1、概述
1.1项目背景
随着城市化进程的加快，市政公共设施建设发展迅速。电力、通信等部门大多有自己部门管理的井盖。由于城市面积扩大，井盖分布广泛，数量大，难以监督，盗窃井盖的犯罪行为越来越猖獗。据统计，一般城市井盖年被盗数量约占总数的1%，市政管理较好的城市约占0.5%。也就是说，一个中型城市一年井盖被盗的平均数量在2000~5000左右。这些井盖的盗损影响了设施功能的正常发挥，造成了巨大的直接和间接损失。井盖防盗已成为困扰市政建设的一大难题。
2013年4月，住房和城乡建设部发布了关于进一步加强城市井盖安全管理的通知，要求城市供水、排水、燃气、供热、房地产（物业）、电力、电信、广播电视等部门实施井盖数字化管理，有效监督社会资源，确保人民人身安全。虽然市政井盖的管理需求非常明确，但目前的井盖管理大多是人工检查，维护、防盗、调查和补救效率不高。如何确保井盖设施能够及时维护，是城市街道管理的重要课题。
1.2需求分析
发展过程中市政井盖管理的突出问题主要包括：
A. 监管面积太广，不能全时预防到位，效率低，成本高。市政管理人员无法实时掌握市政监管点井盖的具体情况，无法对井盖进行个人监控，无法及时获取井盖移动的最新位置信息，增加了风险概率。
B. 管理单位通知产权单位缓慢：由于产权单位是根据经验判断的，监理人员往往无法及时准确判断丢失井盖的产权单位，导致产权单位确定过程缓慢，及时修复井盖。
C. 产权单位寻找井盖丢失位置缓慢：由于只依靠监督人员通过电话通知产权单位井盖丢失位置，产权单位人员往往无法及时准确地找到现场井盖丢失位置，无法最大限度地调动可用资源进行井盖维修。
目前很多地方提出了人防、物防、技术防范三种管理井盖的方法。然而，这三种方法只能局部监控井盖，不能真正广泛监控所有区域的井盖。针对市政井盖监管的几个问题，广州乐儿普公司设计了基于市政井盖监管的问题RFID市政人孔盖智能管理系统的技术实现了人孔盖的可追溯性监督，维护了道路安全，也反映了城市现代化、高效、有保障的科学综合管理水平。
1.3RFID技术介绍
射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification Technology)它是20世纪末和21世纪初成熟的非接触式最新自动识别技术，目前正在全球各行业推广应用。它自动识别目标对象，并通过射频信号获取相关数据。RFID它是一种灵活的应用技术，、特别适合自动控制的灵活应用技术，其独特的优势是其他识别技术无法企及的。
无需人工干预识别工作；
可支持只读工作模式或读写工作模式，无需接触或准确瞄准；
在各种恶劣环境下自由工作；
高度数据集成；
由于该技术难以被模仿和侵入，因此RFID安全防护能力极高。
RFID该系统通常由读写器组成(READER)、电子标签(TAG)它由中央信息系统三部分组成。它的工作原理也很简单:读写器通过主动(有源电子标签)或被动(无源电子标签)获取电子标签信号，解码后发送到中央信息系统进行相关数据处理。目前市场上无源电子标签占80%以上，而有源电子标签不到20%。
| 条目 | 有源电子标签 | 无源电子标签 |
| 电源 | 自带电池或外部电源 | 没有电源 |
| 工作方式 | 主动，可收发信号 | 被动，重写信息 |
| 信息 | 存储量大 | 存储量小 |
| 外观 | 重量稍重，体积稍大 | 重量轻，体积小 |
| 距离 | 中长距离识别 | 中短距离识别 |
| 成本 | 较高 | 较低 |
在物联网逐渐成熟的过程中，要建立物与物之间的关系“联系”或者产生“智慧”，在进一步沟通和控制之前，首先要了解物体的独特属性，即物体的身份、位置和状态。这就是RFID射频识别技术之所以如此受到重视，是因为它天生就用于非接触式身份识别和状态描述。因此，应用是有源的RFID实现市政井盖识别的智能化管理，是利用物联网技术提高城市管理信息化水平的重要体现。
