基于RFID和WSN的智慧街道井蓋管理方案

2.3.1.報(bào)警信息采集

信息采集分為地井信息采集和井蓋信息采集，其簡(jiǎn)介如下：

地井信息采集

地井的標(biāo)識(shí)可采用UHF抗金屬標(biāo)簽，將RFID標(biāo)簽固定在地井里，該標(biāo)簽內(nèi)已寫(xiě)入井的產(chǎn)權(quán)單位、聯(lián)系人、電話以及尺寸等信息，并與數(shù)據(jù)庫(kù)建立聯(lián)系。

井蓋信息采集

井蓋的標(biāo)識(shí)采用傳感節(jié)點(diǎn)，傳感節(jié)點(diǎn)主要由以下作用：1）作為井蓋的標(biāo)識(shí)，其內(nèi)部記錄了井蓋的產(chǎn)權(quán)單位、聯(lián)系人、電話以及尺寸等信息；2）作為傳感采集節(jié)點(diǎn)，其內(nèi)部集成了傾斜移動(dòng)傳感器，當(dāng)井蓋一旦搬動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，傳感節(jié)點(diǎn)將自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息；3）作為WSN無(wú)線傳感中的節(jié)點(diǎn)，用于數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。

傳感節(jié)點(diǎn)內(nèi)部有唯一的ID號(hào)，其按不同區(qū)域、道路和所屬單位進(jìn)行編號(hào)，一旦井蓋被搬動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一定傾角，從而觸發(fā)傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)警信息，后臺(tái)根據(jù)報(bào)警信息及時(shí)安排人員處理，避免井蓋被盜。

圖4井蓋報(bào)警示意圖

2.3.2.數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸主要包含三部分，其分別為傳感節(jié)點(diǎn)、中繼傳輸節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心。所有井蓋的傳感節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心形成WSN無(wú)線傳感網(wǎng)，當(dāng)傳感節(jié)點(diǎn)距離數(shù)據(jù)中心過(guò)遠(yuǎn)時(shí)，可在兩者之間布置中繼節(jié)點(diǎn)，用于延長(zhǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)的傳輸距離。當(dāng)井蓋挪動(dòng)時(shí)傳感節(jié)點(diǎn)即時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，通過(guò)WSN無(wú)線傳感網(wǎng)經(jīng)報(bào)警信息發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心。

2.3.3.監(jiān)控管理部分

監(jiān)控管理部分實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)各監(jiān)控點(diǎn)處理計(jì)算機(jī)的通行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行邏輯判斷和處理，完成各種信息的存儲(chǔ)、備份以便稽核人員核查。自動(dòng)生成各類(lèi)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息的統(tǒng)計(jì)報(bào)表供查詢和打印，并實(shí)時(shí)監(jiān)控井蓋的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)存機(jī)備查；報(bào)警信息處理后以短信的方式發(fā)送給管理人員。監(jiān)控管理配置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、管理計(jì)算機(jī)、不間斷電源、系統(tǒng)軟件。

2.4.系統(tǒng)功能介紹

圖5智慧街道井蓋管理系統(tǒng)

2.4.1.防盜報(bào)警功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)控管道井蓋的開(kāi)啟情況，采集井蓋開(kāi)啟和關(guān)閉信號(hào)后，通過(guò)管道內(nèi)的終端采集節(jié)點(diǎn)上傳報(bào)警信息至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)編碼及開(kāi)閉信號(hào)確定井蓋的開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)；

遠(yuǎn)程查詢：系統(tǒng)定期對(duì)下位機(jī)及設(shè)備進(jìn)行巡檢，自動(dòng)診斷井蓋狀態(tài)；

遠(yuǎn)程管理：遠(yuǎn)程主控布防、撤防，集中管理，安全保密；

通訊方式：采用WSN網(wǎng)絡(luò)；

操作簡(jiǎn)單：維護(hù)人員可以在最短的時(shí)間內(nèi)熟練應(yīng)用系統(tǒng)軟件；

管理方便：井蓋故障的顯示和存檔，在電子地圖上對(duì)轄區(qū)內(nèi)管道井的各種故障，進(jìn)行顯示，并自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中；

超大范圍報(bào)警：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大區(qū)域范圍內(nèi)甚至整個(gè)城區(qū)每個(gè)井蓋的聯(lián)網(wǎng)管理；

高效出警、精確打擊：井蓋防盜監(jiān)控指揮平臺(tái)能確?？焖俪鼍?，實(shí)現(xiàn)精確打擊的目標(biāo)，以預(yù)防為主，將財(cái)產(chǎn)損失減少到最小限度；

