CN105913635A - 一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统，包括井盖检测器和物联网节点控制器；所述物联网节点控制器上还设置安装有电力载波模块；所述系统还包括集中控制器和监控服务器。本发明提供的基于路灯物联网的市政井盖监测系统具有以下优点：基于路灯物联网，可以减少重复建设，如部署线路等；监测井盖信息及时、准确；可设置无人值守，大大节约人力成本，有效提高工作效率；具有良好的稳定性、可靠性和可扩展性；聚合不同市政系统的信息，提高了市政管理能力。

Description

一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统。
背景技术
随着现代城市规模的不断扩大，城市里的市政井盖数量也不断增加，如何有效管理日益增多的市政井盖成为市政部门的一个难题。随着科技的进步，目前已有不少的厂商开发出了基于信息技术的井盖管理系统，通过电脑与网络对井盖进行检测与管理。这些系统主要有对井盖的资产管理、井盖定位、井盖状态监测、井盖的防盗报警等功能。下面简单介绍一下现有井盖检测系统的技术方案：
方案一：井盖通过有线方式与监控中心连接
在图1中井盖下的检测器通过RS485线与井盖附近的一个通讯中继器连接，通讯中断器再通过通讯总线(光纤或以太网)与监控中心连接。其工作原理是，井盖检测器安装在井道内壁，通过一个部件与井盖产生物理连接，当井盖移动后检测器与井盖的物理连接断开，此时检测器产生一条井盖移动信息通过RS485线传输到通讯中继器，通讯中断器再把信息传输到监控中心，监控中心的电脑屏幕上会产生井盖移动的告警信息，监控中心的值班人员看到告警信息后及时对被移动的井盖进行处理，就这样完成了对井盖移动的监测。此外，监控中心还可以获取到每一个井盖的地理位置信息、井盖编号、归属权等一些属性信息。
方案二：采用无线通信的井盖监测系统
从图2中可以看出，方案二的系统结构主要由三种设备组成：安装在井盖上的传感器节点、网关节点和监测中心。传感器节点使用ZigBee无线网络连接到网关节点，网关节点再通过GPRS模块连接到GPRS网络，GPRS网线再通过互联网连接到监测中心。其工作原理是：首先传感器节点按区域组成一个小的无线网络并与网关节点连接，当传感器节点检测到井盖移动时产生一个井盖移动信息通过网关节点传送到GPRS网络，然后再通过互联网传送到监测中心，监测中心的主机屏幕产生井盖移动告警，值班人员及时对移动的井盖进行处理就这样完成了对井盖移动的监测。此外，监控中心还可以获取到每一个井盖的地理位置信息、井盖编号、归属权等一些属性信息。然而，以上的技术方案存在如下缺点：
1.采用有线方案施工困难，投入成本高：对于现有井盖如果要进行布线安装监测系统，一方面对于在道路中的井盖要开挖电缆沟施工是比较困难的，另一方面对于远距离的井盖需要布线光纤通信，投入成本太高；
2.采用无线方案运营成本高：由于ZigBee无线通信距离有限(一般实际使用100米左右，超过100米就会产生比较严重的数据丢包)，这就需要在道路上布置大量的网关节点，网关节点中的GPRS模块使用SIM卡才能连接到GPRS网络，这样每个月要向移动通信运营商支付一定的通信流量费用，这个运营费用随着网关节点数量增加而不断的增加。
发明内容
为了解决现有的井盖监测系统施工困难，投入成本大和运营成本高的问题，本发明通过利用智慧照明系统中路灯物联网的通信技术，提出一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统，包括设置安装于井盖底部的井盖检测器，设置安装于路灯上的物联网节点控制器；所述井盖检测器用于采集井盖信息；所述井盖检测器上设置安装有无线通信模块一；所述物联网节点控制器上设置安装有无线通信模块二；所述物联网节点控制器通过扩展接口连接无线通信模块二；所述井盖检测器通过无线通信模块一与所述物联网节点控制器建立无线通信；所述物联网节点控制器上还设置安装有电力载波模块；所述基于路灯物联网的市政井盖监测系统还包括集中控制器；所述集中控制器与多个物联网节点控制器通过所述电力载波模块通信；所述基于路灯物联网的市政井盖监测系统还包括监控服务器；所述监控服务器通过无线通信网络与所述集中控制器通信。
进一步的，所述基于路灯物联网的市政井盖监测系统还包括上位终端；所述上位终端通过无线通信网络与监控服务器通信。
