井盖管理系统方案

智慧井盖综合管理系统解决方案以LORA物联网新一代信息技术为核心，结合射频识别技术、移动通信技术、地理信息技术、计算机网络技术等手段，实现都市井盖管理的智慧化、网络化和可视化，创新市政管理模式，提高都市管理效率。

目录20733目录 214851、概述 1290661.1项目背景 13131.2需求分析 2177021.3LORA技术介绍 375202、系统总体设计 6291542.1系统描述 6167042.2系统原理及架构 7325512.3系统特点 8187832.4系统对比 918252.5系统设计原则 10163953、系统具体功效 11103523.1井盖盘点 11145323.2GIS地图定位 12251983.3防盗报警、追踪 12286603.4水位预警 1262763.5塌陷报警 1364913.6开合、移位报警 1375373.7鉴权设立 13232533.8系统扩展领域 13280064、智能终端介绍 1377874.1WB-ZN001D电子标签 13139254.2WB-ZN001Z有源读写器 15322035、系统管理软件 1621255.1系统管理软件介绍 16231925.2系统管理软件重要特点 1847185.3系统管理软件系统布署 1846655.4系统管理软件重要功效 19170555.4.1定位显示 19289365.4.2报警管理 20312775.4.3地图显示 21266405.4.4顾客管理 21284455.4.5统计报表 23250295.5软件运行配备环境 24175545.5.1软件环境 24136465.5.2硬件环境 25315797、售后服务 26300507.1系统维护 2692027.2系统完善 26324537.3售后服务 261、概述1.1项目背景随着我国都市基础设施建设事业的持续高速发展，都市中供水、排水、燃气、热力、电力、通讯等各类市政公用底下管线设施日益增加，都市路面上各类地下管线设施的人孔井盖也对应地不停增多。近年来，全国范畴内诸多都市由于都市路面管理不善，造成各类伤人、损车事件频发，严重影响了市民的出行安全，造成不良的社会影响，如何改善和加强都市井盖管理已成为困扰全国各地市政设施管理部门的一种难点、热点问题，引发了各地政府及市政设施管理部门的高度重视。4月18日住房城乡建设部下发《有关进一步加强都市窨井盖安全管理的告知》。《告知》中明确规定：一、贯彻井盖管理责任主体。按照“谁全部、谁负责”的原则，认真贯彻井盖的维修、养护和管理责任。二、建立井盖档案登记制度，主动推动井盖资源的安全管理信息化建设。有条件的都市，牵头部门要将井盖安全管理和档案资料纳入到数字化城管工作中，依靠数字城管平台，进一步发挥数字城管及时发现、快速处置的功效，提高井盖管理的效率和水平。未建设数字化都市管理的都市，要加紧推动井盖安全管理的信息化建设，调动力量，发挥人防技防的作用，统筹监管井盖安全。近几年由于都市发展突飞猛进，城区面积扩大，都市供水、排水、燃气、热力、房产（物业）、电力、电信、广播电视等单位的配套井盖数量、范畴也在不停的增加，监管难度随之增大。盗窃井盖的犯罪行为越来越猖獗。据统计，普通都市的井盖年被盗数量占总数量的1%左右，市政管理较好的都市也在0.5%左右。也就是说，一种中型都市一年井盖被盗的数量平均在-5000个左右。这些井盖的盗损现象，影响了设施功效的正常发挥，并造成巨大的直接和间接损失。井盖防盗已经成为困扰都市管理的巨大难题。现在各地都市井盖管理多为人工巡逻，维护、防盗、排查补救工作效率不高，如何确保井盖设施能够及时进行维护，对于出现的多个隐患及早发现和排查，是都市街道管理工作的一种重要课题。需求分析都市井盖管理在发展过程中的突出问题重要有：监管区域广，数量庞大，每天都会有某些井盖发生损坏、塌陷、移位、冒水、移位等状况，仅仅依靠都市管理人员巡逻发现井盖问题效率较低，成本高并且不能做到对市政各监管点的井盖具体状况的实时掌握。特别在井盖问题频发的夜间，人工巡视的局限性就会增大。