CN109246613A - 一种污水井盖安全监测系统 - Google Patents

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张治宇
石庆
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俞浩
孙玉林
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Abstract

本发明提供了一种污水井盖安全监测系统，其包括服务器、网关及污水井盖安全监测子系统；所述网关包括中央处理器、LoRa通信模块、电源模块和网络模块；所述污水井盖安全监测子系统包括控制模块、供电模块、LoRa模块、设置在污水井盖上的GPS定位模块、设置在污水井的水位监测模块、设置在污水井盖的倾角监测模块和电量检测模块；所述污水井盖安全监测子系统通过LoRa模块与网关通信，所述网关通过网络模块与服务器通信。采用本发明的技术方案，对污水井盖实现了实时监控和主动预警，相比传统的人工检测实现了防患于未然的效果，而且本系统具备覆盖面积广、安装灵活、经济可靠、易维护、成本低等优点。

Description

一种污水井盖安全监测系统
技术领域
本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种污水井盖安全监测系统。
背景技术
一个小小的井盖，在很多市民和管理部门心中，却成为挥之不去的“心病”。马路上时常会出现有些污水井盖丢失、损坏，却因长期找不到主人、无人修复，而成为“隐形炸弹”。行人、车辆稍有不慎，就会坠入其中，轻则鼻青脸肿，重则送到医院急救，甚至死亡。
当前传统式污水井盖存在诸多缺陷：（1）出现污水井盖被盗后，无法及时的定位被盗的位置和去向。（2）出现污水井盖冒出污水后才去处理的问题，无法做到防患与未然。（3）出现污水井盖与路面凹凸不平，无法准确定位修复。因此，很有必要对污水井盖的状态进行监测。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种污水井盖安全监测系统，
对此，本发明采用的技术方案为：
一种污水井盖安全监测系统，其包括服务器、网关及污水井盖安全监测子系统；
所述网关包括中央处理器、LoRa通信模块、电源模块和网络模块；所述LoRa通信模块、电源模块、网络模块分别与中央处理器连接；
所述污水井盖安全监测子系统包括控制模块、供电模块、LoRa模块、设置在污水井盖上的GPS定位模块、设置在污水井的水位监测模块、设置在污水井盖的倾角监测模块和电量检测模块；所述供电模块、LoRa模块、GPS定位模块、水位监测模块、倾角监测模块、电量检测模块分别与控制模块连接；
所述污水井盖安全监测子系统通过LoRa模块与网关通信，所述网关通过网络模块与服务器通信。
进一步的，中央处理器、控制模块可以是8位MCU、16位的MCU、32的MCU、DSP、FPGA或多核处理器，供电模块可以是交流转直流电路。所述网络模块包括以太网模块或GSM/GPRS模块或3G/4G/5G模块或WIFI模块中的至少一种。所述网关包括外围设备接口，所述外围设备接口包括ISP、UART、I2C、GPIO、USB、HDMI、VGA、Type C接口中的至少一种。
采用该系统，可以对污水井盖进行实时监控和主动预警，相比传统的人工检测实现了防患于未然的效果。而且本系统采用LoRa技术，功耗低，远距离通信稳定，实现了污水井盖预警、防盗的自动化，让井盖丢失带来的各种隐患问题得以解决。
作为本发明的进一步改进，所述的污水井盖安全监测系统包括智能终端，所述服务器通过网络与智能终端连接。
作为本发明的进一步改进，所述液位检测模块包括液位传感器和外围电路，所述倾角检测模块包括倾角传感器和外围电路。
