会启动报警系统；

2、 建立唯一的井盖识别码， 便于井盖统一管理；

3、 基于 NB-IOT 技术传输， 实现低功耗的工作，超长的传输距离及较好的穿透力；

4、 基于物联网智能井盖管理云平台可以对城市的井盖进行统一的管理，提高管控效率 。

四、NB-IOT智能井盖监测终端

安装于城市井盖(铸铁井盖、水泥井盖、复合材料井盖)背面，高强度尼龙材料外壳，防护等级 IP68 。终端内置高性能低功耗处理器，高灵敏度的三轴加速度传感器芯片，采用一次性锂亚电池电池+HPC 超级电容供电，通过低功耗 NB-IOT通信模块，将井盖的状态信息、电池电压信息等数据上传到数据管理平台，实现井盖的位置管理及状态监测。

1、 NB-IOT 智能井盖设备工作原理：
三轴加速度传感器安装于智能井盖终端中， 系统电源极微耗电（小于 20uA）。当井盖被搬动并产生一定倾角时（大于 15 度） 时， 三轴加速度传感器触发 CPU中断。 CPU 从低功耗状态醒来， 通过触发 NB-IOT 模组从 PSM 状态进入发射状态，上报报警事件。 同时， 接收监控中心下发的各项设置参数或系统升级等指令。

2、 NB-IOT 智能井盖设备功能：
实时监测报警可对井盖状态变化做出实时响应， 包括井盖倾斜、 井盖翻开、 电池电量低报警。
定时上报可设置的定时上报功能， 包括井盖倾角、 电池电量、 信号强度等。
事件存储设备生成并保存日志（如 NB 模式和应急模式下井盖状态监控、 设备编码等）。
远程布防撤防井盖报警器在运输、 安装或窖井检修过程中， 可以通过平台或 APP 控制井盖报警器撤防， 以免在工作过程中不断发生报警信息。 现场井盖安装完毕后，可通过控制布防，使井盖报警器恢复到正常设防状态。
远程升级内置独有的 IAP 系统程序， 智能应用程序下载、 MD5 校验， 通过系统平台可以对智能井盖设备批量进行远程升级操作。

3、 NB-IOT 智能井盖设备性能及参数：
1) 采用一次性锂亚电池电池+HPC 超级电容供电， 电池容量 8500mAH。
2) 独立的电池仓设计， 更换电池简单便捷。
3) 在无告警时处于休眠状态， 终端静态功耗小于 20uA（通信模组 PSM 状态） .
4) 响应时间<30s。 成功注册入网后， 报警上传信息响应时间小于 10 秒。
5) 设备外壳采用防水设计， 防护等级 IP68.
6) 设备外壳采用高强度尼龙+玻纤材料， 不易变形抗老化。
7) 设备规格参数：
处理器： ARM 32 位 高性能低功耗处理器；
低功耗加速度传感器；
支持中移物联、 上海移远等 NB-IOT 模组；
电源： 8500mAH 大容量锂电池+HPC 超级电容；
待机电流（PSM 状态）：<20mA
外形尺寸： φ136mm 圆形
工作环境： 连续工作温度： -40~75℃；
工作湿度： 0%~97%；

4、 NB-IOT 智能井盖设备安装：
安装简单： 由于 NB-IOT 智能井盖设备只是一个密封体， 没有任何外部连线，所以只要用两个不锈钢螺丝固定在井盖底面， 到现场盖在井盖圈上即可， 不增加现场施工成本。