B.井盖产权界定：井盖产权涉及到都市供水、排水、燃气、热力、房产、电力、电信、广播电视等十几个部门，监察人员大多是凭借经验判断产权单位，判断、确认、联系这一系列过程进展缓慢，耽搁了及时修护井盖的时间，增大的财产损失的风险。C.问题井盖位置确认缓慢：由于只是依靠巡逻人员通过电话告知产权单位井盖丢失位置，产权单位人员往往在现场无法及时精确地找到井盖丢失位置，特别是积水覆盖路面时，如不能及时找到问题井盖往往会造成严重的后果。现在诸多地方提出对井盖的管理解决方法重要是三种方式，人防、物防和技术防备。然而这三种方式只能做到井盖的局部监控，无法真正广泛的对全部区域内的井盖进行24小时监控。针对市政井盖监管的几项难题，网波股份设计出基于LORA技术的都市井盖智能化管理系统，实现了对井盖的实时监管、追溯监管，预警监管，维护了道路安全，同时也体现了都市综合管理水平。LORA技术介绍8月，Semtech公司向业界公布了一种新型的基于1GHz下列的超长距低功耗数据传输技术（LongRange，简称LoRa）的芯片。其接受敏捷度达成了惊人的-148dbm，与业界其它先进水平的sub-GHz芯片相比，最高的接受敏捷度改善了20db以上，这确保了网络连接可靠性。它使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK（频移键控）调制相似的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相似的频率同时发送也不会互相干扰，因此在此基础上研发的集中器/网关（Concentrator/Gateway）能够并行接受并解决多个节点的数据，大大扩展了系统容量。图1：LoRa技术特点线性扩频已在军事和空间通信领域使用了数十年，由于其能够实现长通信距离和干扰的鲁棒性，而LoRa是第一种用于商业用途的低成本实现。随着LoRa的引入，嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的变化。这一技术变化了以往有关传输距离与功耗的折衷考虑方式，提供一种简朴的能实现远距离、长电池寿命、大容量、低成本的通讯系统。LoRa重要在全球免费频段运行（即非授权频段），涉及433、868、915MHz等。LoRa网络重要由终端（内置LoRa模块）、网关（或称基站）、服务器和云四部分构成，应用数据可双向传输。如图2所示。图2：LoRa网络架构LoRa的优势重要体现在下列几个方面：1大大的改善了接受的敏捷度，减少了功耗高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里（与环境有关）。其接受电流仅10mA，睡眠电流200nA，这大大延迟了电池的使用寿命。2基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行解决，系统容量大。如图2所示，网关是节点与IP网络之间的桥梁（通过2G/3G/4G或者Ethernet）。每个网关每天能够解决500万次各节点之间的通信（假设每次发送10Bytes，网络占用率10%）。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置，发射功率20dBm（100mW），那么在建筑密集的都市环境能够覆盖2公里左右，而在密度较低的郊区，覆盖范畴可达10公里。3基于终端和集中器/网关的系统能够支持测距和定位。LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI（ReceivedSignalSterngthInd-ication），而定位则基于多点（网关）对一点（节点）的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5m（假设10km的范畴）。