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井盖基本方案

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2020年4月19日
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1.1. 解决思路
四川北斗智慧物联科技有限公司基于上述市政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、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相关技术，实现城市井盖和事件管理的智慧化、网络化和空间可视化，创新市政井盖管理模式，完善市政井盖管理流程，建立一套科学完善的监督评价体系，并实现现有相关资源的共享，提高城市综合管理的效率和水平。

2. 系统原理
2.1. 工作原理
井盖智能管理系统是北斗智慧物联基于市政管理相关部门对市政井盖管理的需求，实现对井盖区域定位信息化管理的目标。
系统整体由感知层、网络层和应用层3个部分组成，北斗智慧物联将重点关注感知层和应用层的业务、产品及服务。感知层网络平台建立后，为市政井盖上安装内嵌有各种传感器的电子标签，当其姿态、位置或状态发生异常变化时，其上的电子标签经过传感器立即感知，并向附近的基础服务网络智能网关即基站发送报警信息，该报警信息经过智能网关上传到监控中心，管理人员经过系统管理平台，就能够在电脑屏幕前，第一时间看到管理对象的状态变化和报警信息，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
系统原理图
基站经过RFID技术接收井盖信号，并经过Ethernet或CDMA通信方式，将信息传送至路灯管理中心信息中心，将前端感应装置编码、编号和位置信息与GIS地图结合，迅速判断被监控对象的位置与状态并进行报警，报警将通知市政部门管理中心及相关人员手持终端，可及时迅速地调动相关工作人员，及时解决故障，消除安全隐患。
系统还可实现信息录入/导出功能、报警显示功能、报警联动功能、卡卡联动功能以及信息查询统计功能，经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。井盖智能管理系统经过将有源RFID标签固定在路灯灯杆的杆体上，经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基站接收到信息后经过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。
北斗智慧物联根据市政井盖管理中心对相关市政井盖的管理需求，经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. 总体方案设计
3.1. 系统架构设计
井盖智能管理系统经过在灯杆上固定安装基站，经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，基站利用RFID技术接收信号信息经过Ethernet或CDMA网络将信息传送至相关管理部门总控/分控中心，将前端感应装置编码、编号和位置信息与GIS地图结合，迅速判断位置与状态并进行报警，报警将通知管理部门报警中心及相关人员手持终端，及时迅速地调动市政部门工作人员，实施联动调度。

城市管理传输示意图
能够管理的对象主要包括：
Ø 市政井盖管理
井盖内置倾斜及振动感应一体的电子标签，井盖状态正常时，电子标签处于休眠状态，当井盖异常开启时，电子标签立即发出报警信号。对于安装有电子标签的井盖，在其被盗走的过程中，系统能够实现实时的定位和跟踪，便于管理人员找回井盖并协助警方抓捕盗窃嫌疑人。
3.2. 系统组成说明
系统整体由感知层、网络层和应用层3个部分组成，北斗智慧物联将重点关注感知层和应用层的业务、产品及服务。因此在此主要对感知层的基站、标签和应用层软件进行简要说明。
Ø 基站
基站是北京北斗智慧物联科技股份有限责任公司开发的智能长距离读写器，是城域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，并经过无线通信网络（CDMA网络）上传至采集服务器，为城域物联网系统提供高精度、实时数据采集。
(1) 独特的防冲撞技术使基站在同一区域一次能接收200张定位卡。即使定位卡快速移动时，数据也能够准确的传输。
Ø 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，一节纽扣电池能够维持定位卡正常工作3年；
(3) 具有防撕报警功能。
(4) 采用高性能锂氩电池适应在户外高低温环境下工作。
Ø 软件系统
软件采用B/S架构设计，采用轻量级的J2EE框架SSH进行开发。井盖智能管理系统软件主界面图如下所示：

井盖智能管理系统主界面
井盖智能管理系统用户管理界面如下图所示：

井盖智能管理系统管理界面

3.3. 系统应用优势
Ø 系统工作在2.4G公共频段；
Ø 系统兼容性强，兼容无线传感器国际标准
Ø 系统采用直序列扩频技术，抗干扰能力强，对同频段内其它设备干扰小；
Ø 系统采用AES加密技术对传输数据进行加密，保证数据传输的可靠和安全；
Ø 基站体积小、带有无线通信模块和蓄电池，因此便于安装，也可尽量减少对现有市政设施的外观影响，必要时基站可采用太阳能取电，实现完全独立安装；
Ø 基站扩展性强，可集成电力线载波、CDMA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；
Ø 标示卡体积小、支持多频点应用（有源/无源结合）、使用寿命长、成本低廉，便于未来大规模推广；
Ø 基站、标示卡发射功率极低，对人体安全；