进一步的，所述监控服务器包括用于接收集中控制器中发送回来的井盖信息的数据采集模块；用于对井盖信息进行分析处理的数据处理模块；用于根据预设的井盖信息判断井盖状态并发出报警信号的数据控制模块；用于将控制信号和处理后的井盖状态信息传送给上位终端的数据通信模块；所述数据采集模块与数据处理模块电连接；所述数据处理模块与数据控制模块电连接；所述数据通信模块分别与数据处理模块和数据控制模块电连接。
进一步的，所述上位终端为工控机、PC、个人手机或平板电脑。
进一步的，所述集中控制器设置安装于路灯的配电箱里。
进一步的，所述无线通信网络为GPRS、CDMA或WCDMA。
进一步的，所述无线通信模块一和无线通信模块二均为433M无线通信模块。
本发明具有以下有益效果：
1、采用本发明的结构，在井盖检测器上采用433M无线通信模块，433M无线通信模块的通信距离可达500米以上，有效解决ZigBee通信距离短的问题；
2、在路灯上安装一个物联网节点控制器，该设备通过扩展接口连接一个433M无线通信模块，用于与井盖检测器进行通信，并且该设备具有电力载波模块(PLC)连接到路灯网络，有效解决施工困难，投入成本高的问题。
3、在负责控制一段路灯的配电箱里安装一个集中控制器，该设备实现与所属的节点控制器进行通信，通信方式采用电力载波方式，并且该设备通过GPRS、CDMA或WCDMA等方式连接到监控中心，有效解决运营成本高的问题。
4、在路灯监控中心安装一个监控服务器：该服务器实现与集中控制器通信，对采集回来的数据进行分析处理，并有开放的接口供市政部门的其他系统接入，在井盖监控中心值班人员可使用PC或移动终端(智能手机或平板电脑)远程访问到监控服务器，实时获取井盖的分布状态和运行信息，当监控服务器接收到井盖的报警信息后，会及时传送到井盖监控中心的电脑上，供值班人员处理，当值班人员设置为无人值守时，报警信息会以多种方式推送给指定工作人员，如短信、微信或电子邮件等。
附图说明
图1为现有技术中的井盖监测系统结构图；
图2为现有技术中基于ZigBee和GPRS无线通信的井盖检测系统的示意图；
图3为本发明一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统的结构示意图；
图4为本发明一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统中的监控服务器结构示意图；
图5为本发明一种基于路物联网的市政井盖监测系统网络拓扑图；
图6为本发明一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统简化模型。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图3和图5所示，本发明实施例提供的一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统，所述系统包括设置安装于井盖底部的井盖检测器，设置安装于路灯上的物联网节点控制器；所述井盖检测器用于采集井盖信息；所述井盖检测器上设置安装有433M无线通信模块一；所述物联网节点控制器上设置安装有433M无线通信模块二；所述物联网节点控制器通过扩展接口连接433M无线通信模块二；所述井盖检测器通过433M无线通信模块一与所述物联网节点建立无线通信；
所述物联网节点控制器上还设置安装有电力载波模块；所述物联网节点控制器通过电力载波模块与路灯网络电连接；
所述系统还包括集中控制器；所述集中控制器与多个所述物联网节点控制器通过所述电力载波模块电连接；
所述系统还包括监控服务器；所述集中控制器通过GPRS、CDMA或WCDMA与监控服务器电连接。
所述系统还包括上位终端；所述上位终端与监控服务器电连接。
具体地说，路灯物联网主要是为了管理城市路灯而建设的，它具有对每一支路灯进行开灯、关灯、调节亮度、查询路灯数据、故障报警等功能，现阶段的智慧路灯大多由旧的路灯系统改造而来，原来的路灯系统没有控制系统，不能执行远程控制，要实现远程控制则必须在每一支路灯上加装一个节点控制器，而对现有的路灯线路进行改造是极为困难的，所以节点控制器使用电力线进行数据传输，也叫做电力线载波通信。另外在每一个路灯的配电箱上安装一台集中控制器，这样一段路的所有节点控制器则可以连接到同一个集中控制器上，集中控制器再通过GPRS、CDMA或WCDMA等无线通信的方式连接到后台服务器，这样就可以实现对每支路灯的数据采集的远程控制功能。