这些核心特性使得LoRa技术非常合用于规定功耗低、距离远、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用。本案将LoRa技术引入都市基础设施窨井盖防丢失防破坏管理的应用，能够适应不同的管理需求，构建一种适应性更强、信息实时性更高、管理更可靠、性价比更高的都市基础设施设备管理系统。2、系统总体设计2.1系统描述上海网波软件股份有限公司基于现在排水井盖管理所存在的问题和挑战所提出的井盖智能管理系统，采用基于LORA无线射频识别技术、传感器技术、地理信息技术、计算机网络技术及其它无线通信技术等物联网有关技术，建立遍及街道井盖管理的智能网络，实现对排水井盖状态的主动感知，实时监控，一旦井盖丢失，立刻发送报警信息到后台数据解决中心，后台通过短信方式将报警信息发送给维护人员，在最短时间内补装井盖，从而提高时间处置效率，最大程度的保障有关公共设施安全，优化市政管理效能，创新排水井盖管理模式，完善市政井盖管理流程，增进都市精细化管理水平的提高。2.2系统原理及架构系统整体由射频识别单元、信息无线传输单元、后台数据解决单元3个部分构成。井盖安装内嵌有多个传感器的标记卡，当其姿态、位置或状态发生异常变化时，其上的标记卡通过传感器立刻感知，并向附近的信号收发器发送报警信息，信号收发器通过LORA技术接受有关信号，并通过GPRS通信方式，将信息传送至排水管理处的信息中心，将前端感应装置编码、编号和位置信息与GIS地图结合，快速判断被监控对象的位置与状态并进行报警，报警将告知有关部门管理中心，可及时快速调动有关工作人员，及时解决故障，消除安全隐患。系统还可实现井盖盘点、定位监控、报警联动、鉴权设立以及对其它路灯、电源箱等设施的防盗报警功效。2.3系统特点基于LORA非接触快速获取信息，同时LORA标记卡安全性保密性强；系统兼容性强，兼容无线传感器国际原则；直接监控排水井盖，管理更加及时、精确、有效。能够实现对排水单个井盖的独立监控和管理，使得市政管理方式更加灵活应用范畴更广。实时监控和主动报警，在物件状态发生异常变化的第一时间报警、告知并统计，能够有效制止非法行为的发生。不限制都市居民的实际活动，只对被监管的市政物件进行定位监控，减少人员干扰、误报和监控失效。先进的无线传输技术和无线传感技术，实现监管状态信号的无线传输。采用跳频通讯，避免其它外部信号干扰。信号收发器扩展性强，可集成电力线载波、GPRS、NB-IOT传输，也可依需求与视频、烟感、有害气体监控等现有安防体系结合。标记卡体积小、支持多频点应用（有源/无源结合）、使用寿命长、成本低廉，便于将来大规模推广。先进的姿态、振动、位置识别算法，避免误报。供电安全：整个系统统一供电，能够外接UPS，确保区域停电时，监控仍然有效。系统自检：系统本身工作状态异常时，系统会自动发送提示信息告知系统管理员。2.4系统对比传输损耗与频率成正比，即频率越高传输损耗越大，或者说在同样传输损耗的状况下，传输距离与频率成反比，即频率越高，传输距离越短。现在传统的GPRS井盖设备在传输过程中衰减大，信号穿透能力弱，信号极易被物体遮挡；而我公司研制的LoRa井盖设备信号强，传输距离长，穿透、绕射能力强，同时在传输过程中衰减较小。由于井盖下无线电设备种类少，电磁干扰少，定位目的移动速度不高，因此排水智能井盖管理系统的设备选用了LoRa技术。对比LoRaGPRS技术特点线性扩频蜂窝网络布署独立建设网蜂窝基站频段150MHZ-1GHZ运行商频段频段冲突弱强信号衰减小大穿射能力强弱绕射能力强弱传输距离远近井盖下信号强度强弱信号传输损耗小大信号遮挡状况不易容易2.5系统设计原则建设方式灵活在案件多发地段优先建设的前提条件下，逐步向其它线路扩展辐射，并以此进行集中性的规划与管理。在路段建设数量达成一定规模状况下，建立区域监控中心，同时采用范畴较小的和分辨率较低的GIS地图系统减少报警中心的构建成本。经济性在投资费用许可的状况下，应当充足运用现有的最新技术，最可靠的产品，以使系统在尽量长的时间内服务于市政管理，这也是最经济的。同时还能与现有市政管理原有系统进行系统对接，以减少重复建设的投资成本。