市政井盖智能管理系统

　　1、概述

　　1.1项目背景

　　随着城市化进程的加快，市政公用设施建设发展迅速。电力、通信等部门大都有自己部门管理的井盖，由于城区面积扩大，井盖分布范围广、数量大，导致监管难度大，盗窃井盖的犯罪行为越来越猖獗。据统计，一般城市的井盖年被盗数量占总数量的1%左右，市政管理较好的城市也在0.5%左右。也就是说，一个中型城市一年井盖被盗的数量平均在2000~5000个左右。这些井盖的盗损现象，影响了设施功能的正常发挥，并造成巨大的直接和间接损失。井盖防盗已经成为困扰市政建设的巨大难题。

　　住建部于2013年4月提出了关于进一步加强城市窨井盖安全管理的通知，要求包括城市供水、排水、燃气、热力、房产(物业)、电力、电信、广播电视等部门，实行井盖的数字化管理，实现社会资源有效的监管，确保人民群众人身安全。虽然市政井盖的管理需求是非常明确的，但是目前的井盖管理多为人工巡查，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，对于出现的各种隐患及早发现和排查，是城市街道管理工作的一个重要课题。

　　1.2需求分析

　　市政井盖管理在发展过程中的突出问题主要有：

　　A. 监管区域太广，不能全时段防范到位，效率低，成本大，市政管理人员对市政各监管点的井盖具体情况不能实时掌握，无法针对井盖个体监控，对于井盖的移动不能及时获取最新位置信息，增加了风险发生的几率。

　　B. 管理单位通知产权单位缓慢：由于是凭借经验判断产权单位，监察人员常常无法及时准确地判断遗失井盖的产权单位，造成产权单位确定过程缓慢，耽误了及时修护井盖的时间。

　　C. 产权单位寻找井盖丢失位置缓慢：由于只是依靠监察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准确地找到井盖丢失位置,不能在问题出现的第一时间最大化调动可利用资源进行井盖修护。

　　目前很多地方提出对井盖的管理解决办法主要是三种方式，人防、物防和技术防范。然而这三种方式只能做到井盖的局部监控，无法真正广泛的对所有区域内的井盖进行24小时监控。针对市政井盖监管的几项难题，广州乐儿普公司设计出基于RFID技术的市政井盖智能化管理系统，实现了对井盖的追溯监管，维护道路安全，同时也体现了了市区现代化、高效性、有保证的科学综合管理水平。

　　1.3RFID技术介绍

　　射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification Technology)是成熟于20世纪末，21世纪初的一种非接触式的最新自动识别技术，目前正在全世界的各种行业中得以推广应用。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。

　　 识别工作无须人工干预;

　　 它可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或精确瞄准;

　　 可自由工作在各种恶劣环境下;

　　 可进行高度的数据集成;

　　 由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了极高的安全防护能力。

　　RFID系统一般由读写器(READER)、电子标签(TAG)和中央信息系统三个部分构成。其工作原理也非常简单：读写器通过主动(有源电子标签)或被动(无源电子标签)方式获得电子标签的信号，解码后送至中央信息系统进行有关数据处理。目前市场上无源电子标签占据80%以上份额，而有源电子标签不足20%。

条目	有源电子标签	无源电子标签
电源	自身带电池或外接电源	自身不带电源
工作方式	主动式，可收发信号	被动式，被改写信息
信息	存储量大	存储量小
外观	重量略重和体积略大	重量轻、体积小
距离	中、长距离识别	中、短距离识别
成本	较高	较低

　　在物联网逐步走向成熟的过程中，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身份识别的智能化管理是用物联网技术提升城市管理信息化水平的重要体现。

　　2、系统总体设计

　　2.1系统描述

　　广州乐儿普信息科技有限公司基于目前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、地理信息技术技术、计算机网络技术及其他无线通信技术等物联网相关技术，建立遍布街道井盖管理的智能网络，实现对市政井盖状态的主动感知，实时监控，一旦井盖丢失，立即发送报警信息到后台数据处理中心，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，最大限度的保障相关公共设施安全，优化市政管理效能，创新市政井盖管理模式，完善市政井盖管理流程，促进城市精细化管理水平的提升。

