智能井蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、智能井蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案概述本井蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案適用于我公司智能井蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括系統(tǒng)概述、工作原理、部件介紹、基本參數(shù)、檢驗(yàn)測(cè)試等內(nèi)容。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用高靠電子裝置及無線信號(hào)傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)地檢測(cè)井蓋狀態(tài)，用于預(yù)防和減少由于井蓋破損、被盜、汽車過度重壓以及井下水位過高導(dǎo)致的安全事故或損失。系統(tǒng)能及時(shí)地將報(bào)警信息傳達(dá)到監(jiān)控中心和巡查人員。智能井蓋系統(tǒng)采用高強(qiáng)度復(fù)合材料構(gòu)成蓋體，可以在道路、廣場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)地水平安裝使用。井蓋破損報(bào)警原理：井蓋蓋體內(nèi)有破損檢測(cè)線圈，且與電子裝置相連，一旦井蓋破損，檢測(cè)線圈斷開，電子裝置就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。井蓋傾斜、振動(dòng)報(bào)警原理：井蓋電子裝置內(nèi)采用Analog Device公司的

2、專用芯片（或同類芯片），芯片輸入固定的閾值，當(dāng)井蓋傾斜、振動(dòng)超過此閾值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。井下水位報(bào)警原理：井下水管破裂或其他原因可導(dǎo)致井下水位上漲。井蓋電子裝置采用超聲波定時(shí)檢測(cè)水位高度，當(dāng)檢測(cè)到水面高度超過規(guī)定值時(shí)就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。系統(tǒng)組成井蓋系統(tǒng)的組成示意圖如上所示，主要構(gòu)成及用途如下：井蓋：指安裝好電子防盜裝置的井蓋。投入使用后通過電子裝置檢測(cè)井蓋的傾斜、振動(dòng)移位、破損以及井下水位狀態(tài)。檢測(cè)到報(bào)警狀態(tài)后通過無線方式向系統(tǒng)監(jiān)控中心和巡查人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)。中繼器：系統(tǒng)中用于接收井蓋信號(hào)，便于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾娮友b置。無線集中器：系統(tǒng)中用于接收井蓋或中繼器信號(hào)的電子裝置。無線集中器通過內(nèi)部的GSM/GP

3、RS、Lora無線模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到井蓋系統(tǒng)監(jiān)控中心。無線手持機(jī)：用于生產(chǎn)過程中對(duì)智能井蓋進(jìn)行功能測(cè)試，也可在現(xiàn)場(chǎng)維修中使用。手持機(jī)內(nèi)部用可充電池供電，連續(xù)工作時(shí)間大于72小時(shí)，待機(jī)時(shí)間200小時(shí)。手持機(jī)配備外接DC+12V,1A的直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行充電。無線手持機(jī)的基本功能：（1）按鍵操作，LCD顯示各種狀態(tài)和參數(shù)。（2）生產(chǎn)過程中進(jìn)行井蓋編碼設(shè)置和確認(rèn)。（3）對(duì)井蓋進(jìn)行功能測(cè)試。設(shè)計(jì)特點(diǎn)(1)安裝維護(hù)方便，系統(tǒng)成本低，不產(chǎn)生較大的后期費(fèi)用。(2)報(bào)警及時(shí)，報(bào)警時(shí)間設(shè)計(jì)小于30秒。(3)系統(tǒng)電池備用時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)計(jì)大于4年。(4)系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單，無需專人長(zhǎng)時(shí)值守。(5)系統(tǒng)可切換使用頻率，防止信號(hào)阻塞

