智能井盖解决方案

　　——蓝月测控——

　　标题: 深圳市蓝月测控技术有限公司智能井盖解决方案

　　日期：2021年(版本2.1.0V)

　　未经允许，该资料中任何部份皆不能被复制作为它用，在技术进步过程中，产品工艺及材料难免会发生一些更新，我们将不再另行通知。

　　目录

　　第一章 方案概述

　　1.1 行业背景

　　1.2 行业痛点

　　1.3 建设目标

　　第二章 方案设计

　　2.1 应用场景

　　2.2 方案架构

　　2.2.1 井盖智能监测终端

　　2.2.2 网络层通信方式

　　2.2.3 OneNET平台

　　2.2.4 应用层

　　2.3 方案清单

　　第三章 项目实施步骤

　　第四章 价值及优势

　　4.1 方案价值

　　4.2 方案优势

　　4.2.1 性能与安全

　　4.2.2 可扩展性

　　4.2.3 服务能力

　　第一章 方案概述

　　一.1 行业背景

　　当前发展阶段，国内大部分城市围绕主干道路、次主干道路、桥梁、城市照明设施、地下通道、下水道、地下综合管廊等市政设施建设的城市市政信息化管理系统已趋于完善，亦初具成效。政府已初步建成了城市市政道路、井盖、各类地下管线、天然气管道等公共设施管理的一套完整的管理体系，且于人们的生活和工作中发挥着重要作用。

　　其中，井盖是通往地下设施的出入口顶部的封闭物，凡是安装自来水、通信、电力、燃气、热力、消防、 绿化等公用设施的地方都需要安装井盖。但是随着使用时长或年限的增加，不论是铸铁井盖还是水泥井盖等各种不同材质的井盖，难免会发生丢失、异常开启未恢复、被碾压而破损、被认为偷盗等各种状况，导致公共设施安全性下降。

　　遇到如照明条件较差、暴雨暴风等极端恶劣天气，则井盖“吃人”、伤人的事件时有发生，因此井盖的管理需求是非常明确的，也是迫切的。但是，由于井盖数量庞大，管理部门即使安排维护人员加强巡视，也无法完全保障井盖安全，无法实时有效地获得设备的信息，面对井下异常情况无法实现监控和快速高效的管理。

　　为更好地保障公共设施安全，作业人员安全，保护井下主要资源，迫切需要采用新技术、新模式加强针对井盖安全的管理，从而实现高效管理、快速响应、有效解决各类井盖隐患，确保市民和职工人身安全。

　　一.2 行业痛点

　　1、质量参差不齐，目前不同厂家的井盖材料不统一，大小不统一，承重能力也各有不同。

　　2、管控手段落后，目前绝大多数井盖巡检均为人工现场巡检，控制方式单一，往往井盖内情况不详，无法做到风险提前预警。且井盖数量规模庞大，当前的管理模式不够精细化，资产缺乏管理，缺少数据分析。

　　3、运维成本高，目前从事井盖维护处理的人员杂多、流动频繁、故障处理效率低，车辆及人工成本高。

　　4、安全隐患大 ，井下环境复杂，常常存在安全隐患，如会致人伤亡的有毒有害气体，水满等，且多数维护人员专业技术能力差，作业流程不规范，故障处理不及时、不专业、不彻底，缺乏应急保障，导致安全隐患较大。

　　井盖的数量众多，分布广泛，维护管理力度薄弱，导致当前井盖的管理难度较大，目前主要井盖分布主要有如下几个类别：

　　1、消防井

　　存在风险：井盖丢失、跌落、盗水、触电。涉及气体：氧气、一氧化碳

　　2、污水井

　　存在风险：井盖丢失、跌落、漫水。涉及气体：氧气、一氧化碳、硫化氢、甲烷。

　　3、电力井

　　存在风险：井盖丢失、跌落、涉及气体：氧气、一氧化碳、硫化氢。

　　4、供暖井

　　存在风险：井盖丢失、跌落、漫水。涉及气体：氧气、一氧化碳、硫化氢。

　　5、绿化井

　　存在风险：井盖丢失、跌落、漫水。涉及气体：氧气、一氧化碳、硫化氢。

　　一.3 建设目标

　　围绕前面分析的“安全隐患大、质量参差不齐、管理手段落后、运维成本偏高、”等问题 ;以计算机网络管理为核心，以物联网技术为传输载体，依托位移、倾斜、有毒有害气体、水位等感知技术，建立基于基本地形的道路、井盖、燃气管道、电力通信管道等各类型井盖的市政公共设施管理系统。