　　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、后台数据处理单元3个部分组成。市政井盖安装内嵌有各种传感器的标识卡，当其姿态、位置或状态发生异常变化时，其上的标识卡通过传感器立即感知，并向附近的信号收发器发送报警信息，信号收发器通过RFID技术接收相关信号，并通过CDMA通信方式，将信息传送至市政管理中心的信息中心，将前端感应装置编码、编号和位置信息与GIS地图结合，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，可及时迅速调动相关工作人员，及时解决故障，消除安全隐患。系统还可实现井盖盘点、定位监控、报警联动、鉴权设置以及对其它路灯、电源箱等市政设施的防盗报警功能。

　　2.3系统特点

　　1)基于RFID非接触快速获取信息，同时RFID标识卡安全性保密性强;

　　2)系统兼容性强，兼容无线传感器国际标准;

　　3)直接监控市政井盖，管理更加及时、准确、有效。可以实现对市政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围更广。

　　4)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、通知并记录，可以有效阻止非法行为的发生。

　　5)不限制城市居民的实际活动，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。

　　6)先进的无线射频技术和无线传感技术，实现监管状态信号的无线传输。

　　7)采用跳频通讯，防止其他外部信号干扰。

　　8)信号收发器扩展性强，可集成电力线载波、CDMA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。

　　9)标识卡体积小、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。

　　10)先进的姿态、振动、位置识别算法，防止误报。

　　11)供电安全：整个系统统一供电，可以外接UPS，保证区域停电时，监控依然有效。

　　12)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。在路段建设数量达到一定规模情况下，建立区域监控中心，同时采用范围较小的和分辨率较低的GIS地图系统降低报警中心的构建成本。

　　 经济性

　　在投资费用许可的情况下，应当充分利用现有的最新技术，最可靠的产品，以使系统在尽可能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。该系统的易维护性主要针对以下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、系统详细功能

　　井盖标识卡是由有源RFID模块、感应装置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，起到实时向市政管理部门“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、井盖标识卡被拆卸等状况时，该装置检测到加速度状态变化同时发射信号时间发生改变，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。井盖卡可以自动唤醒和休眠，通过多级时间管理设置可实现唤醒功能，既保证了井盖射频卡的低功耗睡眠，又保证了对报警状态的快速转换。

　　3.1井盖盘点

　　RFID标识卡作为井盖的标识，其内部都有唯一的ID号，并且其按不同区域、道路记录了井盖的产权单位、联系人、电话等信息，方便管理部门的信息采集及情况处理。因RFID标识卡无法被仿制，所以可以及时盘点井盖并核对井盖信息，快速掌握井盖流失状态。

　　3.2定位监控

　　系统可实时监测市政井盖的各种状态信息，通过结合系统直观的市政平面图，可实时查看井盖在所辖区内的位置和基本属性信息，并对各辖区内所属的井盖防盗进行统一指挥调度出警和工程维护。

　　3.3防盗报警

　　系统可预先设定报警规则，对市政井盖的异常情况进行紧急报警。安装在市政井盖的标识卡内置倾斜及振动感应，当井盖状态正常时，标识卡处于休眠状态，当井盖异常开启时，标识卡立即发出报警信号，通知相关负责部门采取措施。

　　3.4报警联动

　　发生异常情况向报警中心报警后，同时还会向相关责任人和管理人员的手机等客户端发送报警信息。

　　3.5鉴权设置

　　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或者监管中心进行匹配解防。

　　3.6扩展领域

　　 街道资产管理

　　 交通设施管理

　　 通信设施管理

　　 电力设施管理

　　4、智能终端介绍

　　4.1BWTF-5032井盖标识卡

　　产品概述：

　　BWTF-5032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433MHz，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可以发出报警信息，可广泛应用于市政资产如井盖、电源箱管理等领域。

　　井盖卡优势：

　　(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，安装的电池可以维持井盖卡正常工作3年;

　　(3) 采用有源RFID技术，数据自动发送，无需唤醒机制;

　　(4) 井盖卡支持激活和休眠模式;

　　(5) RFID和传感技术的完美结合。标识卡采用加速度传感器实现倾角、震动的检测;

　　(6) 支持双频工作，具有低频唤醒功能;

　　(7) 具有防拆报警功能;

　　(8) 采用高性能锂氩电池适应在户外高低温环境下工作。

　　主要技术参数：

　　 工作频率:433MHz

　　 发射功率:20dBm

　　 工作温度:-30℃～60℃

　　 识别距离:全向天线500米(空气中无遮挡)

　　全向天线300米(标识卡位于井盖下)

　　 工作电压:DC：3.0V

　　 工作电流:最大工作电流125mA,待机电流小于10uA

　　 平均相对湿度:≤95%(+25℃)

