基于RFID和WSN的智慧街道井蓋管理方案

2.3.1.報警信息采集

信息采集分為地井信息采集和井蓋信息采集，其簡介如下：

地井信息采集

地井的標識可采用UHF抗金屬標簽，將RFID標簽固定在地井里，該標簽內已寫入井的產權單位、聯系人、電話以及尺寸等信息，并與數據庫建立聯系。

井蓋信息采集

井蓋的標識采用傳感節(jié)點，傳感節(jié)點主要由以下作用：1）作為井蓋的標識，其內部記錄了井蓋的產權單位、聯系人、電話以及尺寸等信息；2）作為傳感采集節(jié)點，其內部集成了傾斜移動傳感器，當井蓋一旦搬動或移動時，傳感節(jié)點將自動發(fā)送報警信息；3）作為WSN無線傳感中的節(jié)點，用于數據的無線傳輸。

傳感節(jié)點內部有唯一的ID號，其按不同區(qū)域、道路和所屬單位進行編號，一旦井蓋被搬動時產生一定傾角，從而觸發(fā)傳感節(jié)點發(fā)送報警信息，后臺根據報警信息及時安排人員處理，避免井蓋被盜。

圖4井蓋報警示意圖

2.3.2.數據傳輸

數據傳輸主要包含三部分，其分別為傳感節(jié)點、中繼傳輸節(jié)點和數據中心。所有井蓋的傳感節(jié)點和數據中心形成WSN無線傳感網，當傳感節(jié)點距離數據中心過遠時，可在兩者之間布置中繼節(jié)點，用于延長無線傳感網的傳輸距離。當井蓋挪動時傳感節(jié)點即時發(fā)出報警信息，通過WSN無線傳感網經報警信息發(fā)送至后臺數據處理中心。

2.3.3.監(jiān)控管理部分

監(jiān)控管理部分實時采集、存儲各監(jiān)控點處理計算機的通行數據，并進行邏輯判斷和處理，完成各種信息的存儲、備份以便稽核人員核查。自動生成各類數據、報警信息的統(tǒng)計報表供查詢和打印，并實時監(jiān)控井蓋的狀態(tài)，將數據存機備查；報警信息處理后以短信的方式發(fā)送給管理人員。監(jiān)控管理配置網絡服務器、管理計算機、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.防盜報警功能

實時監(jiān)控：實時監(jiān)控管道井蓋的開啟情況，采集井蓋開啟和關閉信號后，通過管道內的終端采集節(jié)點上傳報警信息至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據編碼及開閉信號確定井蓋的開啟或關閉狀態(tài)；

遠程查詢：系統(tǒng)定期對下位機及設備進行巡檢，自動診斷井蓋狀態(tài)；

遠程管理：遠程主控布防、撤防，集中管理，安全保密；

通訊方式：采用WSN網絡；

操作簡單：維護人員可以在最短的時間內熟練應用系統(tǒng)軟件；

管理方便：井蓋故障的顯示和存檔，在電子地圖上對轄區(qū)內管道井的各種故障，進行顯示，并自動存儲系統(tǒng)數據庫中；

超大范圍報警：可以實現對大區(qū)域范圍內甚至整個城區(qū)每個井蓋的聯網管理；

高效出警、精確打擊：井蓋防盜監(jiān)控指揮平臺能確?？焖俪鼍?，實現精確打擊的目標，以預防為主，將財產損失減少到最小限度；

性能穩(wěn)定：系統(tǒng)高穩(wěn)定性，保證設備正常運轉；硬件內置看門狗控制器，提高系統(tǒng)的可靠性；

防水防腐：具有防水、防銹、防腐蝕、防泥沙設計。

2.4.2 . WSN無線傳輸功能

WSN由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中被感知井蓋的信息，并將數據發(fā)送給數據管理中心。

2.4.3.后臺決策功能

由計算機數據處理中心、報警通告中心、應用軟件組成?？偪亍⒎挚刂行慕⒃谑屑壓蛥^(qū)縣級城市管理部門或相關行業(yè)單位保衛(wèi)部門，通過計算機接收井蓋監(jiān)控采集終端的報警信息并與電子地圖結合，對各轄區(qū)內所屬的井蓋防盜進行統(tǒng)一指揮調度出警和對工程維護實行授權管理。

2.4.4.報警轉發(fā)功能

后臺數據管理中心處理來自無線傳感網送來的報警信息后，后臺對數據進行處理，處理結果以短信的方式發(fā)送給相關管理人員，相關管理人員及時處理或聯系井蓋的產權單位對井蓋進行更換。

2.4.5. RFID信息識別功能

RFID信息識別功能采用無線電載波通訊技術實現數據交換，可以實現非接觸讀取標簽信息。井蓋管理使用RFID標簽，井蓋的主要信息可以記錄在標簽內。因為每個RFID標簽都具有一個全球唯一的ID號碼，因此RFID標簽是無法被復制和調換的。進行盤點時，無需打開設備外殼就可以使用手持式設備讀取安裝在設備內部的RFID標簽的數據，同時掌握井蓋的主要信息。RFID標簽安裝在設備內部，安全性、保密性更強。因RFID標簽無法被仿制，所以可以及時核對井蓋信息，快速掌握井蓋流失狀態(tài)。

2.4.6報警解除功能

相關管理人員對井蓋進行維護時可以通過手持機識別地井標簽信息，并修改井蓋的標簽信息，修改后通過無線傳感網絡將信息上傳至后臺數據管理中心，后臺數據管理中心直接解除報警提示。

圖6后臺數據管理中心通過手持機發(fā)送信息確定報警解除

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：

設備安裝

首先安裝相關設備，其包括傳感節(jié)點、中繼節(jié)點、數據中心、抗金屬標簽等。

1）傳感節(jié)點采用采用螺釘固定在井蓋底部的中央位置；

2）中繼節(jié)點采用抱桿式安裝，一般安裝在路燈桿上或沿途物體上；

3）數據中心采用抱桿式安裝，安裝在路燈桿或大樓的頂部，或者后臺管理中心中；

4）抗金屬標簽采用粘貼式安裝，緊貼在地井邊緣，距離井蓋底部10-20cm.

井蓋報警

井蓋被挪動，傾斜傳感器被觸發(fā)并發(fā)送報警信號，報警信號通過WSN網絡上傳報警信息給后臺數據處理中心。

后臺處理

后臺數據處理中心接收報警信息，分析信號的編碼和位置，并將具體信息通過發(fā)送至報警中心和相關人員的手機上。

現場勘查

現場工作人員通過手持機掃描地井標簽查詢地井和井蓋的詳細信息，維護后將修改信息寫入標簽，并通過WSN網絡將情況反饋給后臺數據處理中心。