基于智能井盖的监测管理系统的制作方法

本实用新型属于井盖监测技术领域，具体涉及一种基于智能井盖的监测管理系统。

背景技术：

随着城市化进程的进一步加快，市政设施建设发展迅速，市政、电力、通信、燃气、热力等部门有大量的市政设施需要管理，其中井盖就成为不可忽视的一项，大量井盖由于缺乏有效的实时监控管理手段，井盖破损、损坏和丢失情况下无法获知而得不到及时修复，不仅影响了先关设备的正常工作，造成巨大的直接或间接经济损失，而且对道路上的车辆、行人造成极大的危害，因此需要对井盖设施进行实时监控。由于井盖数量庞大，需要新技术和新模式加强对井盖的安全管理。

目前国内有些城市建立的城市地下管线系统，用的比较少的方式是采用某个数据库管理系统和某个CAD绘图软件相结合，但是由于系统图形数据和属性数据没有有机接合，不利于综合决策分析。还有一种比较传统的GIS手段以二维监测为主，空间信息局限在二维平面中，无法给人直观可视化的自然界真实感受，随着信息技术的快速发展，特别是智慧城市的提出，以及GIS应用深度与广度的不断加大，传统的二维技术已经无法满足当前需求。

CN201410062926.3提供了一种井盖智能监控装置，包括OMC服务器平台、GSM井盖监控主机和井盖监控检测终端三大部分，OMC服务器平台提供GIS地图，显示每个井盖的地理位置信息，下发巡检维护任务单；GSM井盖监控主机通过433MHZ自组网无线网络和井盖监控检测终端通信，接收自组无线网络内井盖监控检测终端传送过来的井盖状态信息，一个GSM井盖监控主机能够同时监控多个井盖监控检测终端；当井盖状态异常或被非法打开的情况下，通过433MHZ自组无线网络发送告警信息到GSM监控主机。该技术方案中对井盖周边情况以及井盖丢失情况无法准确把握，具有一定的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，解决目前城市中井盖周边情况无法了解，缺乏实时监控手段而造成巨大经济损失或人身伤害的情况，实现对井盖的智能监测和管理。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：基于智能井盖的监测管理系统，包括井盖状态监测系统、音像系统和远端控制中心；所述井盖状态监测系统用于采集井盖的状态数据，并通过通信网络传输到远端控制中心；所述音像系统通过通信网络与远端控制中心进行连接，用于采集井盖现场周围的图像信息或者接收警示信号并播报实时语音信息，所述远端控制中心用于远端监控井盖的状态，并构建井盖周围的3d环境模型，发出警示信号。

进一步地，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，所述井盖状态监测系统包括井盖本体、以及设置在井盖本体的甲烷传感器、压力传感器、温度传感器、水位传感器、限位开关、GPS导航定位模块、第一控制模块、第一存储模块、第一电源模块和第一通信模块；

所述甲烷传感器、压力传感器、温度传感器、水位传感器、限位开关、GPS导航定位模块、第一通信模块、第一存储模块、第一电源模块均与第一控制模块连接；

所述电源模块与第一控制模块电连接，提供第一控制模块工作所需的电能，所述甲烷传感器用于检测井盖下的甲烷浓度信息，并将数据传输到第一控制模块；所述压力传感器用于检测井盖下的井盖压力信息，并将数据传输到第一控制模块；所述温度传感器用于检测井盖下的温度信息，并将数据传输到第一控制模块；所述水位传感器用于检测井盖下的水位信息，并将数据传输到第一控制模块；所述限位开关用于检测井盖是否发生移动，并将数据传输至第一控制模块；所述GPS导航定位模块用于检测井盖的具体位置并将数据传输至第一控制模块；

所述第一控制模块还与第一存储模块电连接，用于存储甲烷传感器、压力传感器、温度传感器、水位传感器、限位开关、GPS导航定位模块采集的信息；

所述第一控制模块还与第一通信模块电连接，用于将数据信息通过通信网络传输到远端控制中心。

进一步地，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，所述井盖本体包括通过螺纹装配的保护腔和井盖罩；所述保护腔为带有外螺纹的凹槽；所述井盖罩的中部带有与凹槽匹配的保护腔安装槽，所述保护腔安装槽带有内螺纹。

进一步地，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，所述GPS导航定位模块、第一控制模块、第一存储模块、第一电源模块和第一通信模块均设置在保护腔内；所述甲烷传感器、水位传感器、温度传感器设置在保护腔底部；所述压力传感器为多个，且均匀设置在井盖罩的四周；所述限位开关设置在井盖罩的侧边与井沿接触。

进一步地，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，所述音像系统包括摄像头、扩音器、第二控制模块、第二存储模块、第二电源模块、第二通信模块；所述摄像头与第二控制模块电连接，用于采集井盖周围的数据信息；

所述第二控制模块与扩音器电连接，用于控制扩音器发出提醒信息；

所述第二控制模块控制模块还与第二存储模块电连接，用于存摄像头采集的图像信息或者扩音器的播报的语音信息；

所述第二电源模块与第二控制模块电连接，提供第二控制模块工作所需的电能，所述第二控制模块还与第二通信模块电连接，用于将数据信息通过通信网络传输到远端控制中心。

进一步地，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，所述音像系统设置在路边的路灯杆上。

进一步地，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，所述通信网络为2G网络、3G网络、4G网络、5G网络中的一种或两种。