作为本发明的进一步改进，所述污水井盖安全监测系统采用以下步骤进行污水井盖的安全监测：
步骤S101，倾角监测模块监测污水井盖的倾角是否超过倾角设定值，如果超过，则结合井盖上的GPS定位模块反馈的GPS数据是否发生变化，如果GPS数据变化，则控制模块标记污水井盖被盗；如果GPS数据没有变化，则标记污水井盖倾斜；
步骤S102，如果倾角监测模块监测到的倾角没有超过倾角设定值，再根据水位监测模块监测的液位信息，如果液位超过液位设定值，则标记污水井盖溢出；
步骤S103，如果倾角监测模块监测到的倾角没有超过倾角设定值，水位监测模块监测的液位信息没有超过液位设定值，则为正常状态，控制模块通过网关上报信息给服务器。
作为本发明的进一步改进，步骤S101和步骤S102中，如果污水井盖被盗、污水井盖倾斜或污水井盖溢出的异常状态达到设定的异常上报时间，则控制模块将异常信息通过网关上报信息给服务器。
作为本发明的进一步改进，所述服务器的工作步骤包括：
步骤S201，所述服务器获取污水井盖安全监测子系统的数据后进行解析，如果标记的污水井盖被盗，则服务器通知公安部门或污水井盖维修部门，分别记录异常污水井盖的位置，并根据标记的污水井盖的GPS位置信息得到移动轨迹；
步骤S202，如果标记的污水井盖没有被盗，但标记的污水井盖倾斜，则服务器通知污水处理部门；
步骤S203，如果标记的污水井盖没有被盗，且标记的污水井盖没有倾斜，但标记污水井盖溢出，则服务器通知污水井盖维修部门。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
第一，采用本发明的技术方案，对污水井盖实现实时监控和主动预警的功能，相比传统的人工检测实现了防患于未然的效果；若污水井盖被盗，可根据GPS定位绘制盗窃者的移动轨迹，解决了污水井盖不翼而飞的难题。
第二，本发明的技术方案，由于采用LoRa技术，利用其低功耗、远距离稳定通信的特点，实现了污水井盖预警、防盗的自动化，让井盖丢失带来的各种隐患问题得以解决，在污水井盖预警、防盗领域具有广阔的应用前景。而且本系统具备覆盖面积广、安装灵活、经济可靠、易维护等优点。
附图说明
图1是本发明一种污水井盖安全监测系统的整体框架图。
图2是本发明一种污水井盖安全监测系统的污水井盖安全监测子系统的结构框图。
图3是本发明的污水井盖安全监测子系统的工作流程图。
图4是本发明的一种污水井盖安全监测系统的服务器的工作流程图。
图5是本发明的一种污水井盖安全监测系统的平台优势图。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，一种污水井盖安全监测系统，其包括服务器、网关及污水井盖安全监测子系统；所述网关包括中央处理器、LoRa通信模块、电源模块和网络模块；所述LoRa通信模块、电源模块、网络模块分别与中央处理器连接。所述污水井盖安全监测子系统包括控制模块、供电模块、LoRa模块、设置在污水井盖上的GPS定位模块、设置在污水井的水位监测模块、设置在污水井盖的倾角监测模块和电量检测模块；所述供电模块、LoRa模块、GPS定位模块、水位监测模块、倾角监测模块、电量检测模块分别与控制模块连接。所述污水井盖安全监测子系统通过LoRa模块与网关通信，所述网关通过网络模块与服务器通信。进一步的，所述控制模块为MCU。
其中，中央处理器、控制模块可以是8位MCU、16位的MCU、32的MCU、DSP、FPGA或多核处理器，供电模块、电源模块可以是交流转直流电路。所述网络模块包括以太网模块或GSM/GPRS模块或3G/4G/5G模块或WIFI模块中的至少一种。所述网关包括外围设备接口，所述外围设备接口包括ISP、UART、I2C、GPIO、USB、HDMI、VGA、Type C接口中的至少一种。所述液位检测模块包括液位传感器和外围电路，所述倾角检测模块包括倾角传感器和外围电路。
