1、概述

　　1.1項目背景

　　隨著城市化進程的加快，市政公用設施建設發展迅速。電力、通信等部門大都有自己部門管理的井蓋，由于城區面積擴大，井蓋分布范圍廣、數量大，導致監管難度大，盜竊井蓋的犯罪行為越來越猖獗。據統計，一般城市的井蓋年被盜數量占總數量的1%左右，市政管理較好的城市也在0.5%左右。也就是說，一個中型城市一年井蓋被盜的數量平均在2000~5000個左右。這些井蓋的盜損現象，影響了設施功能的正常發揮，并造成巨大的直接和間接損失。井蓋防盜已經成為困擾市政建設的巨大難題。

　　住建部于2013年4月提出了關于進一步加強城市窨井蓋安全管理的通知，要求包括城市供水、排水、燃氣、熱力、房產(物業)、電力、電信、廣播電視等部門，實行井蓋的數字化管理，實現社會資源有效的監管，確保人民群眾人身安全。雖然市政井蓋的管理需求是非常明確的，但是目前的井蓋管理多為人工巡查，維護、防盜、排查補救工作效率不高，如何確保井蓋設施能夠及時進行維護，對于出現的各種隱患及早發現和排查，是城市街道管理工作的一個重要課題。

　　1.2需求分析

　　市政井蓋管理在發展過程中的突出問題主要有：

　　A. 監管區域太廣，不能全時段防范到位，效率低，成本大，市政管理人員對市政各監管點的井蓋具體情況不能實時掌握，無法針對井蓋個體監控，對于井蓋的移動不能及時獲取最新位置信息，增加了風險發生的幾率。

　　B. 管理單位通知產權單位緩慢：由于是憑借經驗判斷產權單位，監察人員常常無法及時準確地判斷遺失井蓋的產權單位，造成產權單位確定過程緩慢，耽誤了及時修護井蓋的時間。

　　C. 產權單位尋找井蓋丟失位置緩慢：由于只是依靠監察人員通過電話告知產權單位井蓋丟失位置，產權單位人員往往在現場無法及時準確地找到井蓋丟失位置,不能在問題出現的第一時間最大化調動可利用資源進行井蓋修護。

　　目前很多地方提出對井蓋的管理解決辦法主要是三種方式，人防、物防和技術防范。然而這三種方式只能做到井蓋的局部監控，無法真正廣泛的對所有區域內的井蓋進行24小時監控。針對市政井蓋監管的幾項難題，廣州樂兒普公司設計出基于RFID技術的市政井蓋智能化管理系統，實現了對井蓋的追溯監管，維護道路安全，同時也體現了了市區現代化、高效性、有保證的科學綜合管理水平。

　　1.3RFID技術介紹

　　射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification Technology)是成熟于20世紀末，21世紀初的一種非接觸式的最新自動識別技術，目前正在全世界的各種行業中得以推廣應用。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID是一項易于操控，簡單實用且特別適合用于自動化控制的靈活性應用技術，其所具備的獨特優越性是其它識別技術無法企及的。

　　 識別工作無須人工干預;

　　 它可支持只讀工作模式也可支持讀寫工作模式，且無需接觸或精確瞄準;

　　 可自由工作在各種惡劣環境下;

　　 可進行高度的數據集成;

　　 由于該技術很難被仿冒、侵入，使RFID具備了極高的安全防護能力。

　　RFID系統一般由讀寫器(READER)、電子標簽(TAG)和中央信息系統三個部分構成。其工作原理也非常簡單：讀寫器通過主動(有源電子標簽)或被動(無源電子標簽)方式獲得電子標簽的信號，解碼后送至中央信息系統進行有關數據處理。目前市場上無源電子標簽占據80%以上份額，而有源電子標簽不足20%。

條目	有源電子標簽	無源電子標簽
電源	自身帶電池或外接電源	自身不帶電源
工作方式	主動式，可收發信號	被動式，被改寫信息
信息	存儲量大	存儲量小
外觀	重量略重和體積略大	重量輕、體積小
距離	中、長距離識別	中、短距離識別
成本	較高	較低