4、。(6)GPRS網(wǎng)絡(luò)阻塞時(shí)，系統(tǒng)仍然具有報(bào)警功能。(7)井蓋系統(tǒng)監(jiān)控中心可以遠(yuǎn)離井蓋現(xiàn)場(chǎng)，不受距離限制。井蓋系統(tǒng)基本功能/規(guī)格（1）系統(tǒng)采用GPRS、短信、及470MHz 475 MHz的Lora無線信號(hào)進(jìn)行通訊。（2）工作頻率：前端頻率 470MHz 475 MHz，系統(tǒng)默認(rèn)工作頻率為470MHz。在默認(rèn)頻率信號(hào)發(fā)生阻塞時(shí)，通過控制中心切換到其他頻率。（3）使用壽命：無線集中器、中繼器及井蓋的電池設(shè)計(jì)使用壽命為4年，無線集中器電池備用時(shí)間不低于48小時(shí)，其它部件為5年。使用年限到期、重新檢測(cè)合格后可投入再使用。（4）報(bào)警時(shí)間：小于30秒。（不包括由于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的等待時(shí)間。）（5）報(bào)警內(nèi)容：

5、井蓋傾斜、移位、振動(dòng)報(bào)警、井蓋破損和井下水位報(bào)警。傾斜報(bào)警閾值：12°- 18°；振動(dòng)報(bào)警閾值：0.3g/s2 - 0.6g/s2 ；井下水位報(bào)警閾值：距感應(yīng)面45cm - 55cm；破損報(bào)警面積閾值25 cm2-30cm2。（6）系統(tǒng)每4小時(shí)自檢一次，包括通訊狀態(tài)，電池電壓等，這些狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)顯示故障報(bào)警信號(hào)。（7）井蓋監(jiān)控中心顯示每個(gè)井蓋的報(bào)警狀態(tài)、自檢狀態(tài)。必要時(shí)監(jiān)控中心發(fā)出前端頻率切換命令，保證信號(hào)傳輸通暢。（8）工作溫度：井蓋、中繼器工作溫度-20 °C 60 °C，濕度095%RH。其他工作溫度-10 °C to 45 &

6、#176;C，濕度090%RH；存儲(chǔ)溫度：-10 °C to 45 °C，濕度060%RH，無塵環(huán)境。各部件基本規(guī)格如下：序號(hào)部件名稱規(guī)格備注1井蓋井蓋、電子控制盒可分離。電池：ER26500M或等同型號(hào)。電池使用時(shí)間：4年。電池最大電流：<100mA。電池休眠電流：<20A。*通訊距離：>500米。接收靈敏度：優(yōu)于-115dB。最大發(fā)射功率：20dB。喚醒時(shí)間：<4.5秒。測(cè)試條件為空曠道路。2中繼器電池：ER26500M或等同型號(hào)。電池使用時(shí)間：4年。電池最大電流：<100mA。電池休眠電流：<25A。*通訊距離：>500米。接

7、收靈敏度：優(yōu)于-115dB。最大發(fā)射功率：20dB。喚醒時(shí)間：<1.5秒。測(cè)試條件為空曠道路。3無線集中器電源：AC220,50Hz,5W。內(nèi)部備用電池：DC7.2V, 2300Mh,LI-MH電池組。電池備用時(shí)間：48小時(shí)。充電時(shí)間：<10小時(shí)。*通訊距離：>500米。*接收靈敏度：優(yōu)于-115dB。最大發(fā)射功率：20dB。喚醒時(shí)間：<1秒。測(cè)試條件為空曠道路。接收靈敏度指井蓋前端的信號(hào)接收靈敏度。4監(jiān)控中心見智能井蓋監(jiān)控中心平臺(tái)設(shè)計(jì)說明書井蓋工作啟動(dòng)流程井蓋投入使用前未裝入電池。井蓋裝入電池后井蓋電子裝置首先對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行自檢，如果系統(tǒng)正常，井蓋的狀態(tài)LED每500