为了减少建设成本，对于井盖与路灯有着比较紧密的联系，我们可以使用路灯物联网来连接井盖，因为路灯物联网的节点传感器有开放的接口，所以只要在节点控制器上安装一个433M无线通信模块就可以与井盖检测器实现无线连接，而433M的通信距离能达到500米的范围，这样只需要在一段路的几个路灯上加装433M无线模块就可以连接这段路的所有市政井盖，这对于市部门来说极大的减少了硬件设备的投入成本，而集中控制器的使用相对于GPRS网关来说也减少了运营的费用。
路灯物联网的服务器提供了丰富的数据接口，市政部门可以使用现有的市政管理系统来获取井盖相关数据，也可以作用单独的井盖管理系统。路灯物联网服务器提供的数据包括有井盖的地理位置信息、井盖检测器运行状态、井盖报警信息。对于报警信息还可以选择短信、微信、电子邮件等方式来通知工作人员。
如图4所示，优选地，所述监控服务器中包括用于接收集中控制器中发送回来的井盖信息的数据采集模块；用于对井盖信息进行分析处理的数据处理模块；用于根据预设的井盖信息判断井盖状态并发出报警信号的数据控制模块；用于将控制信号和处理后的井盖状态信息传送给上位终端的数据通信模块；所述数据采集模块与数据处理模块电连接；所述数据处理模块与数据控制模块电连接；所述数据通信模块分别与数据处理模块和数据控制模块电连接。
从图6中可看出，对于市政部门来说，所有数据都是从路灯物联网获取，而不需要关心网络是如何连接的。市政部门要做的只是安装好井盖检测器，然后在监控中心用电脑打开浏览器，输入路灯物联网服务器的网址就可以看到所有井盖的实时监控情况。
综上所述，本发明主要解决现有井盖监测系统施工困难，运营费用高的问题，结合现有的路灯终端、线缆等设备，采用节点控制器、集中器控制器物联网设备，结合无线网络、电力载波、短信、邮件、微信等技术，开发一种基于智慧路灯物联网的市政井盖监测系统，工作人员通过移动终端和PC电脑随时查询各个井盖的信息，一旦出现井盖移动被盗等问题则产生报警信息，工作人员能及时对产生报警信息的井盖进行快速处理，提高了工作效率降低运维费用。
基于路灯物联网的市政井盖监测系统的特点：
1、基于路灯物联网，减少重复建设，如部署线路等。
2、监测井盖信息及时、准确；
3、可设置无人值守，大大节约人力成本，有效提高工作效率；
4、具有良好的稳定性、可靠性和可扩展性；
5、聚合不同市政系统的信息，提高了市政管理能力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于路灯物联网的市政井盖监测系统，其特征在于：包括设置安装于井盖底部的井盖检测器，设置安装于路灯上的物联网节点控制器；所述井盖检测器用于采集井盖信息；所述井盖检测器上设置安装有无线通信模块一；所述物联网节点控制器上设置安装有无线通信模块二；所述物联网节点控制器通过扩展接口连接无线通信模块二；所述井盖检测器通过无线通信模块一与所述物联网节点控制器建立无线通信；
所述物联网节点控制器上还设置安装有电力载波模块；所述基于路灯物联网的市政井盖监测系统还包括集中控制器；所述集中控制器与多个物联网节点控制器通过所述电力载波模块通信；
所述基于路灯物联网的市政井盖监测系统还包括监控服务器；所述监控服务器通过无线通信网络与所述集中控制器通信。
2.根据权利要求1所述的基于路灯物联网的市政井盖监测系统，其特征在于：所述基于路灯物联网的市政井盖监测系统还包括上位终端；所述上位终端通过无线通信网络与监控服务器通信。
3.根据权利要求2所述的基于路灯物联网的市政井盖监测系统，其特征在于：所述监控服务器包括用于接收集中控制器中发送回来的井盖信息的数据采集模块；用于对井盖信息进行分析处理的数据处理模块；用于根据预设的井盖信息判断井盖状态并发出报警信号的数据控制模块；用于将控制信号和处理后的井盖状态信息传送给上位终端的数据通信模块；所述数据采集模块与数据处理模块电连接；所述数据处理模块与数据控制模块电连接；所述数据通信模块分别与数据处理模块和数据控制模块电连接。
4.根据权利要求2所述的基于路灯物联网的市政井盖监测系统，其特征在于：所述上位终端为工控机、PC、个人手机或平板电脑。
5.根据权利要求1所述的基于路灯物联网的市政井盖监测系统，其特征在于：所述集中控制器设置安装于路灯的配电箱里。
6.根据权利要求1所述的基于路灯物联网的市政井盖监测系统，其特征在于：所述无线通信网络为GPRS、CDMA或WCDMA。
7.根据权利要求1所述的基于路灯物联网的市政井盖监测系统，其特征在于：所述无线通信模块一和无线通信模块二均为433M无线通信模块。
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