基于NB-IOT技术的智能通信井盖系统设计

傅小萍

摘要：目前，通信井盖分布广、数量多、巡查成本和维护费用高，同时由于井盖缺失导致的城市安全等管理上的难题也日益凸显。本文介紹了一种基于NB-IoT技术的智能通信井盖系统，运用基于NB-IoT技术的井盖监控器对井盖做出撞击告警、倾斜告警、掀盖告警以及低电量和高温等告警提示;并结合GPS技术，对井盖进行定位，以实现对通信井盖的智能管控，能有效解决通信井盖管理上的难题。

关键词：井盖检测器：NB-IoT;撞击告警;倾斜告警;掀盖告警;智能管控

引言

随着城市建设的飞速发展，公共基础设施设置的地下工程越来越多，井盖的数量也随之增加，井盖所发挥的作用也越来越大，倘若不能及时有效的获取井盖的状态信息，将有可能对人们的财产甚至生命造成重大的损失。因井盖数量庞大，如果采用人工巡检对井盖进行管理，不但效率很低，而且不能及时、有效的获取井盖状态信息，造成各类安全隐患。应用NB-IoT技术对井盖进行定位，监测智能化管理，可以及时有效的掌握井盖的状态信息，当井盖发生异样状况时，利用NB-IoT网络向平台服务器发出警报通知，以便管理人员及时处理，从而最大限度的避免损失和伤害。

1 系统关键技术

智能通信井盖系统主要利用NB-IoT技术的广覆盖、低功耗、大连接、穿透性强等特性。NB-IoT相对于3G、4G等技术而言，通信范围更广、可连接数更多、功耗更低，表现出了极强的性能优势。

1.1NB-IOT技术优势

NB-IoT主要是在LTE基础上发展起来的，其主要采用了LTE的相关技术，并针对其应用场景做出了相关修改。运用NB-IoT技术对井盖进行智能监测的主要优势有如下几点：

广覆盖：NB-IOT技术可以实现比GSM好20dB以上的覆盖增益，所覆盖范围扩大100倍以上，即使在地下车库、地下管道也能覆盖到，在井盖智能检测中真正实现全覆盖。 低功耗：NB-IoT具备超低功耗，激活状态和休眠状态电流是mA和uA级别，模块待机时间可长达10年，能极大程度的简化智能井盖监测在后期的维护。

大连接：NB-IOT单扇区可以支持5万个连接，相比2G、3G、4G可连接的终端数量提高了几十倍，甚至上百倍（其中2G、3G、4G分别是14、128、1200）。

低成本：目前，NB-IoT模组的成本单价一般在5美元左右，与3G/4G模组相比，表现出了明显的成本优势。伴随芯片产业链的逐渐成熟，NB-IoT模组未来有望进一步降低成本。

穿透性强：NB-IoT其接收灵敏度非常高，穿透性能极强，如果地面上能正常通信，那么地下二层仍然可以接收到信号。形象的来说，其穿透能力可以穿过几面墙。

高安全性：NB-IoT在设备的认证以及数据的传输等方面均可提供电信级别的安全。

1.2智能井盖监控器

智能井盖监控器安装在井盖下面，能对井盖一些异常状态进行全面监测。智能井盖监控器的网络性能需支持NB-IoT通信方式，将告警信息通过NB-IOT基站上上传到平台。

2 系统架构设计

系统采用分层架构设计，从下到上分别是设备端、云端、以及互动界面。设备终端感应到告警事件，发送告警消息，告警消息通过电信集团IOT平台的消息管道，向省内IOT管理平台推送告警消息，省内IoT管理平台接到告警消息，进行告警规则判定，将符合规则的告警消息推送给客户端。

2.1 设备终端

通过智能井盖监控器终端，完成数据采集、控制功能及NB无线通信功能。

2.2 云端

云端主要包括监控管理平台，监控管理平台与电信业务系统（资源系统、服务保障系统、综合总告系统）进行集成，通过工单实现设备安装及维护工作。

2.3 互动界面

PC客户端和APP客户端实现对监控管理平台信息展示。

3 系统功能实现

平台基于oracle数据库及Java相关技术实现。功能主要包括权限控制、地图定位、设备管理、告警信息等几个大的模块。权限控制是对用户可见权限控制，并与用户进行关联，实现告警消息的精准推送。地图定位模块主要实现对终端设备位置的确认。设备管理模块通过CoAP协议完成与智能井盖终端交互、通信，采用离散方式接收智能井盖终端采集的各种数据，保证采集数据的完整性和可靠性。告警信息模块主要包含各种告警信息。

APP界面原型图：

在PC界面和APP界面上不但可以实现告警监控，还可以实现告警消除。通过PC界面终端地图，在地图上可查看到最新的告警终端，PC界面终端地图的告警消息列表，可监控到最新告警消息详情 进入手机APP的终端控制面板，对告警消息进行关闭确认操作（告警消息关闭后，PC版终端地图上的终端状态恢复正常）。

系统的详细功能如下：

3.1定位：通过GPS对智能井盖进行定位，确认井盖的位置信息。

3.2 掀盖告警：当井盖被掀开或者发生位移时，发出掀盖告警信息。

3.3撞击告警：设定撞击力度阀值，当井盖被撞击超过这个力度时，发送撞击告警信息。

3.4倾斜告警：设定某个阈值，当井盖倾斜角超过这个阈值角度时，发出倾斜告警信息。

3.5低电量告警：设定某个阈值，当终端设备电池电量低于阈值时，发送低电量告警，提醒及时更换电池。

3.6高温告警：设定某个阀值，当井盖温度超过阀值时，发送高温告警，及时对井盖进行降温。

3.7其它告警功能：智能通信井盖系统还可以根据需求增加其它告警功能。

3.8告警处置：平台通过智能井盖终端采集的数据进行对比分析，可自动消除告警，管理人员也可根据现场实际处置情况通过手机APP手动消除告警。

3.9状态信息：管理人员通过手机APP或PC界面可直观的了解设备的运行状态。

4 结束语

本系统旨在为新型智慧城市打造一款全新的智能井盖管理系统，为市政单位实现高效管理的同时，也为城市和市民带来便利、安全的生活。目前，该系统已经在某电信公司得到初步运用，整体性能良好，在打造智慧城市的路上走出了坚实的一步。

参考文献

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