8、毫秒滅，100毫秒亮；如果井蓋電路有故障，則進(jìn)入低功耗模式，井蓋的狀態(tài)LED滅。井蓋電路自檢通過，靜止10分鐘后電子裝置開始工作。中繼器工作啟動(dòng)流程中繼器投入使用前未裝入電池。中繼器裝入電池后井蓋電子裝置對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行自檢，如果系統(tǒng)正常，中繼器的狀態(tài)LED每500毫秒滅，100毫秒亮；如果中繼器電路有故障，則進(jìn)入低功耗模式，中繼器的狀態(tài)LED滅。中繼器開始正常工后處于接收模式，工作方式為休眠1秒，接收10毫秒。當(dāng)接收到井蓋和無線集中器發(fā)出的命令后會(huì)執(zhí)行命令并根據(jù)命令的種類返回執(zhí)行成功信號(hào)到發(fā)送方。中繼器接收到井蓋組網(wǎng)配置命令后立即記錄對(duì)應(yīng)井蓋的編號(hào)；中繼器接收到無線集中器組網(wǎng)配置命令后立即記錄

9、無線集中器的編號(hào)。組網(wǎng)配置成功后中繼器的狀態(tài)LED每20秒滅，20毫秒亮。無線集中器工作啟動(dòng)流程無線集中器負(fù)責(zé)控制中心與井蓋前端系統(tǒng)之間的信號(hào)接收和轉(zhuǎn)發(fā)。加電后無線集中器通過GPRS自動(dòng)登錄到監(jiān)控中心指定的服務(wù)器。無線集中器投入使用前未裝入電池，裝入電池、接通外接電源后電子裝置對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行自檢，如果內(nèi)部電路正常，無線集中器的狀態(tài)LED每500毫秒滅，100毫秒亮；如果內(nèi)部電路有故障，無線集中器進(jìn)入低功耗模式，狀態(tài)LED滅。系統(tǒng)進(jìn)入正常工作后，狀態(tài)LED每2秒滅，100毫秒亮。無線集中器默認(rèn)有超級(jí)手機(jī)號(hào)碼，該超級(jí)手機(jī)號(hào)碼的用戶需向井蓋巡查人員的手機(jī)號(hào)碼授權(quán)。授權(quán)后無線集中器在系統(tǒng)報(bào)警時(shí)向巡查人

10、員發(fā)出報(bào)警信息，井蓋巡查人員也可通過授權(quán)的號(hào)碼查詢井蓋狀態(tài)。通訊網(wǎng)絡(luò)的初始建立井蓋系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)指井蓋系統(tǒng)用于報(bào)警，狀態(tài)檢測(cè)的信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)的正常工作是在通訊網(wǎng)絡(luò)正常的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。其信號(hào)流向可參見前述井蓋系統(tǒng)信號(hào)流程圖。每個(gè)井蓋、中繼器和無線集中器有唯一編碼，初始加電自檢后，井蓋電子裝置首先進(jìn)行組網(wǎng)配置：井蓋搜索最近的中繼器或無線集中器，并將獲得網(wǎng)絡(luò)參數(shù)記錄在EPROM中，同時(shí)中繼器或無線集中器將發(fā)送網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)信號(hào)井蓋的編號(hào)記錄在自己的EPROM中。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)用于配置無線信號(hào)傳輸?shù)碾娮幽K，也是無線信號(hào)傳輸?shù)穆窂健＞w成功組網(wǎng)后，井蓋的狀態(tài)LED每20秒滅，10毫秒亮。中繼器完成自檢后，

