王玉兵

摘 要

近年來，大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展更先進(jìn)、成熟，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用場景越來越多，在窨井遠(yuǎn)程檢測平臺系統(tǒng)的設(shè)計中，具有重要的應(yīng)用價值。通過基于NB-IOT通信的窨井智能監(jiān)測終端，通過物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)窨井內(nèi)液位及窨井蓋狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。本文從系統(tǒng)架構(gòu)、遠(yuǎn)程檢測平臺、實(shí)踐應(yīng)用等方面，就如何實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下窨井全方位遠(yuǎn)程監(jiān)測，做了如下具體闡述，供大家探討。

關(guān)鍵詞

物聯(lián)網(wǎng);系統(tǒng)架構(gòu);窨井;遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺

中圖分類號： TP277 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 03

Abstract

With the development of Internet of things technology， there are more and more application scenarios of Internet of things equipment， which has important application value in the design of remote inspection platform system of inspection well. Through the intelligent inspection well monitoring terminal based on nb-iot communication， and through the Internet of things and cloud service technology， the remote monitoring of the liquid level and inspection well cover status in the inspection well is realized. In this paper， from the system architecture， remote detection platform， practical application and other aspects， how to realize the all-round remote monitoring of inspection well under the Internet of things technology is described in detail as follows for everyone to discuss.

Key word

IOT;Framework; Inspection Shaft; Remote monitoring platform

0 前言

馬路上的窨井蓋各式各樣，歸屬十幾家不同的管理單位，窨井蓋丟失、破損、窨井溢水等不能及時處理導(dǎo)致的傷人事件層出不窮。窨井智能監(jiān)測終端采用當(dāng)前最為流行的NB-IOT物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，具有功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、防水等級高、使用壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于城市窨井監(jiān)測領(lǐng)域，適于正在快速向精細(xì)化、網(wǎng)格化方向發(fā)展的城市管理和市政管理。本文主要從物聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)備的應(yīng)用，通過檢測平臺體系組成、平臺開發(fā)等方面，闡述了窨井遠(yuǎn)程檢測平臺的設(shè)計思路。通過物聯(lián)網(wǎng)智能終端及遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺的開發(fā)應(yīng)用，及時實(shí)現(xiàn)告警數(shù)據(jù)實(shí)時狀態(tài)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，有力地提高了窨井液位及狀態(tài)的遠(yuǎn)程檢測效率和水平。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于NB通信技術(shù)的終端設(shè)備，通過運(yùn)營商搭建的N-IOT網(wǎng)絡(luò)，組建了多層架構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)從物聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集到各類型可視化數(shù)據(jù)的狀態(tài)呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對窨井全量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)視。如圖1所示，是基于NB-IOT技術(shù)下窨井遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)測體系平臺的架構(gòu)更加成熟，對窨井液位及窨井蓋的狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測更加有效。

1.1 架構(gòu)體系

在窨井遠(yuǎn)程監(jiān)測體系架構(gòu)中，基于NB-IOT技術(shù)，從窨井智能終端設(shè)備層采集數(shù)據(jù)，通過運(yùn)營商的NB網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時反饋窨井內(nèi)液位及窨井蓋狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對窨井的全方位遠(yuǎn)程監(jiān)測。整個系統(tǒng)構(gòu)架由五部分組成，其中運(yùn)營商的NB網(wǎng)絡(luò)是遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺的的最主要的組成，是NB智能終端設(shè)備與平臺應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的通道;通過集成在終端內(nèi)的NB卡的網(wǎng)絡(luò)適配器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并具備對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析處理的能力，并生成所需監(jiān)測的類型數(shù)據(jù);平臺數(shù)據(jù)庫應(yīng)用層與智能終端設(shè)備層相連接，根據(jù)終端設(shè)備設(shè)置的發(fā)送頻率獲取窨井液位及窨井蓋狀態(tài)的全量數(shù)據(jù)，形成窨井全量監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。因此，得益于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及NB智能終端的開發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了快速有效的遠(yuǎn)程監(jiān)測，管理人員可以使用手機(jī)APP、電腦等設(shè)備，即可實(shí)時獲取窨井內(nèi)液位及窨井蓋的狀態(tài)，提高了人均效能，降低了維護(hù)成本。

（1）智能終端設(shè)備層，基于低功耗的智能終端，采集窨井的液位數(shù)據(jù)信息、井蓋狀態(tài)信息，通過安全、高速、泛在的NB網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，為遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺的建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

（2）信息傳輸層，利用運(yùn)營搭建的高速、安全、穩(wěn)定的NB-Iot網(wǎng)絡(luò)，為各個子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。

（3）平臺支撐層，包括基礎(chǔ)能力組件和平臺數(shù)據(jù)中心。通過在中心機(jī)房設(shè)立服務(wù)器，申請固定IP公網(wǎng)或開通云資源后，打通智能終端與平臺支撐層的數(shù)據(jù)鏈路，完成數(shù)據(jù)的存儲、分析、研判、反饋，支撐層在物聯(lián)網(wǎng)終端遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺起著承上啟下的核心作用，是平臺開發(fā)的核心組件。

（4）平臺應(yīng)用層，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)類型的需求，結(jié)合終端設(shè)備的功能，設(shè)定呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)計應(yīng)用。

（5）大數(shù)據(jù)可視化平臺（平臺展示層），是整個遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺面向使用者的人機(jī)交互界面展現(xiàn)。