　　实现市政管理部门内部的信息共享，一体化办公，并在此基础上，紧密结合市政管理工作的业务流程，建立完善的市政井盖管理平台，全面监测、快速响应。为市政管理工作中的井盖管理提供科学的决策依据，使用方案，使市政设施管理工作更加科学化、规范化和自动化。

　　第二章 方案设计

　　二.1 应用场景

　　智能井盖解决方案基于井盖管理存在的问题和挑战，结合井盖管理模式的发展变迁趋势，应用物联网传感及定位技术，创新性地提出了新一代“智能井盖监控管理系统”，本方案适用于自来水、通信、电力、热力、消防、 绿化等多种类所用井盖，综合考虑园区现场情况，管理要求及设备本身功耗寿命等诸多因素，我们可提供NB-IOT、4G或LORA输出的解决方案以供参考和选择。

二.2 方案架构

　　方案利用深圳市蓝月测控技术有限公司的“云-管-端”一体化核心能力，井盖通过内嵌无线模块采用LORA通信方式连接到LORA网关，通过4G传输方式将数据上传至云端管理系统;亦可采用内嵌NB-IOT或4G无线模块传输的通信方式，将数据上传到Onenet平台对接云端管理系统，或采用透传模式，数据直接上传到其他云端管理系统。

　　智能井盖解决方案架构如图所示：

Lora传输智能井盖有害气体解决方案系统架构图

　　方案各层释义如下：

　　(1) 井盖传感器：井盖内置传感器，需在现在的井盖下安装井盖传感器，其作用是感知井盖的当前状态，如倾斜角度、沉降角度、丢失、水浸或液位等警情。

　　(2) 有毒有害气体传感器：常见的井下气体和井下管廊气体一般有：一氧化碳、硫化氢、氨气、甲烷(可燃气体)等，同时，部分井盖为不常开启和检修状态，长时间密闭的情况下井下环境复杂，还有的属于缺氧状态，如果不清楚状况贸然派员检修，就可能导致其他损伤及人身安全的情况出现，因此部分井下我们还建议安装氧气传感器。

　　(3) 网络层：实现数据的互联互通，提供传输通道，主要是运营商蜂窝网络，由于低功耗组网技术受限国家政策，现基本普及支持采用NB的网络。

　　(4) OneNET：实现所有井盖端传感器的设备自身管理，设备数据的整合和存储，并提供标准的API接口支撑上层业务系统的发展，简化方案整体架构，使系统能够横向扩展，降低后续应用系统的部署成本。

　　(5) 应用层：需要客户指定云环境或者服务器。

　　一.1.1 井下智能监测终端

　　井下智能监测终端具有安装简单，成本低等优点，目前常见的井盖主要材质一般可分为：铸铁、水泥、塑钢等，均可在现有的井盖的壁侧安装监测的传感器既可以，如图所示。通过传感器将井盖状态上传到云端，实现资源管理。

　　井下气体传感器主要特点

　　- 不受其他气体干扰;

　　- 特别为高湿环境设计，具有极强的抗湿能力，长期稳定性好;

　　- 使用寿命长;

　　- 性价比高;

　　- 支持无线输出;

　　- 电池供电，适用于无法市电取电的各类监测环境;

　　- 输出形式多样，适合与各类采集和控制设备配合使用。

　　产品电气参数

　　电源3.6~4.2VDC

　　电池组8000mAh*6锂亚一次性电池(不可充电)

　　电池容量48000mAh

　　电池寿命按每天上传一次数据计算，电池使用寿命为5年

　　电池品牌孚安特或其他同类型电池品牌

　　功率≦1.5W

　　稳定性传感器使用周期内小于 5%

　　非线性小于 5%FS

　　输出RS485 或 TTL UART或NB-IOT\4G无线输出

　　工作环境温度： -20~60℃;

