基于物联网技术窨井远程检测应用探讨
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摘 要
近年来，大数据、人工智能、互联网及物联网技术的发展更先进、成熟，物联网设备的应用场景越来越多，在窨井远程检测平台系统的设计中，具有重要的应用价值。通过基于NB-IOT通信的窨井智能监测终端，通过物联网和云服务技术，实现窨井内液位及窨井盖状态的远程监测。本文从系统架构、远程检测平台、实践应用等方面，就如何实现物联网技术下窨井全方位远程监测，做了如下具体阐述，供大家探讨。
关键词
物联网;系统架构;窨井;远程监测平台
中图分类号： TP277 文献标识码： 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
馬路上的窨井盖各式各样，归属十几家不同的管理单位，窨井盖丢失、破损、窨井溢水等不能及时处理导致的伤人事件层出不穷。窨井智能监测终端采用当前最为流行的NB-IOT物联网网络进行传输，具有功耗低、结构简单、安装方便、防水等级高、使用寿命长等诸多优点，可以广泛应用于城市窨井监测领域，适于正在快速向精细化、网格化方向发展的城市管理和市政管理。本文主要从物联网智能终端设备的应用，通过检测平台体系组成、平台开发等方面，阐述了窨井远程检测平台的设计思路。通过物联网智能终端及远程监测平台的开发应用，及时实现告警数据实时状态的数据呈现，有力地提高了窨井液位及状态的远程检测效率和水平。
1 系统架构
基于NB通信技术的终端设备，通过运营商搭建的N-IOT网络，组建了多层架构体系，实现从物联网智能终端设备的数据采集到各类型可视化数据的状态呈现，实现对窨井全量数据的远程监视。如图1所示，是基于NB-IOT技术下窨井远程监测系统架构。因此，基于物联网技术，远程监测体系平台的架构更加成熟，对窨井液位及窨井盖的状态远程监测更加有效。
1.1 架构体系
在窨井远程监测体系架构中，基于NB-IOT技术，从窨井智能终端设备层采集数据，通过运营商的NB网络，实时反馈窨井内液位及窨井盖状态数据，实现对窨井的全方位远程监测。整个系统构架由五部分组成，其中运营商的NB网络是远程监测平台的的最主要的组成，是NB智能终端设备与平台应用层实现数据交互的通道;通过集成在终端内的NB卡的网络适配器实现数据的发送与接收，并具备对相关数据信息进行解析处理的能力，并生成所需监测的类型数据;平台数据库应用层与智能终端设备层相连接，根据终端设备设置的发送频率获取窨井液位及窨井盖状态的全量数据，形成窨井全量监测数据的数据库。因此，得益于物联网技术及NB智能终端的开发与应用，实现了快速有效的远程监测，管理人员可以使用手机APP、电脑等设备，即可实时获取窨井内液位及窨井盖的状态，提高了人均效能，降低了维护成本。
（1）智能终端设备层，基于低功耗的智能终端，采集窨井的液位数据信息、井盖状态信息，通过安全、高速、泛在的NB网络传输通道，为远程监测平台的建设奠定良好的基础。
（2）信息传输层，利用运营搭建的高速、安全、稳定的NB-Iot网络，为各个子系统间的数据传输提供服务。
（3）平台支撑层，包括基础能力组件和平台数据中心。通过在中心机房设立服务器，申请固定IP公网或开通云资源后，打通智能终端与平台支撑层的数据链路，完成数据的存储、分析、研判、反馈，支撑层在物联网终端远程监测平台起着承上启下的核心作用，是平台开发的核心组件。
（4）平台应用层，根据监测数据类型的需求，结合终端设备的功能，设定呈现的数据计应用。 （5）大数据可视化平台（平台展示层），是整个远程监测平台面向使用者的人机交互界面展现。
1.2 数据协议
采用厂商的智能监控终端接入标准协议，支持PC后台和手机APP等多种终端进行系统管理和使用，系统整体基于B/S架构，业务数据采用标准web service方式对外开放，集成地图API、短信提醒等第三方外部接口，支持远程设参、异常告警、地图显示、分级权限管理、安全管理、报表统计等各大主要功能。
