基于RFID和WSN的智慧街道井蓋管理方案

1.系統(tǒng)概述

1.1.系統(tǒng)背景

隨著城市化進(jìn)程的加快，市政公用設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速。電力、通信等部門的線纜大都采取地埋方式，通過井蓋進(jìn)行日常維護(hù)，這給不法分子提供可乘之機(jī)，撬開井蓋盜竊電纜。由于城區(qū)面積擴(kuò)大，井蓋分布范圍廣、數(shù)量大，導(dǎo)致監(jiān)管難度大，通過井蓋盜竊線纜的犯罪行為越來越猖獗。這些盜損行為，影響了設(shè)施功能的正常發(fā)揮，并造成巨大的直接和間接損失。井蓋線纜防盜已經(jīng)成為困擾市政建設(shè)的巨大難題。

目前的井蓋管理多為人工巡查，維護(hù)、防盜、排查補(bǔ)救工作效率不高，如何確保井蓋設(shè)施能夠及時進(jìn)行維護(hù)，對于出現(xiàn)的各種隱患及早發(fā)現(xiàn)和排查，是城市街道管理工作的一個重要課題。

智慧街道井蓋管理系統(tǒng)依托先進(jìn)的RFID設(shè)備、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)技術(shù)，建立遍布街道井蓋管理的智能網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)井蓋非正常狀態(tài)下開啟報警，最大限度的保障相關(guān)公共設(shè)施安全。

圖1街道旁丟失井蓋的地井

1.2.現(xiàn)狀與分析

隨著城市各項(xiàng)功能日益完善，井蓋也像巨大機(jī)器上的螺絲釘一樣鑲嵌在城市的各條街道。這些井蓋分屬市政、通訊、燃?xì)狻崃?、電力、交管等多個行業(yè)部門，權(quán)屬復(fù)雜，管理難度大。其中電力、通訊線纜井蓋占相當(dāng)大的部分。

井蓋的被盜、缺失損壞，主要造成兩方面的影響：1）給行人和車輛帶來安全隱患，變成馬路殺手；2）通過井蓋入口盜竊地下電線纜，影響供電和通訊。

偷盜井蓋和盜竊地下線纜已成為當(dāng)前影響我國市政建設(shè)、電力、通訊安全的一個突出問題。目前所能有的解決辦法一是人防，二是物防，三是技防。

人防

人防的困難主要是監(jiān)管區(qū)域太廣，不能24小時全時段防范到位，效率低，成本大。

物防

物防具有局限性，成本過高，防范有限。

技防

技術(shù)防范的問題是成本過高，其防盜成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出井蓋本身的實(shí)際成本和損失被盜的成本，要實(shí)現(xiàn)對大區(qū)域井蓋監(jiān)控和線纜防范就更加困難。

目前可以說在中國安防業(yè)沒有任何一個企業(yè)單位和科研院所能真正從技術(shù)上解決井蓋防盜和大面積監(jiān)管問題。即使目前很多地方提出的數(shù)字城管中對井蓋的管理也只能做到井蓋的分區(qū)數(shù)字戶籍和視頻監(jiān)控，無法真正大區(qū)域?qū)λ袇^(qū)域內(nèi)的井蓋24小時監(jiān)控。

RFID技術(shù)和WSN技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，給城市井蓋管理帶來了很多可管理性。智慧街道井蓋管理方案，利用RFID技術(shù)和WSN技術(shù)的特性，來實(shí)現(xiàn)對井蓋的追溯監(jiān)管，維護(hù)道路和地井安全，一旦井蓋丟失，立即發(fā)送報警信息到后臺數(shù)據(jù)處理中心，后臺通過短信方式將報警信息發(fā)送給維護(hù)人員，維護(hù)人員只需掃描電子標(biāo)簽，可立即識別出產(chǎn)權(quán)單位，在最短時間內(nèi)補(bǔ)裝井蓋。

2.系統(tǒng)介紹

2.1.系統(tǒng)原理

在井蓋上安裝集成傾斜傳感器的從傳感節(jié)點(diǎn)，井蓋挪動后傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)出報警信息，報警信息通過傳感節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心形成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)管理中心，后臺數(shù)據(jù)管理中心收到報警信息后以短信的方式發(fā)送到相關(guān)管理人員的手機(jī)，相關(guān)管理人員核實(shí)信息并進(jìn)行現(xiàn)場處理，問題解決后通過WSN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息返回后臺數(shù)據(jù)管理中心，后臺管理中心解決報警信息，如果問題沒有解決相關(guān)管理人員會聯(lián)系井蓋的產(chǎn)權(quán)單位，在最短時間內(nèi)補(bǔ)裝井蓋。地井邊緣安裝抗金屬標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)可存儲井蓋和地井的詳細(xì)信息，現(xiàn)場工作人員可以通過手持機(jī)掃描標(biāo)簽知道地井和井蓋的產(chǎn)權(quán)單位和詳細(xì)信息，便于井蓋的及時更換；通過手持機(jī)對井蓋進(jìn)行非接觸盤點(diǎn)；通過手持機(jī)向后臺數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送解除告警信息。

圖2智慧街道井蓋管理工作原理圖

2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智慧街道井蓋管理系統(tǒng)主要包括觸發(fā)報警單元、信息無線傳輸單元、后臺數(shù)據(jù)處理單元、射頻識別單元，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

a.井蓋防盜報警

b.報警信息無線傳輸

c.報警信息的處理

d.井蓋及時補(bǔ)裝

e.報警信息的解除

2.3.硬件系統(tǒng)構(gòu)成

智慧街道井蓋管理系統(tǒng)包括報警數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)控管理部分三部分組成。

圖3硬件系統(tǒng)構(gòu)成圖