　　 大气压力:80kPa～106kPa

　　 防护等级:IP67

　　4.2BWBS-5024信号收发器

　　产品概述：

　　BWBS-5024型信号收发器是一款长距离有源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，通过支架牢固安装，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。BWBS-5024型信号收发器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。BWBS-5024型信号收发器可以增配备用电池，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。

　　信号收发器优势：

　　(1) 安装灵活方便，不影响周围环境。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，最大程度保护周围环境不受破坏。

　　(2) 信号收发器与采集服务器之间具有双向移动数据通信功能，支持CDMA接口。

　　(3) 信号收发器实现了RFID技术和移动通信技术的融合。

　　(4) 信号收发器支持后备电池供电。

　　(5) 独特的防冲撞技术使信号收发器在同一区域一次能接收300张定位卡。即使井盖卡快速移动，数据也可以准确的传输。

　　主要技术参数：

　　 工作频率:433MHz

　　 识别距离:全向天线2km(无遮挡环境)

　　全向天线300m(标识卡位于井盖下)

　　 识别角度:全向

　　 增益:全向天线3dBi

　　 安全性:加密算法与匹配机制，防止链路侦测和破解环境适应能力:防水防冲击设计，满足工业环境要求，防护等级不低于IP67。

　　 接收灵敏度:>-148dBm

　　 接口标准:CDMA 1x

　　 位移速度:0-180km/h

　　 电源标准:DC：12V 800mA

　　 后备电池:5000 mAh

　　 并发识别数:同时识别500张及以上标识卡

　　 误读率:≤0.01%

　　 外形尺寸:260×180×60(mm)

　　 外壳材质:工程塑料ABS

　　5、系统管理软件

　　5.1 系统管理软件介绍

　　市政井盖管理系统是广州乐儿普公司针对政府相关职能部门和行业用户设计的一款管理软件。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城市内市政部件管理、公共资产管理等领域，为相关政府部门、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：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：进行各种信号收发器、标识卡的维护和管理。

　　 数据库：存储系统需求的各种数据。

　　 采集子系统：用于从信号收发器采集数据到数据中心。

　　5.2系统管理软件主要特点

　　整个应用平台主要实现产品定位查询和报警功能。软件采用B/S架构设计，采用轻量级J2EE框架SSH进行开发，城市市政管理平台主要有以下特点：

　　 实用性：满足用户现实需要，解决实际问题，做细核心功能，兼顾辅助功能，实现快捷、可靠地部署和使用，并节省投资。

　　 易用性：各项功能一目了然，满足用户的使用习惯，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，结构化程度高，扩展性、升级性好，符合未来发展趋势。

　　 稳定性：系统从底层数据库到功能层经过严格测试，数据库稳定，功能顺畅，能在不同的硬件环境中长期平稳运行。

　　 安全性：系统能有效防止外部各种病毒的攻击，内部数据具有多种备份方式，通过权限控制，具有严格、细致的访问控制，保证内部数据安全。

　　5.3系统管理软件系统部署

　　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。短信服务器目前采用的是短信猫的方式。

　　5.4系统管理软件主要功能

　　5.4.1定位显示

　　实时显示绑定标识卡的市政井盖在地图上的位置。如果市政井盖发生了移动，可以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

　　显示当前井盖发生的各种报警，包括井盖的非法移动，可以实现对大区域范围内甚至整个城区每个井盖的联网管理。发生报警时会给相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;

　　 工作人员抵达现场后，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、测距等功能，地图的中心点是市政设施管理区域的中心点。

　　5.4.4用户管理

　　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;

　　 显示用户的基本资料，可以修改密码;

　　 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：包含市政设施统计情况、移动统计情况、报警统计情况等报表。