性能穩(wěn)定：系統(tǒng)高穩(wěn)定性，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)；硬件內(nèi)置看門(mén)狗控制器，提高系統(tǒng)的可靠性；

防水防腐：具有防水、防銹、防腐蝕、防泥沙設(shè)計(jì)。

2.4.2 . WSN無(wú)線傳輸功能

WSN由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知井蓋的信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)管理中心。

2.4.3.后臺(tái)決策功能

由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理中心、報(bào)警通告中心、應(yīng)用軟件組成?？偪?、分控中心建立在市級(jí)和區(qū)縣級(jí)城市管理部門(mén)或相關(guān)行業(yè)單位保衛(wèi)部門(mén)，通過(guò)計(jì)算機(jī)接收井蓋監(jiān)控采集終端的報(bào)警信息并與電子地圖結(jié)合，對(duì)各轄區(qū)內(nèi)所屬的井蓋防盜進(jìn)行統(tǒng)一指揮調(diào)度出警和對(duì)工程維護(hù)實(shí)行授權(quán)管理。

2.4.4.報(bào)警轉(zhuǎn)發(fā)功能

后臺(tái)數(shù)據(jù)管理中心處理來(lái)自無(wú)線傳感網(wǎng)送來(lái)的報(bào)警信息后，后臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果以短信的方式發(fā)送給相關(guān)管理人員，相關(guān)管理人員及時(shí)處理或聯(lián)系井蓋的產(chǎn)權(quán)單位對(duì)井蓋進(jìn)行更換。

2.4.5. RFID信息識(shí)別功能

RFID信息識(shí)別功能采用無(wú)線電載波通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，可以實(shí)現(xiàn)非接觸讀取標(biāo)簽信息。井蓋管理使用RFID標(biāo)簽，井蓋的主要信息可以記錄在標(biāo)簽內(nèi)。因?yàn)槊總€(gè)RFID標(biāo)簽都具有一個(gè)全球唯一的ID號(hào)碼，因此RFID標(biāo)簽是無(wú)法被復(fù)制和調(diào)換的。進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)時(shí)，無(wú)需打開(kāi)設(shè)備外殼就可以使用手持式設(shè)備讀取安裝在設(shè)備內(nèi)部的RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，同時(shí)掌握井蓋的主要信息。RFID標(biāo)簽安裝在設(shè)備內(nèi)部，安全性、保密性更強(qiáng)。因RFID標(biāo)簽無(wú)法被仿制，所以可以及時(shí)核對(duì)井蓋信息，快速掌握井蓋流失狀態(tài)。

2.4.6報(bào)警解除功能

相關(guān)管理人員對(duì)井蓋進(jìn)行維護(hù)時(shí)可以通過(guò)手持機(jī)識(shí)別地井標(biāo)簽信息，并修改井蓋的標(biāo)簽信息，修改后通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)將信息上傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)管理中心，后臺(tái)數(shù)據(jù)管理中心直接解除報(bào)警提示。

圖6后臺(tái)數(shù)據(jù)管理中心通過(guò)手持機(jī)發(fā)送信息確定報(bào)警解除

2.5.系統(tǒng)工作流程

智慧街道井蓋管理系統(tǒng)工作流程如下：

設(shè)備安裝

首先安裝相關(guān)設(shè)備，其包括傳感節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)中心、抗金屬標(biāo)簽等。

1）傳感節(jié)點(diǎn)采用采用螺釘固定在井蓋底部的中央位置；

2）中繼節(jié)點(diǎn)采用抱桿式安裝，一般安裝在路燈桿上或沿途物體上；

3）數(shù)據(jù)中心采用抱桿式安裝，安裝在路燈桿或大樓的頂部，或者后臺(tái)管理中心中；

4）抗金屬標(biāo)簽采用粘貼式安裝，緊貼在地井邊緣，距離井蓋底部10-20cm.

井蓋報(bào)警

井蓋被挪動(dòng)，傾斜傳感器被觸發(fā)并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)通過(guò)WSN網(wǎng)絡(luò)上傳報(bào)警信息給后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心。

后臺(tái)處理

后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心接收?qǐng)?bào)警信息，分析信號(hào)的編碼和位置，并將具體信息通過(guò)發(fā)送至報(bào)警中心和相關(guān)人員的手機(jī)上。

現(xiàn)場(chǎng)勘查

現(xiàn)場(chǎng)工作人員通過(guò)手持機(jī)掃描地井標(biāo)簽查詢地井和井蓋的詳細(xì)信息，維護(hù)后將修改信息寫(xiě)入標(biāo)簽，并通過(guò)WSN網(wǎng)絡(luò)將情況反饋給后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心。