可靠性采用成熟的技术与产品，在设备选型和系统的设计中尽量减少故障的发生。易维护性系统维护是当今系统应用成功与否的很重要的因素。该系统的易维护性重要针对下列要素进行设计与应用的：易于故障的排查、日常管理的简便和低成本的维护。3、系统具体功效井盖电子标签是由LORA模块、感应装置及报警触发器等部分构成，固定安装在井盖下方。LORA模块负责射频信号的正常发射，起到实时向排水管理部门“报平安”的作用，也可用于日常排水物资的盘点、清查工作，而报警触发器可设计成角度传感等方式，当井盖关闭时开关闭合，井盖感应装置处在深度睡眠状态。当井盖出现非法启动、井盖标记卡被拆卸等状况时，该装置检测到加速度状态变化同时发射信号时间发生变化，发出报警信号。总控/分控中心第一时间接受对应反馈做出及时调度及管理。当工程人员需要对井盖和线路进行维护时，由控制中心通过判断正当性进行解防，或是经授权的工程人员手持终端设备进行解防。井盖电子标签能够自动唤醒和休眠，通过多级时间管理设立可实现唤醒功效，既确保了井盖电子标签的低功耗睡眠，又确保了对报警状态的快速转换。3.1井盖盘点LORA电子标签作为井盖的标记，其内部都有唯一的ID号，并且其按不同区域、道路统计了井盖的产权单位、埋设坐标、埋设深度、埋入日期、埋设工程公司、联系人、电话、材质、厚度、尺寸、生产厂家等信息，方便管理部门的信息采集及状况解决。因内置芯片无法被仿制，因此能够及时盘点井盖并核对井盖信息，快速掌握井盖状态。3.2GIS地图定位通过系统可在GIS地图上查看到每一种井盖所在的位置，方便管理人员第一时间找到问题井盖的位置。提高了工作效率，最大程度上减小由于井盖造成事故的几率。通过地图也可查询、编辑、管理全部井盖的基本属性信息，并对全部井盖进行统一指挥调度和工程维护。3.3防盗报警、追踪当井盖状态正常时，电子标签处在休眠状态，当井盖非法启动时，电子标签立刻发出报警信号，告知管理单位和距离问题井盖近来的巡逻维护人员。当井盖被违法份子非法移动时，在基站覆盖的范畴内，能够精确掌握丢失井盖的位置，方便管理人员追回。3.4水位预警当窨井水位上升到井盖、冒出的水位顶开井盖时，电子标签会向管理单位发出预警信息，第一时间内告知管理单位进行问题处置。3.5塌陷报警井盖常年受到行人和车辆的碾压，会出现不同程度的塌陷。管理人员能够设定井盖塌陷的阈值，超出阈值后电子标签会自动报警，告知管理单位处置问题井盖。3.6开合、移位报警井盖被打开、移位时，系统会判断是被授权，还是违规操作，一旦鉴定是违规操作时会立刻向管理单位发送报警信息。3.7鉴权设立当工程人员需要对井盖和线路进行维护时，由控制中心通过判断正当性进行解防，或是经授权的工程人员手持终端设备或者监管中心进行匹配解防。3.8系统扩展领域窨井水位监测终端电子水尺管网水位监测终端4、智能终端介绍4.1WB-ZN001D电子标签产品概述：WB-ZN001D型电子标签是一种有源电子标签，内置3.6V锂亚电池供电。预留NB-IoT通讯接口。该标签识读距离远、功耗低，抗干扰能力强、免维护、防水、防尘、抗振等特点并且标签参数可修改。标签含有物品姿态检测功效，物品被移动或撞击后姿态发生变化能够发出报警信息，可广泛应用于市政资产如井盖、电源箱管理等领域。特点：识读距离1000米：自动识别、追踪、反馈信息，无需人工干预；一种基站最多同时读取200个标签；LoRa距离远传输信息能力强；发射间隔可修改根据需求修改主动式双向标签：标签参数可根据需要调制；防拆报警：设计有防拆装置，当被拆除时主动上报警报信息；内置传感器：可侦测位置移动，坠落、水位预警，角度翻转，震动等变化，主动上报阅读器。射频发射功率小，只有-10dBm，对人体无伤害；超长工作时间。电路采用低功耗设计，减少电路功耗，安装的电池能够维持标签正常工作3年；采用有源LORA技术，数据自动发送，无需唤醒机制；支持双频工作，含有低频唤醒功效；采用高性能锂氩电池适应在户外高低温环境下工作。