4. 系统功能
4.1. 软件功能简介
4.1.1. 软件系统结构
软件系统架构图如下：

软件系统架构图
前台网站：用户凭借账号和密码进行登录前台网站，进而使用定位、用户管理等各种功能项。
报警处理子系统：用于进行处理各种报警情况。
短信子系统：负责向相关负责人发送报警短信。
后台管理子系统：进行各种基站、传感器的维护和管理。
数据库：存储系统需求的各种数据。
采集子系统：用于从基站采集数据到数据中心。
4.1.2. 软件系统部署
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，同时数据库还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，用于缓解采集压力。短信服务器当前采用的短信猫的方式。

软件系统部署示意图
4.1.3. 软件系统功能及优势
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，具体功能介绍及显示界面如下所示：
软件的功能如下：
定位显示：实时显示绑定着定位卡的市政设施在地图上的位置。如果市政设施发生了移动，能够显示该市政设置的历史位置及历史移动轨迹。
软件界面示意如下图所示：

定位显示示意图
报警管理：显示当前发生的各种报警，包括井盖非法移动。发生报警时会给相关负责人发送报警短信。

报警信息管理示意图
地图：该地图有缩放、鹰眼、测距等功能，地图的中心点是市政设施管理区域的中心点。

卫星地图示意图
用户管理：显示用户的基本资料，能够修改密码。进行定位卡的管理。进行管理井盖市政设施的管理。进行市政人员、车辆等市政维护资源的管理。

统计报表：包含市政设施统计情况、移动统计情况、报警统计情况等报表。

4.1.4. 井盖管理
井盖感应装置是以有源RFID模块及报警触发器等部分构成，固定安装在井盖壁边缘。有源RFID模块负责射频信号的正常发射，起到随时向市政管理部门“报平安”的作用，也可用于日常市政物资的盘点、清查工作，而报警触发器可设计成行程开关/红外感应等方式，当井盖关闭时开关闭合，井盖感应装置处于深度睡眠状态。当井盖出现非法开启、井盖感应装置被拆卸等状况时，行程开关自动断开，井盖感应装置发出报警信号。总控/分控中心第一时间接收相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，由控制中心经过判断合法性进行解防，或是经授权的工程人员手持终端设备进行解防。
系统基本功能
l 信息录入/导出：输入和导出井盖装置的信息并进行统计报表；
l 报警显示：在地图上显示出现异常的井盖位置并在控制中心进行报警；
l 报警联动：向报警中心报警，并向相关责任人和管理人员的手持终端或手机报警；
l 移动轨迹追踪与位置查询：可实时查询井盖位置与移动路径，以及井盖移动的历史位置与移动轨迹，并显示井盖最终位置信息；
l 卡卡联动，鉴权设置：在工程人员需要移动井盖进行维护时，可经过携带的手持读卡设备或RFID卡匹配授权，可合法打开井盖；
l 信息统计报表：对辖区所有井盖的信息，如维修记录、报警记录等进行统计报表。
5. 产品说明
5.1. TZBS-6019型基站
5.1.1. 产品图片

5.1.2. 产品概述
TZBS-6019型基站是一款长距离有源RFID读写设备，具有识别距离远、灵敏度高、识别速度快、抗干扰能力强等特点，经过支架安装，安装牢固，可用于户外。广泛用于：人员、车辆、资产的定位和跟踪，门禁管理等领域。
TZBS-6019型基站可与监控中心进行双向数据通信，将标识卡的所有信息实时上传到监控中心，为系统提供高精度、实时的数据。TZBS-6019型基站能够增配备用电池，在外部电源断开后仍能维持基站正常工作，提高了基站的工作稳定性。
5.2. TZTF-8027-GH003cN井盖标识卡
5.2.1. 产品图片

5.2.2. 产品概述
TZTF-8027-GH003cN型标识卡（以下简称标识卡）是一种有源主动式标识卡，工作频点在2.4GHz，定时发射自身标识信息。具有识别距离远，功耗低，免维护等特点。标识卡内部含有优良的防冲突机制，适合于多标识卡的应用场合。
标识卡具备物品姿态检测功能，物品被移动或撞击后姿态发生改变能够发出报警信息；可广泛应用于市政资产如井盖、电源箱管理等领域。
外壳采用超声波焊接技术，不能拆卸，外形小巧、结构紧凑、坚固耐用、重量轻，易于携带、安装和使用。防尘防水等级不低于IP67。