　　在物聯網逐步走向成熟的過程中，要使物與物之間建立“聯系”或者產生“智慧”，那么進一步的交流和控制前，首先就必須了解物的獨特屬性，即物的身份、位置和狀態。這就是RFID射頻識別技術為什么如此受到重視的原因，因為它生來就是用于進行非接觸式的身份識別和狀態描述的。因此，應用有源RFID技術實現對市政井蓋身份識別的智能化管理是用物聯網技術提升城市管理信息化水平的重要體現。

　　2、系統總體設計

　　2.1系統描述

　　廣州樂兒普信息科技有限公司基于目前市政井蓋管理所存在的問題和挑戰所提出的井蓋智能管理系統，采用基于RFID無線射頻識別技術、傳感器技術、地理信息技術技術、計算機網絡技術及其他無線通信技術等物聯網相關技術，建立遍布街道井蓋管理的智能網絡，實現對市政井蓋狀態的主動感知，實時監控，一旦井蓋丟失，立即發送報警信息到后臺數據處理中心，后臺通過短信方式將報警信息發送給維護人員，在最短時間內補裝井蓋，從而提高時間處置效率，最大限度的保障相關公共設施安全，優化市政管理效能，創新市政井蓋管理模式，完善市政井蓋管理流程，促進城市精細化管理水平的提升。

　　2.2系統原理及架構

　　系統整體由射頻識別單元、信息無線傳輸單元、后臺數據處理單元3個部分組成。市政井蓋安裝內嵌有各種傳感器的標識卡，當其姿態、位置或狀態發生異常變化時，其上的標識卡通過傳感器立即感知，并向附近的信號收發器發送報警信息，信號收發器通過RFID技術接收相關信號，并通過CDMA通信方式，將信息傳送至市政管理中心的信息中心，將前端感應裝置編碼、編號和位置信息與GIS地圖結合，迅速判斷被監控對象的位置與狀態并進行報警，報警將通知市政部門管理中心，可及時迅速調動相關工作人員，及時解決故障，消除安全隱患。系統還可實現井蓋盤點、定位監控、報警聯動、鑒權設置以及對其它路燈、電源箱等市政設施的防盜報警功能。

　　2.3系統特點

　　1)基于RFID非接觸快速獲取信息，同時RFID標識卡安全性保密性強;

　　2)系統兼容性強，兼容無線傳感器國際標準;

　　3)直接監控市政井蓋，管理更加及時、準確、有效。可以實現對市政單個井蓋的獨立監控和管理，使得市政管理方式更加靈活應用范圍更廣。

　　4)實時監控和主動報警，在物件狀態發生異常變化的第一時間報警、通知并記錄，可以有效阻止非法行為的發生。

　　5)不限制城市居民的實際活動，只對被監管的市政物件進行定位監控，減少人員干擾、誤報和監控失效。

　　6)先進的無線射頻技術和無線傳感技術，實現監管狀態信號的無線傳輸。

　　7)采用跳頻通訊，防止其他外部信號干擾。

　　8)信號收發器擴展性強，可集成電力線載波、CDMA傳輸，也可依需求與視頻、煙感、有害氣體監控等現有安防體系結合。

　　9)標識卡體積小、支持多頻點應用(有源/無源結合)、使用壽命長、成本低廉，便于未來大規模推廣。

　　10)先進的姿態、振動、位置識別算法，防止誤報。

　　11)供電安全：整個系統統一供電，可以外接UPS，保證區域停電時，監控依然有效。

　　12)系統自檢：系統本身工作狀態異常時，系統會自動發送提示信息告知系統管理員。

　　2.4系統設計原則

　　 建設方式靈活

　　在案件多發地段優先建設的前提條件下，逐步向其它線路擴展輻射，并以此進行集中性的規劃與管理。在路段建設數量達到一定規模情況下，建立區域監控中心，同時采用范圍較小的和分辨率較低的GIS地圖系統降低報警中心的構建成本。