2 远程监测平台
远程监测平台主要由人员角色定义、管网监测、运维管理、档案管理、防汛管理、系统管理几个主要部分组成。
（1）角色定义。在远程监测平台，主要是对使用人员的权限进行分配，如系统运维人员，负责对本系统进行维护及配置。普通员工，可以查看并修改员工私有的系统功能及信息和查看公共功能。部门领导，可以对部门其他员工进行管理，并可以查看和管理系统的核心功能和公共功能。
（2）管网监测。主要监测的数据有设备心跳、监控历史数据分析、液位告警管理、井盖状态告警管理、淤积监控淤积告警管理，告警类信息通过平台弹窗提示、短信通知、语音通知等及时提醒关注人员，确保了信息反馈的实效性。
（3）运维管理。设置运维、养护、工单管理相关的规则。
（4）档案管理。设置台账信息、图纸信息等相关数据。
（5）防汛管理。主要是应急资源管理、应急预案、总结评估等相关数据。
（6）系统管理。主要是基础信息管理、设备信息管理等相关数据。
3 实践应用
随着物联网技术的不断发展，相关的窨井远程监测智能终端设备愈发功能多样性、更加稳定，极大的提高了远程监测能力水平。远程监测系统平台主要有以下几点实践应用。
3.1 日常窨井状态监测
窨井液位智能监测终端主要由低功耗液位采集器和高精度液位传感器以及两级水浸电极组成。利用两级水浸电极对窨井水位进行分区管理，分别为溢出危险区域、危险水位区域、警戒水位区域、安全水位區域，并采用高精度液位传感器对窨井水位进行精确测量。利用两级水浸电极对采集时间间隔和上报频率进行智能化管理，进而达到节约电量和窨井液位重要程度进行筛选的目的。其标准设置如下：在安全水位区域：1小时采集一次数据，6小时发送一次数据;在危险水位区域，10分钟采集一次数据，10分钟上传一次数据;溢出危险水位区域：2分钟采集一次数据，2分钟上传一次数据，并且采集时间间隔和上报时间间隔可以远程设置。安装方式如图2。
窨井井盖开关状态智能监测终端的主要功能是监测各种窨井井盖的“打开”与“关闭”状态，支持每天“心跳”的上报，其心跳周期可以远程设置。监测终端安装在窨井侧壁，当窨井盖闭合时，传感器触头被下压（30秒后），传感器处于休眠状态。
当窨井盖移动或开启，传感器被压缩的触头，将会受弹力回复，此时传感器得知井盖开关状态变化，随即通NB-IOT无线网络，向后台服务器发送报警信息。
当窨井水位深度达到预设阈值或者窨井井盖被开启以及管道的淤积状态达到系统预设的报警阀值时，系统会自动产生报警信息，并通知相关人员处理。在地图上能够查看报警的地点以及具体的报警信息。
3.2 日常维护
（1）防止在窨井维护清淤时损坏智能终端。
（2）水位底部的液位计的探头部分要定期清理、维护（1次/年），必要时进行更换。
（3）水浸电极处如有垃圾缠绕，需要及时清理。
（4）低电压报警时，需及时更换电池。
4 结束语
综上所述，随着物联网技术不断的发展和物联网智能终端设备的类型多样化、更加稳定成熟，在社会各个领域会应用的更加广泛，更加深入。其中，窨井液位监测及窨井盖状态监测的智能终端设备在窨井远程检测平台系统中的实践应用，有力解决了广泛分布的窨井无法实时监测状态的情况，解决了运营管理单位的维护成本，减少了因窨井盖破损、丢失等发生的人员伤亡和财产损失，提高了社会安全感和公众对于市政管理的信心。
参考文献
[1]吴坚，骆江波.基于NB-IoT的实时被动式井盖监测系统[J].浙江科技学院学报， 2018， v.30（01）：31-36.
[2]戴孙放.道路井盖实时监测与信息化管理技术研究[J].中国市政工程（3期）：104-107.
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