無線技術(shù)在排水窨井蓋防盜中的應(yīng)用

徐劍 王小江 傅春鳴

摘要： 根據(jù)排水公司窨井蓋監(jiān)控的需要，本文選擇了通過無線傳感器向無線數(shù)據(jù)傳輸基站發(fā)送窨井蓋的異常信息，基站向監(jiān)控中心發(fā)送所屬區(qū)域的井蓋的信息的當(dāng)時(shí)，達(dá)到了對(duì)窨井蓋的實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦發(fā)現(xiàn)井蓋異常情況，排水公司能及時(shí)有效地進(jìn)行處理，提高了窨井蓋的防盜性。

關(guān)鍵詞：窨井蓋防盜無線

一、 引言

隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展，排水公司管線涉及的區(qū)域不斷擴(kuò)大，分布于城市道路上的排水檢查井越來越多。由于檢查井井蓋通常為鐵質(zhì)或含鐵成分，經(jīng)常發(fā)生被非法分子盜竊現(xiàn)象；雖然目前大多數(shù)檢查井已經(jīng)換成復(fù)合型材質(zhì)，由于道路沉降、不法分子破壞、長(zhǎng)期受到汽車重壓等原因，容易造成破損或遺失，這些情況一旦發(fā)生，往往對(duì)過往行人以及車輛都造成極大威脅。對(duì)排水公司的窨井蓋進(jìn)行有效監(jiān)控將極大地提高井蓋缺失后的處理及時(shí)率，防止意外發(fā)生。

二、排水公司現(xiàn)狀

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市區(qū)域不斷擴(kuò)大、排水管網(wǎng)和分布于城市道路上的排水檢查井越來越多。目前為止，公司沿路共計(jì)管線長(zhǎng)度411多公里，有各類排水檢查井9368只，其中城東區(qū)域檢查井2282只，越城區(qū)域檢查井2843只，袍江區(qū)域檢查井3862只,鏡湖381只。由于檢查井?dāng)?shù)量多，分布區(qū)域廣，雖然每天有巡視人員巡查管線及檢查井，但是無法24小時(shí)對(duì)每個(gè)檢查井做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦有井蓋缺失或者破損，事故響應(yīng)時(shí)間無法得到保證。

排水公司已對(duì)所有檢查井加裝了安全防護(hù)網(wǎng)以及安全警示牌，力求提升檢查井的安全性，但是對(duì)窨井蓋的防盜實(shí)時(shí)監(jiān)控還沒有有效的措施。

三、窨井蓋防盜監(jiān)控

窨井蓋防盜系統(tǒng)由無線傳感器（Wireless Sensor）、無線數(shù)據(jù)傳輸基站（Wireless Data Transmission Base）兩部分構(gòu)成，該系統(tǒng)通過無線傳感器定時(shí)上發(fā)的方式管理窨井蓋集群，無線傳感器具有開關(guān)量報(bào)警功能，可以將報(bào)警信號(hào)通過433MHz信號(hào)快速、穩(wěn)定、可靠地傳遞給無線數(shù)據(jù)傳輸基站，后者通過GSM/GPRS通信平臺(tái)上報(bào)給管理人員和服務(wù)器。

1、工作原理

無線傳感器每隔8小時(shí)（默認(rèn)為8小時(shí)，可設(shè)置成12小時(shí)等）通過433MHz信號(hào)（分米波）向無線數(shù)據(jù)傳輸基站上傳一次其自身狀態(tài)，無線數(shù)據(jù)傳輸基站每隔1小時(shí)存儲(chǔ)其收到的無線傳感器的狀態(tài)并通過GPRS上報(bào)給上位機(jī)。

一旦出現(xiàn)偷盜報(bào)警、低電報(bào)警、恢復(fù)報(bào)警，無線傳感器會(huì)立刻將報(bào)警信號(hào)上傳給無線數(shù)據(jù)傳輸基站，基站會(huì)立刻將報(bào)警信號(hào)通過GSM/GPRS上報(bào)給管理人員和上位機(jī)。

窨井蓋防盜系統(tǒng)由無線傳感器、無線數(shù)據(jù)傳輸基站兩部分構(gòu)成。系統(tǒng)通過無線傳感器定時(shí)上發(fā)的方式管理窨井蓋集群，無線傳感器具有開關(guān)量報(bào)警功能，可以將報(bào)警信號(hào)通過433MHz信號(hào)（分米波）快速、穩(wěn)定、可靠地傳遞給無線數(shù)據(jù)傳輸基站，再通過GSM/GPRS通信平臺(tái)上報(bào)給管理人員和監(jiān)控機(jī)，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)問題后能及時(shí)進(jìn)行處理。