　　 經濟性

　　在投資費用許可的情況下，應當充分利用現有的最新技術，最可靠的產品，以使系統在盡可能長的時間內服務于市政管理，這也是最經濟的。同時還能與現有市政管理原有系統進行系統對接，以減少重復建設的投資成本。

　　 可靠性

　　采用成熟的技術與產品，在設備選型和系統的設計中盡量減少故障的發生。

　　 易維護性

　　系統維護是當今系統應用成功與否的很重要的因素。該系統的易維護性主要針對以下要素進行設計與應用的：易于故障的排查、日常管理的簡便和低成本的維護。

　　3、系統詳細功能

　　井蓋標識卡是由有源RFID模塊、感應裝置及報警觸發器等部分構成，固定安裝在井蓋壁邊緣。有源RFID模塊負責射頻信號的正常發射，起到實時向市政管理部門“報平安”的作用，也可用于日常市政物資的盤點、清查工作，而報警觸發器可設計成行程開關/紅外感應等方式，當井蓋關閉時開關閉合，井蓋感應裝置處于深度睡眠狀態。當井蓋出現非法開啟、井蓋標識卡被拆卸等狀況時，該裝置檢測到加速度狀態變化同時發射信號時間發生改變，發出報警信號。總控/分控中心第一時間接收相應反饋做出及時調度及管理。當工程人員需要對井蓋和線路進行維護時，由控制中心經過判斷合法性進行解防，或是經授權的工程人員手持終端設備進行解防。井蓋卡可以自動喚醒和休眠，通過多級時間管理設置可實現喚醒功能，既保證了井蓋射頻卡的低功耗睡眠，又保證了對報警狀態的快速轉換。

　　3.1井蓋盤點

　　RFID標識卡作為井蓋的標識，其內部都有唯一的ID號，并且其按不同區域、道路記錄了井蓋的產權單位、聯系人、電話等信息，方便管理部門的信息采集及情況處理。因RFID標識卡無法被仿制，所以可以及時盤點井蓋并核對井蓋信息，快速掌握井蓋流失狀態。

　　3.2定位監控

　　系統可實時監測市政井蓋的各種狀態信息，通過結合系統直觀的市政平面圖，可實時查看井蓋在所轄區內的位置和基本屬性信息，并對各轄區內所屬的井蓋防盜進行統一指揮調度出警和工程維護。

　　3.3防盜報警

　　系統可預先設定報警規則，對市政井蓋的異常情況進行緊急報警。安裝在市政井蓋的標識卡內置傾斜及振動感應，當井蓋狀態正常時，標識卡處于休眠狀態，當井蓋異常開啟時，標識卡立即發出報警信號，通知相關負責部門采取措施。

　　3.4報警聯動

　　發生異常情況向報警中心報警后，同時還會向相關責任人和管理人員的手機等客戶端發送報警信息。

　　3.5鑒權設置

　　當工程人員需要對井蓋和線路進行維護時，由控制中心經過判斷合法性進行解防，或是經授權的工程人員手持終端設備或者監管中心進行匹配解防。

　　3.6擴展領域

　　 街道資產管理

　　 交通設施管理

　　 通信設施管理

　　 電力設施管理

　　4、智能終端介紹

　　4.1BWTF-5032井蓋標識卡

　　產品概述：

　　BWTF-5032型標識卡(以下簡稱標識卡)是一種有源主動式標識卡，工作頻點在433MHz，定時發射自身標識信息。具有識別距離遠，功耗低，免維護等特點。標識卡內部含有優良的防沖突機制，適合于多標識卡的應用場合。標識卡具備物品姿態檢測功能，物品被移動或撞擊后姿態發生改變可以發出報警信息，可廣泛應用于市政資產如井蓋、電源箱管理等領域。

　　井蓋卡優勢：

　　(1) 射頻發射功率小，只有-10dBm，對人體無傷害;

　　(2) 超長工作時間。電路采用低功耗設計，降低電路功耗，安裝的電池可以維持井蓋卡正常工作3年;

　　(3) 采用有源RFID技術，數據自動發送，無需喚醒機制;