2.系统总体设计
2.1系统描述
广州乐儿普信息技术有限公司基于市政井盖管理中存在的问题和挑战，采用了基于RFID无线射频识别技术、传感器技术、地理信息技术、计算机网络技术等物联网相关技术，建立街道井盖管理智能网络，实现对市政井盖状态的积极感知和实时监控。一旦井盖丢失，立即向后台数据处理中心发送报警信息，后台通过短信向维护人员发送报警信息，在最短时间内安装井盖，提高时间处理效率，最大限度地保障相关公共设施安全，优化市政管理效率，创新市政井盖管理模式，完善市政井盖管理流程，提高城市精细管理水平。
2.2系统原理及架构
该系统由三个部分组成：射频识别单元、信息无线传输单元和后台数据处理单元。市政井盖安装嵌有各种传感器的标志卡。当其姿态、位置或状态发生异常变化时，上面的标志卡立即通过传感器感知，并通过信号收发器向附近的信号收发器发送报警信息RFID通过技术接收相关信号，并通过CDMA通信方式，将信息传输到市政管理中心的信息中心，编码、编号和位置信息GIS地图结合，快速判断被监控对象的位置和状态并报警。报警将通知市政部门管理中心，及时调动相关人员，及时解决故障，消除安全风险。系统还可实现井盖盘点、定位监控、报警联动、识别设置等市政设施的防盗报警功能。
2.3系统特点
1)基于RFID同时，非接触快速获取信息RFID标识卡安全保密性强；
2)系统兼容性强，兼容无线传感器国际标准；
3)直接监控市政井盖，管理更加及时、准确、有效。可以实现对市政单井盖的独立监控和管理，使市政管理模式更加灵活和广泛。
4)实时监控和主动报警，在物体状态异常变化的第一时间报警、通知和记录，可有效防止违法行为的发生。
5)不限制城市居民的实际活动，只定位监控监管的市政物品，减少人员干扰、误报和监控失效。
6)先进的无线射频技术和无线传感技术，实现监管状态信号的无线传输。
7)采用跳频通信，防止其他外部信号干扰。
8)信号收发器可扩展性强，可集成电力线载波CDMA传输也可以根据需要与现有的安全系统结合，如视频、烟雾和有害气体监测。
9)标识卡体积小，支持多频点应用(有源/无源组合)，使用寿命长，成本低，便于未来大规模推广。
10)先进的姿态、振动、位置识别算法，防止误报。
11)供电安全:整个系统可外接供电UPS，当区域停电时，监控仍然有效。
12)系统自检:当系统本身工作状态异常时，系统会自动向系统管理员发送提示信息。
2.4系统设计原则
灵活的施工方法
在优先建设多发地段的前提下，逐步扩大辐射到其他线路，进行集中规划管理。当路段建设数量达到一定规模时，建立区域监控中心，采用范围小、分辨率低GIS地图系统降低了报警中心的建设成本。
经济性
在投资成本许可证的情况下，应充分利用现有的最新技术和最可靠的产品，使系统能够尽可能长地为市政管理服务，这也是最经济的。同时，它还可以与现有的市政管理系统进行系统对接，以降低重复建设的投资成本。
可靠性
在设备选型和系统设计中，采用成熟的技术和产品，尽量减少故障的发生。
易维护性
系统维护是当今系统应用成功的一个非常重要的因素。该系统的易维护主要设计和应用于以下因素：故障排除方便、日常管理简单、维护成本低。
3.系统的详细功能
井盖标志卡志卡RFID固定在井盖壁边缘的模块、感应装置和报警触发器。有源RFID该模块负责正常发射射频信号，并实时向市政管理部门发挥作用“报平安”其功能也可用于日常市政材料的库存和检查，报警触发器可设计为行程开关/红外感应。当井盖关闭时，开关关闭，井盖感应装置处于深度睡眠状态。当井盖非法打开和拆卸井盖标志卡时，装置检测到加速度状态的变化，发出报警信号。总控/分控中心立即接收相应反馈，及时调度管理。当工程人员需要维护井盖和线路时，控制中心应通过判断合法性或授权工程人员携带终端设备进行解防。井盖卡可以自动唤醒和休眠。通过多级时间管理设置，不仅保证了井盖射频卡的低功耗睡眠，还保证了报警状态的快速转换。