　　湿度： ≤99%RH

　　壳体材料本安防爆型塑料外壳

　　防护等级IP66

　　存储条件-30~70℃

　　重量/尺寸≈250G / 190×140x68mm

　　气体传感器检测参数

　　H2S硫化氢(电化学原理)测量范围0～100ppm

　　精度±5%FS

　　分辨率0.1ppm

　　使用寿命2 年以上

　　CO一氧化碳(电化学原理)测量范围0~1000ppm

　　精度±5% FS

　　分辨率0.1ppm

　　使用寿命2年以上

　　CH4甲烷(红外原理)测量范围0～ 100%LEL

　　精度±3%FS

　　分辨率0.01%LEL

　　使用寿命3 年以上

　　O2氧气(电化学原理)测量范围0～30%VOL

　　精度±3%FS

　　分辨率0.1%VOL

　　使用寿命2 年以上

　　CO2二氧化碳(红外原理)测量范围0-5000ppm

　　精度±5%FS

　　分辨率0.1ppm

　　使用寿命3年

　　EX可燃气体

　　(催化燃烧原理)测量范围0~100%LEL

　　精度±5%FS

　　分辨率0.1%LEL

　　使用寿命2年

　　气体传感器外形参考图

　　市电有源供电类井下气体传感器接线图

　　智能井盖监测参数

　　二.2.1 网络层通信方式

　　感知层终端设备集成NB-IoT传输模块实时监测井盖状态和井下气体浓度，并通过NB-IoT\LORA网络实时传输至OneNET平台或LORA网关，经处理后将井盖所有采集参数和状态信息存储在平台。

　　二.2.2 应用层

　　应用层是面向业务应用的平台，提供全覆盖的管理能力，系统利用移动互联网技术、业务流程，提供巡检、正常开启及气体超标异常告警处理的业务处理能力。

　　二.2.3 具体方案

　　综合考虑项目先进性，经济性及井盖现场情况，管理要求及设备本身功耗和使用寿命等诸多因素，针对该项目我们提供以下方案以供您参考和决策：

　　1.1方案一(NB传输)

　　有毒有害气体传感器设计按照每5分钟检测一次，每次工作约30秒(预热+检测)，气体浓度超标则即时联网报警，无故障不储存数据不上传数据。每小时采集并储存1个数据包，24小时上传一次数据，一次上传24个数据包。当气体浓度超标触发报警值则实时上传告警数据;

　　井盖报警器应用于全部井盖，重点包含不需开启和停用的井盖防患于未然，井盖加气体监测针对于独立封闭性环境加装，综合管廊互通式井盖采用间隔安装，这种方式最大化的综合考率了经济性和安全性及实际监测要求，相对于次采用有源供电方式优势明显且避免了综合布线带来的额外成本、施工难度、供电条件、后期维护，破坏园区现有线路规划及增加其它班组的工作负担，产生新的安全风险。

　　功耗分析：1.1方案一

　　功耗分析：设计按照每5分钟检测一次，每次工作约30秒(预热+检测)，气体浓度超标则即时联网报警，无故障不储存数据不上传数据，平均电流大概17mA，每天288次计算，消耗为34mAh/天;每1个小时工作并储存一组数据，每24小时数据上传一次(24小时的数据一次性上传，共24个数据包)，消耗为4.5mAh/天，按照3年工作寿命计算，需要电池容量不低于3.6V, 41580mAh，所以选用6节3.6V，8000mAh一次性锂电池

　　数据流量分析：

　　1.2方案二

　　终端采用有源市电供电，其它条件均保持方案一不变，这种方案优势仅在于可避免功耗考虑，提供数据实时上传。缺点将增加数据流量成本，综合布线带来的额外成本、施工难度、供电条件、后期维护，破坏园区现有线路规划及增加其它班组的工作负担，产生新的触电安全风险。

　　功耗分析：每天功耗为：720mWh

　　数据流量分析：<43M/年

　　1.3方案三(LORA传输)

　　LORA传输方式的组网形式为：有毒有害气体传感器监测终端+网关+云平台服务器(应用端管理系统)