　　(4) 井蓋卡支持激活和休眠模式;

　　(5) RFID和傳感技術的完美結合。標識卡采用加速度傳感器實現傾角、震動的檢測;

　　(6) 支持雙頻工作，具有低頻喚醒功能;

　　(7) 具有防拆報警功能;

　　(8) 采用高性能鋰氬電池適應在戶外高低溫環境下工作。

　　主要技術參數：

　　 工作頻率:433MHz

　　 發射功率:20dBm

　　 工作溫度:-30℃～60℃

　　 識別距離:全向天線500米(空氣中無遮擋)

　　全向天線300米(標識卡位于井蓋下)

　　 工作電壓:DC：3.0V

　　 工作電流:最大工作電流125mA,待機電流小于10uA

　　 平均相對濕度:≤95%(+25℃)

　　 大氣壓力:80kPa～106kPa

　　 防護等級:IP67

　　4.2BWBS-5024信號收發器

　　產品概述：

　　BWBS-5024型信號收發器是一款長距離有源RFID讀寫設備，具有識別距離遠、靈敏度高、識別速度快、抗干擾能力強等特點，通過支架牢固安裝，可用于戶外。廣泛用于：人員、車輛、資產的定位和跟蹤，門禁管理等領域。BWBS-5024型信號收發器可與監控中心進行雙向數據通信，將標識卡的所有信息實時上傳到監控中心，為系統提供高精度、實時的數據。BWBS-5024型信號收發器可以增配備用電池，在外部電源斷開后仍能維持信號收發器正常工作，提高了信號收發器的工作穩定性。

　　信號收發器優勢：

　　(1) 安裝靈活方便，不影響周圍環境。信號收發器與采集服務器之間使用移動通信技術進行雙向通信，不需要鋪設電纜或者光纜，最大程度保護周圍環境不受破壞。

　　(2) 信號收發器與采集服務器之間具有雙向移動數據通信功能，支持CDMA接口。

　　(3) 信號收發器實現了RFID技術和移動通信技術的融合。

　　(4) 信號收發器支持后備電池供電。

　　(5) 獨特的防沖撞技術使信號收發器在同一區域一次能接收300張定位卡。即使井蓋卡快速移動，數據也可以準確的傳輸。

　　主要技術參數：

　　 工作頻率:433MHz

　　 識別距離:全向天線2km(無遮擋環境)

　　全向天線300m(標識卡位于井蓋下)

　　 識別角度:全向

　　 增益:全向天線3dBi

　　 安全性:加密算法與匹配機制，防止鏈路偵測和破解環境適應能力:防水防沖擊設計，滿足工業環境要求，防護等級不低于IP67。

　　 接收靈敏度:>-148dBm

　　 接口標準:CDMA 1x

　　 位移速度:0-180km/h

　　 電源標準:DC：12V 800mA

　　 后備電池:5000 mAh

　　 并發識別數:同時識別500張及以上標識卡

　　 誤讀率:≤0.01%

　　 外形尺寸:260×180×60(mm)

　　 外殼材質:工程塑料ABS

　　5、系統管理軟件

　　5.1 系統管理軟件介紹

　　市政井蓋管理系統是廣州樂兒普公司針對政府相關職能部門和行業用戶設計的一款管理軟件。該軟件通過對特定市政井蓋的身份、位置、狀態信息進行實時監控，從而實現對特定對象的主動式管理。該軟件可廣泛應用于城市內市政部件管理、公共資產管理等領域，為相關政府部門、企事業單位提供新型的物聯網服務。