3.1井盖盘点
RFID作为井盖的标志，标志卡内部是唯一的ID根据不同区域和道路记录井盖的产权单位、联系人、电话等信息，便于管理部门的信息收集和处理。RFID标志卡不能复制，可以及时检查井盖，检查井盖信息，快速掌握井盖丢失状态。
3.2定位监控
系统可以实时监控市政井盖的各种状态信息。通过结合系统直观的市政平面图，可以实时检查井盖在辖区内的位置和基本属性信息，并对各辖区内的井盖进行检查统一指挥、调度、工程维护防盗。
3.3防盗报警
系统可提前设置报警规则，对市政井盖的异常情况进行紧急报警。安装在市政井盖上的标志卡内置倾斜和振动感应。当井盖正常时，标志卡处于休眠状态。当井盖异常打开时，标志卡立即发出报警信号，并通知相关负责部门采取措施。
3.4报警联动
异常情况向报警中心报警后，还将报警信息发送给相关负责人和管理人员的手机等客户端。
3.5鉴权设置
当工程人员需要维护井盖和线路时，控制中心应通过判断合法性或授权工程人员携带终端设备或监督中心进行匹配。
3.6扩展领域
街道资产管理
管理交通设施
通信设施管理
电力设施管理
4.智能终端介绍
4.1BWTF-5032井盖标识卡
产品概述：
BWTF-5032型标志卡(以下简称标志卡)是一种有源主动标志卡，工作频点为433MHz，定期发射自己的识别信息。具有识别距离长、功耗低、免维护等特点。标识卡内部具有优良的防冲突机制，适用于多标识卡的应用。标志卡具有物品姿态检测功能。如果物品移动或撞击后姿态发生变化，可发出报警信息，可广泛应用于井盖、电源箱管理等市政资产领域。
井盖卡优点：
(1) 射频发射功率小，只有-10dBm，对人体无害；
(2) 工作时间过长。电路采用低功耗设计，降低电路功耗，安装的电池可维持井盖卡正常工作3年；
(3) 采用有源RFID无需唤醒机制，自动发送数据；
(4) 支持激活和休眠的井盖卡；
(5) RFID与传感技术的完美结合。采用加速度传感器检测标识卡的倾角和振动；
(6) 支持低频唤醒功能的双频工作；
(7) 具有防拆报警功能；
(8) 在室外高低温环境下使用高性能锂氩电池。
主要技术参数：
工作频率:433MHz
发射功率:20dBm
工作温度:-30℃～60℃
识别距离:全向天线500米(空气中无遮挡)
全向天线300米(标志卡位于井盖下)
工作电压:DC：3.0V
工作电流：最大工作电流125mA,待机电流小于10uA
平均相对湿度：≤95%(+25℃)
大气压力:80kPa～106kPa
防护等级:IP67
4.2BWBS-5024信号收发器
产品概述：
BWBS-5024型信号收发器是一种长距离有源的信号收发器RFID读写设备具有识别距离长、灵敏度高、识别速度快、抗干扰能力强等特点，可用于户外支架的牢固安装。广泛应用于人员、车辆、资产定位与跟踪、门禁管理等领域。BWBS-5024信号收发器可以与监控中心进行双向数据通信，实时上传识别卡的所有信息，为系统提供高精度、实时的数据。BWBS-5024信号收发器可增加备用电池，外部电源断开后仍能保持信号收发器正常工作，提高信号收发器的工作稳定性。
信号收发器的优点：
(1) 安装灵活方便，不影响周围环境。移动通信技术用于信号收发器和收集服务器之间的双向通信，无需铺设电缆或光缆，最大限度地保护周围环境免受损坏。
(2) 信号收发器和收集服务器具有双向移动数据通信功能CDMA接口。
(3) 实现了信号收发器RFID技术与移动通信技术的融合。
(4) 信号收发器支持后备电池供电。
