基于RFID和WSN的智慧街道井盖管理方案

1.系统概述

1.1.系统背景

随着城市化进程的加快，市政公用设施建设发展迅速。电力、通信等部门的线缆大都采取地埋方式，通过井盖进行日常维护，这给不法分子提供可乘之机，撬开井盖盗窃电缆。由于城区面积扩大，井盖分布范围广、数量大，导致监管难度大，通过井盖盗窃线缆的犯罪行为越来越猖獗。这些盗损行为，影响了设施功能的正常发挥，并造成巨大的直接和间接损失。井盖线缆防盗已经成为困扰市政建设的巨大难题。

目前的井盖管理多为人工巡查，维护、防盗、排查补救工作效率不高，如何确保井盖设施能够及时进行维护，对于出现的各种隐患及早发现和排查，是城市街道管理工作的一个重要课题。

智慧街道井盖管理系统依托先进的RFID设备、无线传感网络、通信网络和计算机技术，建立遍布街道井盖管理的智能网络，实现井盖非正常状态下开启报警，最大限度的保障相关公共设施安全。

图1街道旁丢失井盖的地井

1.2.现状与分析

随着城市各项功能日益完善，井盖也像巨大机器上的螺丝钉一样镶嵌在城市的各条街道。这些井盖分属市政、通讯、燃气、热力、电力、交管等多个行业部门，权属复杂，管理难度大。其中电力、通讯线缆井盖占相当大的部分。

井盖的被盗、缺失损坏，主要造成两方面的影响：1）给行人和车辆带来安全隐患，变成马路杀手；2）通过井盖入口盗窃地下电线缆，影响供电和通讯。

偷盗井盖和盗窃地下线缆已成为当前影响我国市政建设、电力、通讯安全的一个突出问题。目前所能有的解决办法一是人防，二是物防，三是技防。

人防

人防的困难主要是监管区域太广，不能24小时全时段防范到位，效率低，成本大。

物防

物防具有局限性，成本过高，防范有限。

技防

技术防范的问题是成本过高，其防盗成本远远超出井盖本身的实际成本和损失被盗的成本，要实现对大区域井盖监控和线缆防范就更加困难。

目前可以说在中国安防业没有任何一个企业单位和科研院所能真正从技术上解决井盖防盗和大面积监管问题。即使目前很多地方提出的数字城管中对井盖的管理也只能做到井盖的分区数字户籍和视频监控，无法真正大区域对所有区域内的井盖24小时监控。

RFID技术和WSN技术的出现及应用，给城市井盖管理带来了很多可管理性。智慧街道井盖管理方案，利用RFID技术和WSN技术的特性，来实现对井盖的追溯监管，维护道路和地井安全，一旦井盖丢失，立即发送报警信息到后台数据处理中心，后台通过短信方式将报警信息发送给维护人员，维护人员只需扫描电子标签，可立即识别出产权单位，在最短时间内补装井盖。

2.系统介绍

2.1.系统原理

在井盖上安装集成倾斜传感器的从传感节点，井盖挪动后传感节点发出报警信息，报警信息通过传感节点、中继节点和数据中心形成的无线传感网络发送给后台数据管理中心，后台数据管理中心收到报警信息后以短信的方式发送到相关管理人员的手机，相关管理人员核实信息并进行现场处理，问题解决后通过WSN网络发送信息返回后台数据管理中心，后台管理中心解决报警信息，如果问题没有解决相关管理人员会联系井盖的产权单位，在最短时间内补装井盖。地井边缘安装抗金属标签，标签内可存储井盖和地井的详细信息，现场工作人员可以通过手持机扫描标签知道地井和井盖的产权单位和详细信息，便于井盖的及时更换；通过手持机对井盖进行非接触盘点；通过手持机向后台数据处理中心发送解除告警信息。

图2智慧街道井盖管理工作原理图

2.2系统结构

智慧街道井盖管理系统主要包括触发报警单元、信息无线传输单元、后台数据处理单元、射频识别单元，该系统主要实现的功能如下：

a.井盖防盗报警

b.报警信息无线传输

c.报警信息的处理

d.井盖及时补装

e.报警信息的解除

2.3.硬件系统构成

智慧街道井盖管理系统包括报警数据采集部分、数据传输部分、监控管理部分三部分组成。

图3硬件系统构成图

2.3.1.报警信息采集

信息采集分为地井信息采集和井盖信息采集，其简介如下：

地井信息采集

地井的标识可采用UHF抗金属标签，将RFID标签固定在地井里，该标签内已写入井的产权单位、联系人、电话以及尺寸等信息，并与数据库建立联系。

井盖信息采集

井盖的标识采用传感节点，传感节点主要由以下作用：1）作为井盖的标识，其内部记录了井盖的产权单位、联系人、电话以及尺寸等信息；2）作为传感采集节点，其内部集成了倾斜移动传感器，当井盖一旦搬动或移动时，传感节点将自动发送报警信息；3）作为WSN无线传感中的节点，用于数据的无线传输。

传感节点内部有唯一的ID号，其按不同区域、道路和所属单位进行编号，一旦井盖被搬动时产生一定倾角，从而触发传感节点发送报警信息，后台根据报警信息及时安排人员处理，避免井盖被盗。