軟件系統架構圖

　　前臺網站：用戶憑借賬號和密碼進行登錄前臺網站，進而使用定位、用戶管理等各種功能項。

　　 報警處理子系統：用于進行處理各種報警情況。

　　 短信子系統：負責向相關負責人發送報警短信。

　　 后臺管理子系統：進行各種信號收發器、標識卡的維護和管理。

　　 數據庫：存儲系統需求的各種數據。

　　 采集子系統：用于從信號收發器采集數據到數據中心。

　　5.2系統管理軟件主要特點

　　整個應用平臺主要實現產品定位查詢和報警功能。軟件采用B/S架構設計，采用輕量級J2EE框架SSH進行開發，城市市政管理平臺主要有以下特點：

　　 實用性：滿足用戶現實需要，解決實際問題，做細核心功能，兼顧輔助功能，實現快捷、可靠地部署和使用，并節省投資。

　　 易用性：各項功能一目了然，滿足用戶的使用習慣，易使用、易維護、易升級，將實施、培訓成本和周期降到最低。

　　 先進性：采用先進的技術架構，結構化程度高，擴展性、升級性好，符合未來發展趨勢。

　　 穩定性：系統從底層數據庫到功能層經過嚴格測試，數據庫穩定，功能順暢，能在不同的硬件環境中長期平穩運行。

　　 安全性：系統能有效防止外部各種病毒的攻擊，內部數據具有多種備份方式，通過權限控制，具有嚴格、細致的訪問控制，保證內部數據安全。

　　5.3系統管理軟件系統部署

　　系統采用Tomcat作為web服務器，采用Oracle作為數據庫服務器。為了提高性能，web服務器和數據庫服務器都采用集群的方式，同時數據庫還有備份服務器用于災難恢復。采集服務器也采用集群的方式，用于緩解采集壓力。短信服務器目前采用的是短信貓的方式。

　　5.4系統管理軟件主要功能

　　5.4.1定位顯示

　　實時顯示綁定標識卡的市政井蓋在地圖上的位置。如果市政井蓋發生了移動，可以顯示該市政設施的歷史位置及歷史移動軌跡。

　　5.4.2報警管理

　　顯示當前井蓋發生的各種報警，包括井蓋的非法移動，可以實現對大區域范圍內甚至整個城區每個井蓋的聯網管理。發生報警時會給相關負責人發送報警短信。

　　 井蓋報警類型的自定義;

　　 井蓋報警數量的實時確認;

　　 井蓋報警位置的實時確認;

　　 工作人員抵達現場后，井蓋恢復狀態的實時確認。

　　5.4.3地圖顯示

　　該地圖有縮放、鷹眼、測距等功能，地圖的中心點是市政設施管理區域的中心點。

　　5.4.4用戶管理

　　用于對市政人員、井蓋等維護管理。

　　 市政井蓋錄入、導出、變更管理;

　　 顯示用戶的基本資料，可以修改密碼;

　　 職能部門操作權限的管理;

　　 職能部門進行人員、車輛等市政維護資源的管理;

