智能化井盖的应用

孙皓宁

摘 要：在城市化进程不断加快的前提下，城市基础设施建设也在稳步推进，地下各类管线设施建设越来越多，这就极大的增加了井盖的使用量，城市中各类井盖遍布大街小巷。但因管理不善，以至于很多地区出现伤人以及损车事件，给人们的出行安全造成很大威胁，不利于城市的和谐发展。井盖问题现已成为了社会关注的焦点。而智能化井盖的应用，是一项有效的应对措施，它利于智能化管理，可以有效地应对各种因素对井盖的影响，保护人身和公共财产安全。

关键词：智能井盖；物联网；RFID；应用

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

随着“智慧地球”理念的提出，极大的促进了智慧城市的发展，智慧城市现已成为人们关注的焦点问题。而智能井盖系统则是智慧城市建设中的涉及到的一个很小的内容。随着经济社会的不断发展，城市建设步伐逐渐，基础管网的建设也越来越多，由此城市中管道井盖数量也随之不断增加，分布于城市的大街小巷。但由于各种原因的影响，造成井盖出现损坏，或者丢失，未能尽早的进行修复和更换，形成潜在的危险因素，给人们的出现安全造成很大影响。井盖缺失后形成的马路“陷阱”，现已成为不可忽视的城市安全隐患。而智能化井蓋的应用，是一项有效的应对措施，它利于智能化管理，可以有效地应对各种因素对井盖的影响，保护人身和公共财产安全。

1 智能化井盖的应用思路

基于上述城市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 RFID 无线射频识别技术以及地理信息技术和计算机网络技术与传感器技术、其他无线通信技术等物联网相关技术，对城市井盖进行智能化管理，有效应对井盖出现的各种问题，提升城市井盖管理水平。通过网络化与空间可视化的建设，实现资源共享，准确地判断各种井盖事件，促进城市管理能力的不断提升。

2 智能化井盖管理系统原理

2.1 工作原理

系统整体由3部分组成，其中包括感知层以及网络层和应用层等几个方面。通过有效的感知层建设，将电子标签（内嵌传感器）安装于井盖之上，弱井盖出现移位、破损等情况时，就可通过内嵌的传感器将井盖信息，向距离较近的基础服务网络智能网关即基站发送报警信息，该报警信息在逐步向监控中心进行传输，如此相关人员就能及时的发现井盖的具体情况，为采取行动措施极大地缩短了响应时间，从而为这些市政井盖提供了低成本、实时高效的监控管理手段。

基站通过 RFID 技术接收井盖信号，并通过 Ethernet 或 CDMA通信方式，向路灯信息管理中心进行传输，结合GIS系统就可分析前端感应装置编码、编号以及位置信息，及时的发现井盖的实际情况，并发出报警信号，这时相关管理人员，就能借助随身携带的手持终端发现报警信息，及时的修复井盖问题，使之恢复正常，避免造成事故。通过该系统，还能够进行信息录入与导出，及时的显示报警信息，实现报警联动，卡-卡联动功能以及信息查询统计功能，通过内置的模块对区域内井盖进行数量统计管理，方便盘点清算工作。井盖智能管理系统通过将有源RFID 标签固定在路灯灯杆的杆体上，通过射频识别传输技术将 RFID 标签上的井盖信息发送到周围的 RFID 基站上，RFID 基站接收到信息后通过 Ethernet 或 CDMA网络传输到市政管理中心平台，由管理员对相关日常、报警等信息进行及时管理。

2.2 射频识别（RFID）介绍

该技术最大的特点就是自动识别，而且识别过程中，不用接触，对于目标信息的获取可利用射频信号来完成，该系统主要由3部分所完成，如中央信息系统，电子标签以及读写器等。

在物联网逐步搭建的过程中，要使物与物之间建立“联系”或者产生“智慧”，那么进一步的交流和控制前，首先就必须了解物的独特属性，即物的身份、位置和状态。这就是 RFID 射频识别技术为什么如此受到重视的原因，因为它生来就是用于进行非接触式的身份识别和状态描述的。

因此，应用有源 RFID 技术实现对市政井盖的身份识别，及时的发现其状态变化，便于针对井盖开展相关的管理工作。根据市政井盖管理中心对相关市政井盖的管理需求，通过在道路上架设特定的射频信号接收终端即基站，为井盖加装 RFID 电子标签，实现状态监测、非法报警、定位追踪等智能管理功能。在市政设施发出报警信息时，系统能够及时调度相关工作人员，及时解决故障，消除安全隐患。

3 智能化井盖管理系统的应用方案

3.1 架构

井盖智能管理系统通过在灯杆上固定安装基站，通过设置倾角检测模块的报警角度，对井盖进行监控，当井盖被非法移动或打开后。在CDMA网络以及Ethernet的支持下，通过RFID 技术就能够实现基站对相关信息的接收，并将处理信息传送到相关的管理部门。而管理部门在GIS强大地理信息的支持下，就可以及时的判断出井盖的实际位置，以及发生的具体情况，并报警通知相关相关人员进行维修和更换。

井盖内的电子标签具有震动和倾斜感应特点，处于正常情况下， 该标签不会发生报警信号，如果遇有井盖位移、倾斜，此时其感应系统就会发出警报。而且该标签还有定位和跟踪功能，当其被盗后，就可实时对其定位，及时的找到井盖，惩治犯罪分子。

3.2 组成

系统整体由2.4G基站、标签和系统软件3个部分组成。

基站。基站为智能长距离读写器，是物联网系统的信息中枢设备。基站不断采集周围定位卡发出的射频标识信息，并通过无线通信网络（CDMA网络）上传至采集服务器，为物联网系统提供高精度、实时数据采集。

标签。（1）射频发射功率小，只有-10dBm，对人体无伤害；（2）超长工作时间。电路采用低功耗设计，降低电路功耗，一节纽扣电池可以维持定位卡正常工作2年；（3）采用有源 RFID 技术，数据自动发送，无需唤醒机制；（4）定位卡支持激活和休眠模式；（5）RFID 和传感技术的完美结合相结合。标识卡采用加速度传感器、光敏传感器实现倾角、震动和光线强弱的检测；（6）支持双频工作，具有低频唤醒功能；（7）具有防撕报警功能；（8）采用高性能锂氩电池适应在户外高低温环境下工作。

软件。井盖智能管理系统软件功能模块主要包括定位显示功能、报警管理功能、地图显示、用户管理和统计报表管理等。

参考文献：

[1]郑丰收，周文，宋永明.城市井盖智能化管理[J].测绘通报，2016.

[2]付常靖.基于物联网的数字市政综合管理平台研究[D].山东大学，2015.

[3]韩东升，宫洪涛.基于物联网的城市窨井盖管理系统[J].中国科技信息，2016（14）.