　　有毒有害气体传感器可采用有源市电供电或电池供电。

　　Lora网关和数据中继需要实时在线，用以接受数据终端上传的偶发性报警信号，因此需采用有源市电供电或太阳能供电

　　(如井下或管廊环境中有墙体、转弯或其他遮挡物，将会导致终端设备的信号持续衰弱甚至接收不到信号，需要使用‘数据中继’也称‘数据转换器’对数据信号进行中转，上传至网关)

　　使用该方案，会增加一些布线成本和因为供电而产生的其他成本，甲方需根据项目现场的信号情况选用适合的方案。

　　第三章 项目实施步骤

　　(一)摸底阶段：成立工作组，梳理各类井盖适用场景，制定项目建设预案。

　　(二)设备查勘：查勘现场，包括安装位置、安装条件、电源条件、通讯条件等，制定整体方案。

　　(三)项目建设：完成项目的安装调试、完成平台数据的安装调试，出具竣工报告。

　　(四)试运行：完成设备和系统的各项压力和稳定性测试，完成各个系统的试运行报告。

　　(五)正式上线：通过试运行达到正式上线的要求，同时完成应用培训、用户手册等工作，正式交付平台。

　　(六)项目终验：迎接项目考核验收，并形成验收总结报告;

　　第四章 价值及优势

　　四.1 方案价值

　　本解决方案将原本属于哑资源的井盖，通过电信AEP平台\移动OneNET平台、华为云平台、涂鸦平台或其它第三方管理平台“开口”，减少如人工、盗穿、破坏等导致的严重问题，科学促进管理部门的“哑资源”有效管理，减少不必要的经济损失。方案主要具备以下三方面价值。

　　提高管控手段

　　本解决方案规范了井盖管理的流程，通过信息录入、实时查询、工单处理，规范了井盖管理的方式，用户可实时查询、控制井盖的开启、关闭状态，及时发现问题、处理问题，提高了工作效率。并可根据数据分析，统计出易发生故障的井盖，重点布防，减少不必要的损失。另一方面，通过系统可完成数量庞大的井盖资产管理。

　　减少运维成本

　　本解决方案可通过平台查询、监控各井盖状态，减少运维现场巡检次数，降低故障发生概率，一旦发现被人为强制打开，即可将相关告警传送至运维人员，即可降低运维成本，又能避免井盖内设备被进一步损毁所造成的经济损失。

　　降低安全隐患

　　本解决方案在井盖故障发生时立即将位置、开启状态等告警信息传送至平台，平台自动将故障信息通过故障工单的方式派发至故障处理人员，处理人员可根据故障信息做好预判，减少故障处理时间。

　　四.2 方案优势

　　方案可主要依托于我司经过多项目多案列验证的专用气体传感器设备终端，满足防水需求的同时，还能保持高精度、高稳定性、寿命长等特点的MIC系列产品和完善的管理平台系统，也依托于我们专业的技术团队，提供本地化的服务和技术支持，拥有更专业更稳定的售后保障体系，同时方案本身具有前瞻性，满足后续发展需求，更加方便扩容与维护，节省整体TCO。

　　四.2.1 性能与安全

　　智能井盖解决方案包括底层设备终端、数据管理平台、应用管理软件。随着底层设备量的不断增加，数据量越来越大，系统的稳定性和安全性越来越重要，尤其是作为底层设备数据的承载层电信AEP和移动OneNET的平台的稳定性显得更为突出。项目应在设计初期就充分考虑平台海量连接时的稳定性和安全性，由移动运营商级服务器支持，保障整个方案的接入量和响应时长。

　　四.2.2 可扩展性

　　系统有良好的可扩展性，包括功能性扩展和性能扩展。功能性扩展方面，在这方面，不论是电信的AEP平台，还是移动的OneNET平台或者华为云平台均可采用，都可以满足设备大量增加后的弹性扩容和大并发接入。

　　四.2.3 服务能力

　　(1) 一站式服务：我司产品兼容并蓄，可根据项目需求提供相对应的符合应用环境，技术规范的终端设备，已接入电信、移动、华为云等平台;

　　(2) 技术实力：15年行业经验，2000+客户稳定合作，100000+项目案列，有能力处理本行业内的任何疑难杂症;

　　(3) 售后维护服务：售后服务7*24小时实时响应，快速保障客户业务稳定性，解决设备运维难题，保障我司提供的设备稳定运行。