采用该系统，可以对污水井盖进行实时监控和主动预警，相比传统的人工检测实现了防患于未然的效果。而且本系统采用LoRa技术，功耗低，远距离通信稳定，实现了污水井盖预警、防盗的自动化，让井盖丢失带来的各种隐患问题得以解决。
进一步的，所述的污水井盖安全监测系统包括智能终端，所述服务器通过网络与智能终端连接。通过智能终端，可以看到整个系统的状态，更加便捷。
如图3所示，所述污水井盖安全监测系统采用以下步骤进行污水井盖的安全监测：
步骤S101，倾角监测模块监测污水井盖的倾角是否超过倾角设定值，如果超过，则结合井盖上的GPS定位模块反馈的GPS数据是否发生变化，如果GPS数据变化，则控制模块标记污水井盖被盗；如果GPS数据没有变化，则标记污水井盖倾斜；
步骤S102，如果倾角监测模块监测到的倾角没有超过倾角设定值，再根据水位监测模块监测的液位信息，如果液位超过液位设定值，则标记污水井盖溢出；
步骤S103，如果倾角监测模块监测到的倾角没有超过倾角设定值，水位监测模块监测的液位信息没有超过液位设定值，则为正常状态，控制模块通过网关上报信息给服务器。
步骤S101和步骤S102中，如果污水井盖被盗、污水井盖倾斜或污水井盖溢出的异常状态达到设定的异常上报时间，则控制模块将异常信息通过网关上报信息给服务器。
进一步的，如图3所示，所述污水井盖安全监测系统在工作前，先进行设备入网，具体步骤为：控制模块的MCU先进行初始化，然后进行LoRa网络初始化，设备申请入网，如果入网成功则进行正常工作监控，如不申请，则重复申请入网，直到成功为止。
如图4所示，所述服务器的工作步骤包括：
步骤S201，所述服务器获取污水井盖安全监测子系统的数据后进行解析，如果标记的污水井盖被盗，则服务器通知公安部门或污水井盖维修部门，分别记录异常污水井盖的位置，并根据标记的污水井盖的GPS位置信息得到移动轨迹；
步骤S202，如果标记的污水井盖没有被盗，但标记的污水井盖倾斜，则服务器通知污水处理部门；
步骤S203，如果标记的污水井盖没有被盗，且标记的污水井盖没有倾斜，但标记污水井盖溢出，则服务器通知污水井盖维修部门。
总的来说，采用本实施例的污水井盖安全监测系统，有两种工作模式。
（1）正常情况下，工作在定时上报状态下（上报周期可人为设定），定时的将GPS定位模块、液位检测模块、倾角检测模块得到的数据通过MCU将其处理打包，通过LoRa上传到网关，再由网关通过TCP/IP上传到云服务器，云服务器将数据解析并打包通过标准IP发送到web应用服务器。可通过分析这些数据的变化对相应路段的污水井盖做出相应的措施，消除安全隐患。
（2）异常情况下，若污水井盖被盗后，MCU检测到倾角传感器达到设定值和GSP的位置信息有变化，则上报一条当前状态，并通知污水井盖维修人员作出处理，然后启动快速定时上报（Payload只包含GPS的位置信息），web应用服务器通过得到的GPS位置信息绘制一条盗窃者的移动轨迹。若污水快要溢出时，当GPS位置信息和倾角传感器的值都在正常状态下时，MCU检测到液位传感器达到设置的阈值时，则上报一条当前状态，并通知污水处理部门及时作出处理。若污水井盖出现与路面凹凸不平时，当GPS位置信息没有变化时，MCU检测倾角传感器达到设定的阈值时，则立即上报一条当前状态，并通知污水井盖维修人员作出处理，消除安全隐患。
通过服务器数据库对异常数据的大量分析可间接性的得出如下结论：
1、根据污水井盖经常性被盗的区域，可得知该区域的治安管理还有待加强，公安部门可根据服务器绘制的移动轨迹快速的定位盗窃者的行踪，有利于该案件的侦破。