11、中繼器進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)配置等待模式，每休眠1秒接收20毫秒。在每個(gè)接收時(shí)間內(nèi)中繼器查詢470MHz和471MHz的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)配置請(qǐng)求信號(hào)各一次，一旦查詢到有效的請(qǐng)求信號(hào)，立即將返回成功信號(hào)給對(duì)方，組網(wǎng)成功，同時(shí)將對(duì)方的編號(hào)記錄到EPROM中。中繼器接收組網(wǎng)配置信號(hào)的來源包括井蓋、其他中繼器以及無線集中器發(fā)出的組網(wǎng)配置請(qǐng)求信號(hào)。中繼器接收到這些組網(wǎng)配置信號(hào)后以編號(hào)進(jìn)行區(qū)分其來源。 無線集中器加電，完成自檢后自動(dòng)登錄到監(jiān)控中心的服務(wù)器，然后開始等待監(jiān)控中心服務(wù)器、超級(jí)號(hào)碼手機(jī)用戶或者經(jīng)過超級(jí)號(hào)碼手機(jī)用戶授權(quán)的手機(jī)用戶發(fā)出的系統(tǒng)組網(wǎng)配置命令。該組網(wǎng)配置是為了建立無線集中器與中繼器之間、中繼器與中繼器之間的組網(wǎng)

12、配置。無線集中器接收到該配置命令后與最近中繼器進(jìn)行組網(wǎng)配置，其組網(wǎng)原理與井蓋到中繼器之間的組網(wǎng)原理配置相同。中繼器與無線集中器組網(wǎng)配置成功后再與下行的中繼器進(jìn)行組網(wǎng)配置，其組網(wǎng)原理相同。井蓋監(jiān)控中心與無線集中器之間采用GPRS/互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。井蓋系統(tǒng)前端的工作頻率切換井蓋前端的工作頻率是指中繼器、無線集中器與井蓋之間的信號(hào)傳輸頻率以及中繼器與集中器、中繼器之間的信號(hào)傳輸頻率?？刂浦行母鶕?jù)系統(tǒng)的自檢狀態(tài)表來判定井蓋前端系統(tǒng)無線傳輸是否受到阻塞或者干擾。當(dāng)井蓋前端系統(tǒng)無線傳輸出現(xiàn)阻塞或者干擾時(shí)可以由控制中心發(fā)出頻率切換命令，以恢復(fù)系統(tǒng)正常的通訊。命令傳輸流向：控制中心- >無線集中器-

13、 >中繼器- >井蓋或者控制中心- >無線集中器- >井蓋工作頻率切換原理： 監(jiān)控中心在無報(bào)警狀態(tài)下定時(shí)或者立即執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)查詢命令，用查詢到的信息刷新監(jiān)控中心軟件平臺(tái)的通訊狀態(tài)信息表。監(jiān)控操作人員可以通過狀態(tài)表獲知系統(tǒng)的通訊狀態(tài)是否正常。中繼器和井蓋如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有接收到默認(rèn)頻率下的數(shù)據(jù)就會(huì)自動(dòng)輪換在頻率471MHz,473MHz和475MHz 3個(gè)頻率點(diǎn)等待接收系統(tǒng)的頻率切換命令；無線中繼器發(fā)出的頻率切換頻率命令是以廣播信號(hào)方式進(jìn)行，系統(tǒng)無需進(jìn)行編碼的識(shí)別。系統(tǒng)通過執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)查詢命令后觀察監(jiān)控中心軟件平臺(tái)的通訊狀態(tài)信息表判定是否頻率切換成功。系統(tǒng)切換頻率成功后

14、會(huì)鎖定工作頻率。井蓋報(bào)警流程井蓋一旦檢測(cè)到報(bào)警狀態(tài)，立即將包含報(bào)警狀態(tài)和井蓋編碼的報(bào)警信息發(fā)送到無線集中器，無線集中器收到后立即將該報(bào)警信息通過無線集中器的GSM/GPS模塊發(fā)送到控制中心進(jìn)行報(bào)警顯示，同時(shí)無線集中器也會(huì)把報(bào)警信息發(fā)送到井蓋巡查人員的手機(jī)。報(bào)警狀態(tài)用于區(qū)分報(bào)警的種類，井蓋編碼用于區(qū)分報(bào)警的來源。第一次報(bào)警不成功，會(huì)最多重報(bào)警3次。系統(tǒng)監(jiān)控中心基本功能系統(tǒng)監(jiān)控中心的基本功能如下：（1）通過GPRS與無線中繼器進(jìn)行連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)命令傳輸。（2）用地圖方式顯示井蓋的位置和編碼。（3）顯示每個(gè)井蓋的通訊狀態(tài)是暢通，并定時(shí)刷新。（4）向某個(gè)井蓋或者全部井蓋發(fā)出通訊狀態(tài)查詢命令。（5）向井