　　5.4.5统计报表

　　包含市政井盖统计情况、移动统计情况、报警统计情况等报表。

　　5.5软件运行配置环境

　　5.5.1软件环境

　　 服务端

　　 支持的操作系统：相当于WindowsServer2003标准版、RedHat Enterprise 6、CentOS6.2。

　　 支持的数据库：oracle 10g/11g、Altibase 6.1.1.0。

　　 客户端

　　 支持的操作系统：Windows XP Professional SP3及以上版本。

　　 支持的Web浏览器：Internet Explorer 6.0以上及Internet Explorer 9.0以下版本

　　5.5.2硬件环境

　　 服务器性能配置基本要求

　　 CPU：双核处理器

　　 内存：≥8GBECC DDR3 1066MHz(2G*2配置)，最大支持≥8个内存插槽

　　 硬盘：≥500G

　　 网卡：主板集成双千兆自适应网卡，支持网络唤醒、网络冗余、负载均衡等网络特性。

　　 客户端的计算机性能要求

　　 CPU：Intel P4 2.0G Hz或以上，建议使用双核

　　 内存：2GB内存或以上

　　 硬盘：120G或以上

　　6、安装施工

　　6.1材料标准

　　 对各种型材与铁件的材质、规格、型号、外观检查，符合项目设计规定。

　　 对工程中使用的线缆规格、型号的核对，符合设计规定，电缆所附标志、标识卡内容齐全、清晰，对线缆特性进行测试，并具有产品合格证。

　　 天线采用屏蔽较好的聚氯乙烯外护套的同轴电缆，并具有产品合格证。

　　 对设备进行检查，外观、型号应符合设计规定，并具有产品合格证。

　　6.2主要机具

　　 施工工具：手电钻、克丝钳、一字改锥、十字改锥、电工刀、尖嘴钳、扁口钳、剥线钳、水平尺、万用表、兆欧表、升降车(或临时搭架子、脚扣)、工具袋等。

　　 校验仪器：场强仪、信号发生器、测试卡等。

　　6.3作业条件

　　 信号收发器支架符合设计要求。

　　 立杆尺寸均应符合信号收发器设计要求。

　　 设备间应提供可靠的施工电源和接地装置。

　　6.4操作工艺

　　6.4.1信号收发器安装方式

　　首先在灯杆高6米左右的地方打个圆形孔方便带保护套的电线、电缆穿入孔洞内，使电源线与下面的电池盒电源连接。将装配好的BWBS-5024型信号收发器用抱箍固定在相应高度的地方，固定牢固，连接电源，打开开关后检查各个指示灯是否正常工作。

　　在信号收发器正常工作后，根据需要调整信号收发器方向以及定向天线的方向，确定最佳的效果后，再螺丝工具紧固各个连接处，保证固定牢固;具体安装如下图所示：

　　 垂直状态(信号收发器和天线未旋转角度)

　　 调整状态(信号收发器和天线各旋转45°)

　　6.4.2井盖卡安装方式

　　下图产品为标识卡外壳，其中电池盒可拆卸更换电池。标识卡外壳与电池盒通过4颗M4螺钉固定，壳体之间各留有一个直径22mm的孔，用于连接电池和转接板，以及烧程序，孔周边通过防水圈进行防水处理。标识卡外壳预留4个沉头螺丝孔，用于螺丝固定标识卡的场合使用。标识卡外壳底面采用粗饰纹处理，增加与云石胶的粘接强度，并设计若干筋位，用于云石胶固定时增大接触面积。井盖下的安装方式为云石胶粘贴井盖固定以及螺丝固定的方式。标识卡施工安装后，支持现场更新程序。

　　7、售后服务

　　7.1系统维护

　　系统维护主要是保障系统的正常运行，包括日常维护、故障恢复两部分。

　　 日常维护包括：

　　 定时备份数据;

　　 系统用户疑问解答;

　　 维护终端。

　　 故障恢复包括：

　　 由于网络原因引起的系统通信故障;

　　 由于终端设备损坏导致功能性障碍;

　　 由于标识卡损坏导致不能识别设施。

　　7.2系统完善

　　系统的软件在使用过程中将会定期进行升级，为满足用户不同阶段的需求，系统的软件结构预留了升级接口。系统优越的延展特性使得系统更容易满足不同用户的需求。

　　7.3售后服务

　　1、保修期内售后服务规范(针对广州乐儿普公司提供的硬件与网络环境等)

　　(1) 保修时间：12个月。

　　(2) 热线支持与远程技术服务：

　　提供7×24小时技术支持与服务，联络广州乐儿普公司指派的客户代表工程师。

　　设备出现故障时在2小时内对客户所提出的维修要求做出响应，在广州市区对关键部件在4小时内到达现场，保证48小时内解决问题(以报修时间算起)。

　　对于8小时解决不了的问题，提供备用设备。承诺备品备件的响应时间小于24小时。

　　2、保修期过后的设备维护

　　对于广州乐儿普公司提供的设备，在保修期后，广州乐儿普公司仍将提供服务，对不涉及现场服务或设备更换的服务项目，免费提供。对于其他各项服务，广州乐儿普公司将合理收费。收费项目将根据所提供服务的优先级、技术难度、人员、时间、更换设备和客户要求视具体情况而定。