4.2WB-ZN001Z有源读写器产品概述：WB-ZN001Z有采集基站是12V直流供电的读写器，网口通讯接口，SMA天线接口。该设备传输距离远、功耗低，抗干扰能力强、免维护、防水防尘、抗腐蚀等特点并且设备参数可修改。与标签构成系统，含有通讯距离远，数据传输快，双向通讯等特点。WB-ZN001Z采集基站可与监控中心进行双向数据通信，电子标签的全部信息实时上传到监控中心，为系统提供高精度、实时的数据。WB-ZN001Z采集基站内置锂电池，在外部电源断开后仍能维持信号收发器正常工作，提高了信号收发器的工作稳定性。特点：直流供电，超低功耗，输出功率可调；网络接口，通信稳定；识读标签距离远，标签识别敏捷度高，能容易捕获到运动目的；先进的抗碰撞算法法则，高速识别，支持多标签同时读写；抗干扰性能强，能多个设备同时工作互不干扰；安全性能高，加密计算与认证，确保数据安全，避免链路窃听与数据破解；含有选出或滤除特定电子标签的能力；有源产品抗屏蔽性更强；一体化设计，性能稳定，安装简朴方便；安装灵活方便，不影响周边环境。信号收发器与采集服务器之间使用移动通信技术进行双向通信，不需要铺设电缆或者光缆，最大程度保护周边环境不受破坏。5、系统管理软件5.1系统管理软件介绍智慧井盖综合管理系统是网波股份对政府有关职能部门和行业顾客量身定制的一款管理软件。该软件通过对特定市政井盖的身份、位置、状态信息进行实时监控，从而实现对特定对象的主动式管理。该软件可广泛应用于都市内市政部件管理、公共资产管理等领域，为有关政府部门、企事业单位提供新型的物联网服务。软件系统架构图前台网站：顾客凭借账号和密码进行登录前台网站，进而使用定位、顾客管理等多个功效项。报警解决子系统：用于进行解决多个报警状况。短信子系统：负责向有关负责人发送报警短信。后台管理子系统：进行多个信号收发器、标记卡的维护和管理。数据库：存储系统需求的多个数据。采集子系统：用于从信号收发器采集数据到数据中心。5.2系统管理软件重要特点整个应用平台重要实现产品定位查询和报警功效。软件采用B/S架构设计，采用轻量级J2EE框架SSH进行开发，都市市政管理平台重要有下列特点：实用性：满足顾客现实需要，解决实际问题，做细核心功效，兼顾辅助功效，实现快捷、可靠地布署和使用，并节省投资。易用性：各项功效一目了然，满足顾客的使用习惯，易使用、易维护、易升级，将实施、培训成本和周期降到最低。先进性：采用先进的技术架构，构造化程度高，扩展性、升级性好，符合将来发展趋势。稳定性：系统从底层数据库到功效层通过严格测试，数据库稳定，功效顺畅，能在不同的硬件环境中长久平稳运行。安全性：系统能有效避免外部多个病毒的攻击，内部数据含有多个备份方式，通过权限控制，含有严格、细致的访问控制，确保内部数据安全。5.3系统管理软件系统布署系统采用Tomcat作为web服务器，采用Oracle作为数据库服务器。为了提高性能，web服务器和数据库服务器都采用集群的方式，同时数据库尚有备份服务器用于灾难恢复。采集服务器也采用集群的方式，用于缓和采集压力。短信服务器现在采用的是短信猫的方式。5.4系统管理软件重要功效5.4.1定位显示实时显示绑定标记卡的市政井盖在地图上的位置。如果市政井盖发生了移动，能够显示该市政设施的历史位置及历史移动轨迹。5.4.2报警管理显示现在井盖发生的多个报警，涉及井盖的非法移动，能够实现对大区域范畴内甚至整个城区每个井盖的联网管理。发生报警时会给有关负责人发送报警短信。井盖报警类型的自定义；井盖报警数量的实时确认；井盖报警位置的实时确认;工作人员达成现场后，井盖恢复状态的实时确认。5.4.3地图显示该地图有缩放、鹰眼、测距等功效，地图的中心点是市政设施管理区域的中心点。5.4.4顾客管理用于对市政人员、井盖等维护管理。市政井盖录入、导出、变更管理；显示顾客的基本资料，能够修改密码；职能部门操作权限的管理；职能部门进行人员、车辆等市政维护资源的管理；统计报表：包含市政设施统计状况、移动统计状况、报警统计状况等报表。

5.4.5统计报表包含市政井盖统计状况、移动统计状况、报警统计状况等报表。5.5