　　 統計報表：包含市政設施統計情況、移動統計情況、報警統計情況等報表。

　　5.4.5統計報表

　　包含市政井蓋統計情況、移動統計情況、報警統計情況等報表。

　　5.5軟件運行配置環境

　　5.5.1軟件環境

　　 服務端

　　 支持的操作系統：相當于WindowsServer2003標準版、RedHat Enterprise 6、CentOS6.2。

　　 支持的數據庫：oracle 10g/11g、Altibase 6.1.1.0。

　　 客戶端

　　 支持的操作系統：Windows XP Professional SP3及以上版本。

　　 支持的Web瀏覽器：Internet Explorer 6.0以上及Internet Explorer 9.0以下版本

　　5.5.2硬件環境

　　 服務器性能配置基本要求

　　 CPU：雙核處理器

　　 內存：≥8GBECC DDR3 1066MHz(2G*2配置)，最大支持≥8個內存插槽

　　 硬盤：≥500G

　　 網卡：主板集成雙千兆自適應網卡，支持網絡喚醒、網絡冗余、負載均衡等網絡特性。

　　 客戶端的計算機性能要求

　　 CPU：Intel P4 2.0G Hz或以上，建議使用雙核

　　 內存：2GB內存或以上

　　 硬盤：120G或以上

　　6、安裝施工

　　6.1材料標準

　　 對各種型材與鐵件的材質、規格、型號、外觀檢查，符合項目設計規定。

　　 對工程中使用的線纜規格、型號的核對，符合設計規定，電纜所附標志、標識卡內容齊全、清晰，對線纜特性進行測試，并具有產品合格證。

　　 天線采用屏蔽較好的聚氯乙烯外護套的同軸電纜，并具有產品合格證。

　　 對設備進行檢查，外觀、型號應符合設計規定，并具有產品合格證。

　　6.2主要機具

　　 施工工具：手電鉆、克絲鉗、一字改錐、十字改錐、電工刀、尖嘴鉗、扁口鉗、剝線鉗、水平尺、萬用表、兆歐表、升降車(或臨時搭架子、腳扣)、工具袋等。

　　 校驗儀器：場強儀、信號發生器、測試卡等。

　　6.3作業條件

　　 信號收發器支架符合設計要求。

　　 立桿尺寸均應符合信號收發器設計要求。

　　 設備間應提供可靠的施工電源和接地裝置。

　　6.4操作工藝

　　6.4.1信號收發器安裝方式

　　首先在燈桿高6米左右的地方打個圓形孔方便帶保護套的電線、電纜穿入孔洞內，使電源線與下面的電池盒電源連接。將裝配好的BWBS-5024型信號收發器用抱箍固定在相應高度的地方，固定牢固，連接電源，打開開關后檢查各個指示燈是否正常工作。

　　在信號收發器正常工作后，根據需要調整信號收發器方向以及定向天線的方向，確定最佳的效果后，再螺絲工具緊固各個連接處，保證固定牢固;具體安裝如下圖所示：

　　 垂直狀態(信號收發器和天線未旋轉角度)

　　 調整狀態(信號收發器和天線各旋轉45°)

　　6.4.2井蓋卡安裝方式

　　下圖產品為標識卡外殼，其中電池盒可拆卸更換電池。標識卡外殼與電池盒通過4顆M4螺釘固定，殼體之間各留有一個直徑22mm的孔，用于連接電池和轉接板，以及燒程序，孔周邊通過防水圈進行防水處理。標識卡外殼預留4個沉頭螺絲孔，用于螺絲固定標識卡的場合使用。標識卡外殼底面采用粗飾紋處理，增加與云石膠的粘接強度，并設計若干筋位，用于云石膠固定時增大接觸面積。井蓋下的安裝方式為云石膠粘貼井蓋固定以及螺絲固定的方式。標識卡施工安裝后，支持現場更新程序。

　　7、售后服務

　　7.1系統維護

　　系統維護主要是保障系統的正常運行，包括日常維護、故障恢復兩部分。

　　 日常維護包括：

　　 定時備份數據;

　　 系統用戶疑問解答;

　　 維護終端。

　　 故障恢復包括：

　　 由于網絡原因引起的系統通信故障;

　　 由于終端設備損壞導致功能性障礙;

　　 由于標識卡損壞導致不能識別設施。

　　7.2系統完善

　　系統的軟件在使用過程中將會定期進行升級，為滿足用戶不同階段的需求，系統的軟件結構預留了升級接口。系統優越的延展特性使得系統更容易滿足不同用戶的需求。

　　7.3售后服務

　　1、保修期內售后服務規范(針對廣州樂兒普公司提供的硬件與網絡環境等)

　　(1) 保修時間：12個月。

　　(2) 熱線支持與遠程技術服務：

　　提供7×24小時技術支持與服務，聯絡廣州樂兒普公司指派的客戶代表工程師。

　　設備出現故障時在2小時內對客戶所提出的維修要求做出響應，在廣州市區對關鍵部件在4小時內到達現場，保證48小時內解決問題(以報修時間算起)。

　　對于8小時解決不了的問題，提供備用設備。承諾備品備件的響應時間小于24小時。

　　2、保修期過后的設備維護

　　對于廣州樂兒普公司提供的設備，在保修期后，廣州樂兒普公司仍將提供服務，對不涉及現場服務或設備更換的服務項目，免費提供。對于其他各項服務，廣州樂兒普公司將合理收費。收費項目將根據所提供服務的優先級、技術難度、人員、時間、更換設備和客戶要求視具體情況而定。