(5) 独特的防撞技术使信号收发器能够在同一区域一次接收300张定位卡。即使井盖卡移动迅速，数据也能准确传输。
主要技术参数：
工作频率:433MHz
识别距离：全向天线2km(无遮挡环境)
全向天线300m(标志卡位于井盖下)
识别角度：全向
增益：全向天线3dBi
安全：加密算法和匹配机制，防止环境适应性：防水冲击设计，满足工业环境要求，保护等级不低于IP67。
接收灵敏度：>-148dBm
接口标准:CDMA 1x
位移速度:0-180km/h
电源标准:DC：12V 800mA
后备电池:5000 mAh
并发识别数：同时识别500张及以上标识卡
误读率:≤0.01%
外形尺寸:260×180×60(mm)
外壳材料：工程塑料ABS
5.系统管理软件
5.1 介绍系统管理软件
市政井盖管理系统是广州乐儿普公司为政府相关职能部门和行业用户设计的管理软件。该软件实时监控特定市政井盖的身份、位置和状态信息，实现对特定对象的积极管理。该软件可广泛应用于城市市政部件管理、公共资产管理等领域，为相关政府部门、企业事业单位提供新的物联网服务。
软件系统架构图
前台网站：用户凭账号和密码登录前台网站，然后使用定位、用户管理等功能。
报警处理子系统：用于处理各种报警情况。
短信子系统：负责向相关负责人发送报警短信。
后台管理子系统：维护和管理各种信号收发器和标识卡。
数据库：存储系统所需的各种数据。
从信号收发器到数据中心采集子系统。
5.22系统管理软件的主要特点
整个应用平台主要实现产品定位查询和报警功能。B/S架构设计采用轻量级J2EE框架SSH城市市政管理平台的发展主要具有以下特点：
实用性：满足用户的实际需求，解决实际问题，做好核心功能，兼顾辅助功能，实现快速可靠的部署和使用，节约投资。
易用性:各种功能一目了然，满足用户的使用习惯，易于使用、维护和升级，最大限度地降低实施、培训成本和周期。
先进：采用结构化程度高、扩展性好、升级性好的先进技术架构，符合未来发展趋势。
稳定性：系统经过从底层数据库到功能层的严格测试，数据库稳定，功能平稳，可在不同的硬件环境中长期平稳运行。
安全：系统能有效防止各种外部病毒的攻击。内部数据有多种备份方式，通过权限控制，严格细致的访问控制，确保内部数据的安全。
5.系统管理软件系统部署
系统采用Tomcat作为web服务器，使用Oracle作为数据库服务器。提高性能，web服务器和数据库服务器采用集群方式，数据库和备份服务器用于灾难恢复。集群服务器也用于缓解收集压力。短信服务器目前使用短信猫。
5.4系统管理软件的主要功能
5.4.1定位显示
实时显示绑定标志卡的市政井盖在地图上的位置。如果市政井盖移动，可以显示市政设施的历史位置和历史移动轨迹。
5.4.2报警管理
显示目前井盖的各种报警，包括井盖的非法移动，可以实现大面积甚至整个城市各井盖的网络管理。报警时，将向相关负责人发送报警信息。
自定义井盖报警类型；
实时确认井盖报警数量；
实时确认井盖报警位置；
工作人员到达现场后，实时确认井盖恢复状态。
5.4.3地图显示
地图具有缩放、鹰眼、测距等功能，地图的中心点是市政设施管理区的中心点。
5.4.4用户管理
用于维护和管理市政人员和井盖。
市政井盖输入、导出、变更管理；
显示用户的基本信息，可修改密码；
管理职能部门操作权限；
职能部门管理人员、车辆等市政维护资源；
统计报表：包括市政设施统计、移动统计、报警统计等。
5.4.5统计报表
包括市政井盖统计、移动统计、报警统计等报表。
5.5软件运行配置环境
5.5.1软件环境
服务端
支持操作系统：相当于WindowsServer2003标准版、RedHat Enterprise 6、CentOS6.2。
支持数据库：oracle 10g/11g、Altibase 6.1.1.0。
客户端