分米波（decimeter wave/UHF)屬于微波，是電磁波的一種，波長(zhǎng)在一分米至一米之間的無線波段。頻段是UHF（特高頻）頻段，頻率在300~3000MHz。

2、主要設(shè)備

2.1分站設(shè)備

分站設(shè)備采用一體化的傳感器設(shè)備，主要有無線模塊（SmartNode N608）、電池以及微動(dòng)開關(guān)組成，外殼采用全密封防水設(shè)計(jì)，具有IP67防水等級(jí)。無線傳感器設(shè)備處于休眠狀態(tài)，只是每隔一段時(shí)間將自身狀態(tài)上發(fā)給無線數(shù)據(jù)傳輸基站（無線傳感器狀態(tài)上發(fā)不成功時(shí)，推遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間重發(fā)一次），一旦微動(dòng)開關(guān)出現(xiàn)異常，使開關(guān)量發(fā)生改變，設(shè)備馬上處于監(jiān)聽狀態(tài)，監(jiān)測(cè)到異常信號(hào)后直接向基站發(fā)送數(shù)據(jù)。

無線模塊（SmartNode N608）主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：超低功耗：偵聽電流7uA，休眠電流60nA；功率可調(diào)：調(diào)節(jié)范圍 7dbm～16dbm 發(fā)射功率5mw（7dbm），距離400米（2400bps）， 發(fā)射功率40mw（16dbm），距離2000米（2400bps）；支持兩路開關(guān)兩點(diǎn)輸入輸出。

2、基站設(shè)備

基站設(shè)備主要有單片機(jī)、無線接收設(shè)備和GPRS（通用分組無線服務(wù)技術(shù)General Packet Radio Service)設(shè)備組成。

主要有以下功能：

通訊平臺(tái)：無線數(shù)據(jù)傳輸基站采用433MHz通信平臺(tái)與移動(dòng)或聯(lián)通的900M/1800M GSM/GPRS通信平臺(tái)。

報(bào)警功能：開關(guān)量改變時(shí)報(bào)警（微動(dòng)開關(guān)彈出），以短信和電話的形式通知負(fù)責(zé)人，同時(shí)可設(shè)置4個(gè)報(bào)警電話號(hào)碼。

報(bào)警沖突避免功能：開關(guān)量改變時(shí)，無線傳感器連續(xù)報(bào)警5次，一旦報(bào)警成功則停止。

定時(shí)保存功能：無線數(shù)據(jù)傳輸基站每24小時(shí)（可設(shè)置成其他時(shí)間）將其所管轄的無線傳感器狀態(tài)保存到存儲(chǔ)單元中。

定時(shí)上報(bào)功能：無線數(shù)據(jù)傳輸基站每24小時(shí)（可設(shè)置成其他時(shí)間），將其保存的無線傳感器狀態(tài)上報(bào)給監(jiān)控機(jī)和管理人員。

數(shù)據(jù)自動(dòng)補(bǔ)發(fā)功能：當(dāng)上一次數(shù)據(jù)發(fā)送不成功時(shí)，下一次將自動(dòng)補(bǔ)發(fā)上一次發(fā)送不成功的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)保存的有效期內(nèi)均能補(bǔ)發(fā)。

與普通手機(jī)友好的短信互動(dòng)，通過密碼驗(yàn)證后，所有數(shù)據(jù)參數(shù)都可以通過短信設(shè)置。

外殼采用全密封防水設(shè)計(jì)，可適應(yīng)野外露水和被水浸泡，符合IP67標(biāo)準(zhǔn)（微動(dòng)開關(guān)的防水等級(jí)為IP67）。

四、總結(jié)

通過基站和分站的方式，和直接用GPRS監(jiān)控設(shè)備相比，有效地降低了監(jiān)控設(shè)備的費(fèi)用，井蓋異常裝置的監(jiān)測(cè)有待在實(shí)踐中進(jìn)一步加強(qiáng)使用觀察，不斷完善窨井蓋防盜監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)完善窨井蓋本身的防盜功能，加強(qiáng)管理。

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注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。