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城市智慧化，已成為繼工業(yè)化、信息化、電氣化之后的第四次浪潮，建設(shè)智慧城市，是世界城市發(fā)展的前沿趨勢。現(xiàn)如今，許多城市的雨水排水管道經(jīng)常會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，嚴重影響排水，致使道路頻繁出現(xiàn)積水，給人們的生活和出行帶來嚴重不便。另外，井蓋被盜、損壞的現(xiàn)象近幾年時有發(fā)生，并伴隨有行人跌落下水道的現(xiàn)象出現(xiàn)。公路車流量過多，也影響到交通狀況和人們的出行。對市政各方面的問題進行系統(tǒng)化管理是非常有必要的。同時在技術(shù)發(fā)展方面，隨著無線傳感器智能感知技術(shù)的進步和NB-IOT移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展與部署以及寬帶Internet的迅速普及，也為“智慧城市市政管理”建設(shè)提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)功能
我們?yōu)槌鞘泄芾碚叽蛟煲豢钅軌蜻h程監(jiān)測井蓋狀態(tài)、溢水、開蓋、車流量，以及管道堵塞情況等信息，同時能夠在出現(xiàn)問題時及時報警并做出更高效的處理方案的智能型市政管理平臺。該產(chǎn)品還可以通過可視化的方式完成全部操作。
2 基本設(shè)計思路
2.1 水流狀態(tài)監(jiān)測
將模塊放在靠近水井的涵洞頂端，排除地面不平整的影響。超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。當(dāng)檢測到相鄰節(jié)點水位不同時，能夠在上位機軟件上突出顯示，從而更快地解決問題。
2.2 井蓋姿態(tài)檢測
利用陀螺儀模塊檢測井蓋角度變化，從而判斷井蓋是否松動或者被無故開啟，以實現(xiàn)防盜和檢測松動功能。

2.3 地表環(huán)境監(jiān)控
監(jiān)測地表溫度和濕度，判斷天氣情況，并做出一定反饋。
2.3.1 濕度檢測
將濕度傳感器安裝于井蓋內(nèi)側(cè)邊緣處，實時檢測濕度狀況并反饋給各節(jié)點的中央處理系統(tǒng)，當(dāng)陰雨天氣濕度較高或者路面積水通過井蓋邊緣滲入時，濕度超過特定值，中央處理系統(tǒng)做出響應(yīng)，提高與主機的通信頻率，反饋實時信息，有利于管理人員在緊急狀況下掌握更多信息。
2.3.2 溫度檢測
將溫度傳感器固定在井蓋下方，采集地表溫度信息并上報，有利于市政部門掌握城市各處的溫度狀況，并對溫度過高的地區(qū)采取降溫措施（可利用上位機生成溫度變化曲線，對未來溫度進行預(yù)測） 。
采用溫度傳感器LM35DZ，該芯片體積小巧，精確度較高，數(shù)據(jù)可以精確到小數(shù)點后兩位，芯片可采用單總線通信方式，操作簡單。
2.4 車流量監(jiān)測
在井蓋上加裝車輛檢測模塊，用于檢測車流量，并反映給市政管理部門以作參考。
初步計劃使用地磁傳感器實現(xiàn)車流量監(jiān)測功能。該模塊可以精確地探測出周圍的磁場情況，當(dāng)附近有車輛經(jīng)過時，會對地磁場產(chǎn)生干擾，模塊檢測到磁場發(fā)生變化，就可以判定有車輛經(jīng)過。目前市場上該模塊主要被用于車位檢測中。該模塊的主要優(yōu)點如下：
（1）體積小巧。模塊可以方便地應(yīng)用于產(chǎn)品中；
（2）靈敏度高。模塊對地球磁場的變化非常靈敏能檢測到3 m以外的車輛移動；
（3）超低功耗。模塊平均工作電流低于200 μA，且工作電壓可低至2.0 V，最大限度地延長電池使用壽命（兩節(jié)5號南孚電池可工作3個月以上，專業(yè)的大容量工業(yè)電池則可工作5年以上，超大容量的電池甚至能工作10年以上或者由電池保質(zhì)期決定）。
（4）簡單易用。模塊提供了開關(guān)量接口和UART串口。開關(guān)量接口可供高低電平輸出，高電平表示有車，低電平表示無車；UART串口提供定時狀態(tài)報告、參數(shù)設(shè)置等功能。
2.5 數(shù)據(jù)傳輸
2.5.1 NB-IOT部分
NB-IOT部分用于將中央控制器（Beaglebone）處理后的信息發(fā)送到Internet。利用NB-IOT傳輸數(shù)據(jù)主要有以下優(yōu)勢：
（1）NB-IOT信號覆蓋范圍廣，可以保證所有數(shù)據(jù)都能順利傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)；

（2）網(wǎng)速可達到每秒20 K左右，足夠傳輸數(shù)據(jù)；
（3）與短信相比，利用NB-IOT傳輸數(shù)據(jù)費用相對較低；
（4）使用串口通信協(xié)議，操作簡單。
2.5.2 服務(wù)器部分
考慮到NB-IOT模塊使用的IP地址是隨機分配的，用戶也需要在IP不同的設(shè)備上登錄，難以直接將采集到的信息發(fā)送給用戶的設(shè)備，故決定利用服務(wù)器平臺作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站。所有采集到的信息先通過NB-IOT發(fā)送到服務(wù)器臨時存儲，用戶使用上位機訪問服務(wù)器獲得數(shù)據(jù)。
智能井蓋是智慧城市打造一款智能型市政管理平臺。為市民提供更加便利和安全的生活。把井蓋作為一個區(qū)域匯聚節(jié)點，集中傳輸和智能處理采集的數(shù)據(jù)是本項目的一大創(chuàng)新點，對排水、交通、道路安全等市政信息統(tǒng)籌兼顧，建設(shè)智慧城市是本項目的一大亮點。

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