2、根据污水经常溢出的区域，可得知该区域的地下污水管理和污水的乱排放等问题还不达标，需要污水处理部门更加合理的规划污水的排放和治理问题。
根据污水井盖经常出现凹凸不平的道路，可得知该路段车流量大吨位重等问题，有利于道路交通部门针对这些问题作出更加合理的道路车辆规划。
通过本实施例的分析可见，采用如图5所示，该系统实现了实时监控，通过收集的信息可以进行大数据分析，并通过报表呈现，便于进行决策和AI建议，通过与报警系统连接，可以进行主动报警。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种污水井盖安全监测系统，其特征在于：其包括服务器、网关及污水井盖安全监测子系统；
所述网关包括中央处理器、LoRa通信模块、电源模块和网络模块；所述LoRa通信模块、电源模块、网络模块分别与中央处理器连接；
所述污水井盖安全监测子系统包括控制模块、供电模块、LoRa模块、设置在污水井盖上的GPS定位模块、设置在污水井的水位监测模块、设置在污水井盖的倾角监测模块和电量检测模块；所述供电模块、LoRa模块、GPS定位模块、水位监测模块、倾角监测模块、电量检测模块分别与控制模块连接；
所述污水井盖安全监测子系统通过LoRa模块与网关通信，所述网关通过网络模块与服务器通信。
2.根据权利要求1所述的污水井盖安全监测系统，其特征在于：其包括智能终端，所述服务器通过网络与智能终端连接。
3.根据权利要求1所述的污水井盖安全监测系统，其特征在于：所述液位检测模块包括液位传感器和外围电路，所述倾角检测模块包括倾角传感器和外围电路。
4.根据权利要求1所述的污水井盖安全监测系统，其特征在于：其采用以下步骤进行污水井盖的安全监测：
步骤S101，倾角监测模块监测污水井盖的倾角是否超过倾角设定值，如果超过，则结合井盖上的GPS定位模块反馈的GPS数据是否发生变化，如果GPS数据变化，则控制模块标记污水井盖被盗；如果GPS数据没有变化，则标记污水井盖倾斜；
步骤S102，如果倾角监测模块监测到的倾角没有超过倾角设定值，再根据水位监测模块监测的液位信息，如果液位超过液位设定值，则标记污水井盖溢出；
步骤S103，如果倾角监测模块监测到的倾角没有超过倾角设定值，水位监测模块监测的液位信息没有超过液位设定值，则为正常状态，控制模块通过网关上报信息给服务器。
5.根据权利要求4所述的污水井盖安全监测系统，其特征在于：步骤S101和步骤S102中，如果污水井盖被盗、污水井盖倾斜或污水井盖溢出的异常状态达到设定的异常上报时间，则控制模块将异常信息通过网关上报信息给服务器。
6.根据权利要求4所述的污水井盖安全监测系统，其特征在于：所述服务器的工作步骤包括：
步骤S201，所述服务器获取污水井盖安全监测子系统的数据后进行解析，如果标记的污水井盖被盗，则服务器通知公安部门或污水井盖维修部门，分别记录异常污水井盖的位置，并根据标记的污水井盖的GPS位置信息得到移动轨迹；
步骤S202，如果标记的污水井盖没有被盗，但标记的污水井盖倾斜，则服务器通知污水处理部门；
步骤S203，如果标记的污水井盖没有被盗，且标记的污水井盖没有倾斜，但标记污水井盖溢出，则服务器通知污水井盖维修部门。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的污水井盖安全监测系统，其特征在于：所述网络模块包括以太网模块或GSM/GPRS模块或3G/4G/5G模块或WIFI模块中的至少一种。
8.根据权利要求1~6任意一项所述的污水井盖安全监测系统，其特征在于：所述网关包括外围设备接口，所述外围设备接口包括ISP、UART、I2C、GPIO、USB、HDMI、VGA、Type C接口中的至少一种。
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