基于RFID和WSN的智慧街道井盖管理方案

2.3.1.报警信息采集

信息采集分为地井信息采集和井盖信息采集，其简介如下：

地井信息采集

地井的标识可采用UHF抗金属标签，将RFID标签固定在地井里，该标签内已写入井的产权单位、联系人、电话以及尺寸等信息，并与数据库建立联系。

井盖信息采集

井盖的标识采用传感节点，传感节点主要由以下作用：1）作为井盖的标识，其内部记录了井盖的产权单位、联系人、电话以及尺寸等信息；2）作为传感采集节点，其内部集成了倾斜移动传感器，当井盖一旦搬动或移动时，传感节点将自动发送报警信息；3）作为WSN无线传感中的节点，用于数据的无线传输。

传感节点内部有唯一的ID号，其按不同区域、道路和所属单位进行编号，一旦井盖被搬动时产生一定倾角，从而触发传感节点发送报警信息，后台根据报警信息及时安排人员处理，避免井盖被盗。

图4井盖报警示意图

2.3.2.数据传输

数据传输主要包含三部分，其分别为传感节点、中继传输节点和数据中心。所有井盖的传感节点和数据中心形成WSN无线传感网，当传感节点距离数据中心过远时，可在两者之间布置中继节点，用于延长无线传感网的传输距离。当井盖挪动时传感节点即时发出报警信息，通过WSN无线传感网经报警信息发送至后台数据处理中心。

2.3.3.监控管理部分

监控管理部分实时采集、存储各监控点处理计算机的通行数据，并进行逻辑判断和处理，完成各种信息的存储、备份以便稽核人员核查。自动生成各类数据、报警信息的统计报表供查询和打印，并实时监控井盖的状态，将数据存机备查；报警信息处理后以短信的方式发送给管理人员。监控管理配置网络服务器、管理计算机、不间断电源、系统软件。

2.4.系统功能介绍

图5智慧街道井盖管理系统

2.4.1.防盗报警功能

实时监控：实时监控管道井盖的开启情况，采集井盖开启和关闭信号后，通过管道内的终端采集节点上传报警信息至监控中心，监控中心根据编码及开闭信号确定井盖的开启或关闭状态；

远程查询：系统定期对下位机及设备进行巡检，自动诊断井盖状态；

远程管理：远程主控布防、撤防，集中管理，安全保密；

通讯方式：采用WSN网络；

操作简单：维护人员可以在最短的时间内熟练应用系统软件；

管理方便：井盖故障的显示和存档，在电子地图上对辖区内管道井的各种故障，进行显示，并自动存储系统数据库中；

超大范围报警：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；

高效出警、精确打击：井盖防盗监控指挥平台能确保快速出警，实现精确打击的目标，以预防为主，将财产损失减少到最小限度；

性能稳定：系统高稳定性，保证设备正常运转；硬件内置看门狗控制器，提高系统的可靠性；

防水防腐：具有防水、防锈、防腐蚀、防泥沙设计。

2.4.2 . WSN无线传输功能

WSN由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知井盖的信息，并将数据发送给数据管理中心。

2.4.3.后台决策功能

由计算机数据处理中心、报警通告中心、应用软件组成。总控、分控中心建立在市级和区县级城市管理部门或相关行业单位保卫部门，通过计算机接收井盖监控采集终端的报警信息并与电子地图结合，对各辖区内所属的井盖防盗进行统一指挥调度出警和对工程维护实行授权管理。

2.4.4.报警转发功能

后台数据管理中心处理来自无线传感网送来的报警信息后，后台对数据进行处理，处理结果以短信的方式发送给相关管理人员，相关管理人员及时处理或联系井盖的产权单位对井盖进行更换。

2.4.5.RFID信息识别功能

RFID信息识别功能采用无线电载波通讯技术实现数据交换，可以实现非接触读取标签信息。井盖管理使用RFID标签，井盖的主要信息可以记录在标签内。因为每个RFID标签都具有一个全球唯一的ID号码，因此RFID标签是无法被复制和调换的。进行盘点时，无需打开设备外壳就可以使用手持式设备读取安装在设备内部的RFID标签的数据，同时掌握井盖的主要信息。RFID标签安装在设备内部，安全性、保密性更强。因RFID标签无法被仿制，所以可以及时核对井盖信息，快速掌握井盖流失状态。

2.4.6报警解除功能

相关管理人员对井盖进行维护时可以通过手持机识别地井标签信息，并修改井盖的标签信息，修改后通过无线传感网络将信息上传至后台数据管理中心，后台数据管理中心直接解除报警提示。

图6后台数据管理中心通过手持机发送信息确定报警解除

2.5.系统工作流程

智慧街道井盖管理系统工作流程如下：

设备安装

首先安装相关设备，其包括传感节点、中继节点、数据中心、抗金属标签等。

1）传感节点采用采用螺钉固定在井盖底部的中央位置；

2）中继节点采用抱杆式安装，一般安装在路灯杆上或沿途物体上；

3）数据中心采用抱杆式安装，安装在路灯杆或大楼的顶部，或者后台管理中心中；

4）抗金属标签采用粘贴式安装，紧贴在地井边缘，距离井盖底部10-20cm.

井盖报警

井盖被挪动，倾斜传感器被触发并发送报警信号，报警信号通过WSN网络上传报警信息给后台数据处理中心。

后台处理

后台数据处理中心接收报警信息，分析信号的编码和位置，并将具体信息通过发送至报警中心和相关人员的手机上。

现场勘查

现场工作人员通过手持机扫描地井标签查询地井和井盖的详细信息，维护后将修改信息写入标签，并通过WSN网络将情况反馈给后台数据处理中心。