支持操作系统：Windows XP Professional SP3及以上版本。
支持的Web浏览器：Internet Explorer 6.0以上及Internet Explorer 9.0以下版本
5.5.2硬件环境
服务器性能配置的基本要求
CPU：双核处理器
内存：≥8GBECC DDR3 1066MHz(2G*配置)，最大支持≥8个内存插槽
硬盘：≥500G
网卡：主板集成双千兆自适应网卡，支持网络唤醒、网络冗余、负载平衡等网络特性。
客户端的计算机性能要求
CPU：Intel P4 2.0G Hz或以上，建议使用双核
内存：2GB内存或以上
硬盘：120G或以上
6、安装施工
6.1材料标准
根据项目设计规定，检查各种型材和铁件的材料、规格、型号和外观。
检查工程中使用的电缆规格型号，符合设计规定，电缆标志和标志卡内容齐全清晰，测试电缆特性，并持有产品证书。
天线采用同轴电缆，屏蔽良好的聚氯乙烯外护套，并有产品合格证。
检查设备，外观、型号应符合设计规定，并有产品证书。
6.2主要机具
施工工具:手电钻、克丝钳、一字锥、十字锥、电工刀、尖嘴钳、平口钳、剥线钳、水平尺、万用表、兆欧表、电梯(或临时架子、脚扣)、工具袋等。
验证仪：场强仪、信号发生器、测试卡等。
6.3作业条件
符合设计要求的信号收发器支架。
立杆尺寸应符合信号收发器的设计要求。
设备间应提供可靠的施工电源和接地装置。
6.4操作工艺
6.4.1信号收发器的安装
首先，在灯杆高约6米的地方打一个圆孔，方便带保护套的电线和电缆穿孔，使电源线与下面的电池盒电源连接。组装好的BWBS-5024信号收发器用箍固定在相应高度，固定牢固，连接电源，打开开关后检查各指示灯是否正常工作。
信号收发器正常运行后，根据需要调整信号收发器方向和定向天线方向，确定最佳效果，然后拧紧各连接，确保固定牢固；具体安装如下图所示：
垂直状态(信号收发器和天线未旋转角度)
调整状态(信号收发器和天线旋转45°)
6.4.2井盖卡安装方式
下图为标识卡外壳，可拆卸更换电池。通过4个标识卡外壳和电池盒M4.螺钉固定，壳体之间有直径22mm孔，用于连接电池和转接板，以及燃烧程序，孔周围通过防水圈进行防水处理。标识卡外壳预留4个沉头螺孔，用于螺钉固定标识卡。标志卡壳底面采用粗装饰纹处理，增加与云石胶的粘接强度，并设计若干筋位，以增加云石胶固定时的接触面积。井盖下的安装方式为云石胶粘贴井盖固定和螺钉固定。安装标志卡后，支持现场更新程序。
7、售后服务
7.1系统维护
系统维护主要是为了保证系统的正常运行，包括日常维护和故障恢复。
日常维护包括：
定期备份数据；
回答系统用户的问题；
维护终端。
故障恢复包括：
系统通信故障系统通信故障；
终端设备损坏导致功能障碍；
由于标志卡损坏，设施无法识别。
7.2系统完善
系统软件将在使用过程中定期升级。为了满足不同阶段用户的需求，系统的软件结构预留了升级接口。系统优越的扩展特性使系统更容易满足不同用户的需求。
7.3售后服务
1.保修期内售后服务规范(广州乐儿普公司提供的硬件和网络环境等。
(1) 保修时间：12个月。
(2) 热线支持和远程技术服务：
提供7×24小时技术支持和服务，联系广州乐儿普指定的客户代表工程师。
当设备出现故障时，应在2小时内响应客户的维护要求，并在4小时内到达广州市的关键部件，以确保问题在48小时内解决（从维修时间开始）。
为8小时内无法解决的问题提供备用设备。承诺备件响应时间小于24小时。
2.保修期后的设备维护
对于广州乐儿普公司提供的设备，广州乐儿普公司仍将在保修期后提供服务，并免费提供不涉及现场服务或设备更换的服务项目。对于其他服务，广州乐儿普公司将收取合理的费用。收费项目根据优先级、技术难度、人员、时间、更换设备和客户要求确定。