1.2 數(shù)據(jù)協(xié)議

采用廠商的智能監(jiān)控終端接入標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，支持PC后臺和手機(jī)APP等多種終端進(jìn)行系統(tǒng)管理和使用，系統(tǒng)整體基于B/S架構(gòu)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)web service方式對外開放，集成地圖API、短信提醒等第三方外部接口，支持遠(yuǎn)程設(shè)參、異常告警、地圖顯示、分級權(quán)限管理、安全管理、報表統(tǒng)計等各大主要功能。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺

遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺主要由人員角色定義、管網(wǎng)監(jiān)測、運(yùn)維管理、檔案管理、防汛管理、系統(tǒng)管理幾個主要部分組成。

（1）角色定義。在遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺，主要是對使用人員的權(quán)限進(jìn)行分配，如系統(tǒng)運(yùn)維人員，負(fù)責(zé)對本系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)及配置。普通員工，可以查看并修改員工私有的系統(tǒng)功能及信息和查看公共功能。部門領(lǐng)導(dǎo)，可以對部門其他員工進(jìn)行管理，并可以查看和管理系統(tǒng)的核心功能和公共功能。

（2）管網(wǎng)監(jiān)測。主要監(jiān)測的數(shù)據(jù)有設(shè)備心跳、監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)分析、液位告警管理、井蓋狀態(tài)告警管理、淤積監(jiān)控淤積告警管理，告警類信息通過平臺彈窗提示、短信通知、語音通知等及時提醒關(guān)注人員，確保了信息反饋的實(shí)效性。

（3）運(yùn)維管理。設(shè)置運(yùn)維、養(yǎng)護(hù)、工單管理相關(guān)的規(guī)則。

（4）檔案管理。設(shè)置臺賬信息、圖紙信息等相關(guān)數(shù)據(jù)。

（5）防汛管理。主要是應(yīng)急資源管理、應(yīng)急預(yù)案、總結(jié)評估等相關(guān)數(shù)據(jù)。

（6）系統(tǒng)管理。主要是基礎(chǔ)信息管理、設(shè)備信息管理等相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 實(shí)踐應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)的窨井遠(yuǎn)程監(jiān)測智能終端設(shè)備愈發(fā)功能多樣性、更加穩(wěn)定，極大的提高了遠(yuǎn)程監(jiān)測能力水平。遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)平臺主要有以下幾點(diǎn)實(shí)踐應(yīng)用。

3.1 日常窨井狀態(tài)監(jiān)測

窨井液位智能監(jiān)測終端主要由低功耗液位采集器和高精度液位傳感器以及兩級水浸電極組成。利用兩級水浸電極對窨井水位進(jìn)行分區(qū)管理，分別為溢出危險區(qū)域、危險水位區(qū)域、警戒水位區(qū)域、安全水位區(qū)域，并采用高精度液位傳感器對窨井水位進(jìn)行精確測量。利用兩級水浸電極對采集時間間隔和上報頻率進(jìn)行智能化管理，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約電量和窨井液位重要程度進(jìn)行篩選的目的。其標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置如下：在安全水位區(qū)域：1小時采集一次數(shù)據(jù)，6小時發(fā)送一次數(shù)據(jù);在危險水位區(qū)域，10分鐘采集一次數(shù)據(jù)，10分鐘上傳一次數(shù)據(jù);溢出危險水位區(qū)域：2分鐘采集一次數(shù)據(jù)，2分鐘上傳一次數(shù)據(jù)，并且采集時間間隔和上報時間間隔可以遠(yuǎn)程設(shè)置。安裝方式如圖2。

窨井井蓋開關(guān)狀態(tài)智能監(jiān)測終端的主要功能是監(jiān)測各種窨井井蓋的“打開”與“關(guān)閉”狀態(tài)，支持每天“心跳”的上報，其心跳周期可以遠(yuǎn)程設(shè)置。監(jiān)測終端安裝在窨井側(cè)壁，當(dāng)窨井蓋閉合時，傳感器觸頭被下壓（30秒后），傳感器處于休眠狀態(tài)。

當(dāng)窨井蓋移動或開啟，傳感器被壓縮的觸頭，將會受彈力回復(fù)，此時傳感器得知井蓋開關(guān)狀態(tài)變化，隨即通NB-IOT無線網(wǎng)絡(luò)，向后臺服務(wù)器發(fā)送報警信息。

當(dāng)窨井水位深度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值或者窨井井蓋被開啟以及管道的淤積狀態(tài)達(dá)到系統(tǒng)預(yù)設(shè)的報警閥值時，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生報警信息，并通知相關(guān)人員處理。在地圖上能夠查看報警的地點(diǎn)以及具體的報警信息。

3.2 日常維護(hù)

（1）防止在窨井維護(hù)清淤時損壞智能終端。

（2）水位底部的液位計的探頭部分要定期清理、維護(hù)（1次/年），必要時進(jìn)行更換。

（3）水浸電極處如有垃圾纏繞，需要及時清理。

（4）低電壓報警時，需及時更換電池。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)備的類型多樣化、更加穩(wěn)定成熟，在社會各個領(lǐng)域會應(yīng)用的更加廣泛，更加深入。其中，窨井液位監(jiān)測及窨井蓋狀態(tài)監(jiān)測的智能終端設(shè)備在窨井遠(yuǎn)程檢測平臺系統(tǒng)中的實(shí)踐應(yīng)用，有力解決了廣泛分布的窨井無法實(shí)時監(jiān)測狀態(tài)的情況，解決了運(yùn)營管理單位的維護(hù)成本，減少了因窨井蓋破損、丟失等發(fā)生的人員傷亡和財產(chǎn)損失，提高了社會安全感和公眾對于市政管理的信心。

參考文獻(xiàn)

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