15、蓋前端系統(tǒng)發(fā)出頻率切換命令。（6）向無線集中器發(fā)出組網(wǎng)命令，井蓋前端系統(tǒng)收到命令后自動(dòng)配置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（7）向某個(gè)井蓋或者全部井蓋發(fā)出關(guān)閉或打開報(bào)警功能。（8）控制中心與無線集中器之間默認(rèn)采用GPRS模式。在GPRS模式阻塞時(shí)自動(dòng)切換到短信模式,GPRS信號(hào)正常后可以自動(dòng)恢復(fù)到GPRS模式。（*該項(xiàng)功能為可選功能。）井蓋監(jiān)控中心平臺(tái)軟件安裝完成后，在操作人員的控制下直接啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接，系統(tǒng)接入正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)的安裝首先按照相關(guān)使用安裝手冊(cè)安裝井蓋、中繼器、無線集中器和監(jiān)控中心平臺(tái)軟件。系統(tǒng)安裝完成后裝入井蓋和中繼器的電池，然后打開無線集中器的電源，運(yùn)行監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件。系統(tǒng)全部加電，監(jiān)控啟動(dòng)完

16、成并等待10分鐘后觀察監(jiān)控中心的“通訊狀態(tài)”，應(yīng)該顯示全部正常。通過超級(jí)手機(jī)號(hào)碼用戶向無線集中器發(fā)出命令設(shè)置授權(quán)使用手機(jī)號(hào)碼。使用授權(quán)手機(jī)號(hào)碼向無線集中器發(fā)出查詢命令，查詢某個(gè)井蓋的狀態(tài)，觀察有無返回。系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試井蓋系統(tǒng)安裝完成后應(yīng)按智能井蓋系統(tǒng)/部件驗(yàn)收大綱的“系統(tǒng)安裝驗(yàn)收”進(jìn)行，驗(yàn)收應(yīng)填寫驗(yàn)收記錄單，記錄單應(yīng)由有關(guān)部門存檔。系統(tǒng)日常使用和維護(hù)井蓋系統(tǒng)經(jīng)過安裝，驗(yàn)收投入使用后由監(jiān)控中心和巡查人員實(shí)時(shí)地監(jiān)控井蓋是否報(bào)警。巡查人員得到報(bào)警信息后應(yīng)盡快到現(xiàn)場(chǎng)查看和處理報(bào)警，根據(jù)報(bào)警種類和現(xiàn)場(chǎng)勘查情況對(duì)報(bào)警井蓋進(jìn)行處理。巡查人員可以通過手機(jī)發(fā)出查詢短信命令來確認(rèn)井蓋是否報(bào)警。必要時(shí)更換井蓋或者井蓋的電子裝置。如果井蓋無任何損壞，巡查人員應(yīng)通過手機(jī)向已報(bào)警的井蓋發(fā)出清除報(bào)警命令，否則會(huì)出現(xiàn)重復(fù)報(bào)警現(xiàn)象。監(jiān)控中心值守人員應(yīng)留意通訊狀態(tài)和報(bào)警信息，在收到報(bào)警信息后應(yīng)通知巡查人員進(jìn)行報(bào)警處理，值守人員應(yīng)核實(shí)監(jiān)控中心的報(bào)警與巡查人員接到的報(bào)警是否一致。監(jiān)控中心值守人員發(fā)現(xiàn)通訊狀態(tài)異常后可通過執(zhí)行頻率切換命令使報(bào)警通訊恢復(fù)正常。系統(tǒng)維