进一步地，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，所述远端控制中心采用三维GIS技术构建井盖周围的3d环境模型，用于在本地电脑上显示三维的井盖地理位置，实时显示每个井盖的状态，对井盖进行控制。

基于智能井盖的监测管理系统进行监测的方法，通过井盖状态监测系统采集井盖的状态数据，并通过通信网络传输到远端控制中心；通过音像系统采集井盖现场周围的图像信息并通过通信网络传输到远端控制中心；远端控制中心接收信号并构建井盖周围的3d环境模型，通过在远端控制中心查看井盖的情况来实时对井盖周围的环境进行监测。

进一步地，所述远端控制中心发出井盖监测的报警信息，通过音像系统播报实时语音预警信息。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的基于智能井盖的监测管理系统，能够进行井盖周围环境的建模，并对井盖进行编码，根据摄像头、各传感器实时查看井盖的状态信息和周围环境的状态，确保井盖的安全，能够随时调取井盖的环境信息以及对井盖进行调查，一旦发现井盖丢失或者井盖移位能够通过扩音器发出语音提醒信息，确保行人或者车辆的安全。

本实用新型提供的基于智能井盖的监测管理系统，通过对接收的监测数据可实现实时监测市政井盖的各种状态信息，进行实时动态监控；通过结合远端控制中心系统直观的地上地下三维场景，在三维场景中直接点击一个井盖，以图表的方式展现该井盖的各检测器在一段时间内的监测数据情况；实时接收井盖监测的报警信息，通过音像系统中的声音报警方式提示异常的井盖，定位到该位置，后台自动生成作业工单提醒维护人员及时处置，以实现对市政设施的智能管理，解决当前传统管理手段不能及时处理的问题。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例基于智能井盖的监测管理系统的原理示意图。

图2是本实用新型优选实施例井盖状态监测系统的原理示意图。

图3是本实用新型优选实施例音像系统的原理示意图。

图4是本实用新型优选实施例远端控制中心的监测界面示意图。

图5是本实用新型优选实施例井盖本体的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例1

为了解决现有城市井盖数量庞大安全管理、监控困难的问题，解决目前城市中井盖周边情况无法了解，缺乏实时监控手段而造成巨大经济损失或人身伤害的情况，如图1～5所示，本实用新型提供一种基于智能井盖的监测管理系统，包括井盖状态监测系统、音像系统、以及远端控制中心，井盖状态监测系统用于采集井盖的状态数据，并通过通信网络传输到远端控制中心；音像系统通过通信网络与远端控制中心进行连接，用于采集井盖现场周围的图像信息或者接收警示信号并播报实时语音信息；远端控制中心用于远端监控井盖的状态，并构建井盖周围的3d环境模型，发出警示信号。

如图2所示，井盖状态监测系统包括井盖本体、以及设置在井盖本体的甲烷传感器、压力传感器、温度传感器、水位传感器、限位开关、GPS导航定位模块、第一控制模块、第一存储模块、第一电源模块和第一通信模块；所述甲烷传感器、压力传感器、温度传感器、水位传感器、限位开关、GPS导航定位模块、第一通信模块、第一存储模块均与第一控制模块连接；所述第一电源模块与第一控制模块电连接，提供第一控制模块工作所需的电能，所述甲烷传感器用于检测井盖下的甲烷浓度信息，并将数据传输到第一控制模块，确保打开井盖的人员的安全；所述压力传感器用于检测井盖下的井盖压力信息，并将在井盖被压、井盖变形、井盖正常的情况下分别检测不同的数据传输到第一控制模块；所述温度传感器用于检测井盖下的温度信息，并将数据传输到第一控制模块；所述水位传感器用于检测井盖下的水位信息，并将数据传输到第一控制模块，以此判断下水道的水是否超出安全水位；所述限位开关用于检测井盖是否发生移动，并将数据传输至第一控制模块；所述GPS导航定位模块用于检测井盖的具体位置并将数据传输至第一控制模块；所述第一控制模块还与第一存储模块电连接，用于存储甲烷传感器、压力传感器、温度传感器、水位传感器、限位开关、GPS导航定位模块采集的信息；第一控制模块还与第一通信模块电连接，用于将数据信息通过通信网络传输到远端控制中心。

如图3所示，音像系统包括摄像头、扩音器、第二控制模块、第二存储模块、第二电源模块、第二通信模块；摄像头与第二控制模块电连接，用于采集井盖周围的数据信息，第二控制模块与扩音器电连接，用于控制扩音器发出提醒信息，第二控制模块控制模块还与第二存储模块电连接，用于存摄像头采集的图像信息或者扩音器的播报的语音信息；所述第二电源模块与第二控制模块电连接，提供第二控制模块工作所需的电能，第二控制模块还与第二通信模块电连接，用于将数据信息通过通信网络传输到远端控制中心。

上述第一控制模块、第二控制模块为单片机或者ARM控制器，具体型号可以选择89SC51、STM32等成熟的控制器，只要满足井盖监测的要求即可。第一通信模块、第二通信模块为与现有的通信网络兼容的无线或者有限通信设备，无线通信模块可以选择ME909s-821、ME909s-120、ME909u-521、MC323-a、MG301中的一种，根据实际网络环境进行选择，有限通信模块可以选择为路由器等，确保音像系统或者井盖状态监测系统能够顺利与远端控制中心进行通信即可。电源模块的选择根据具体的控制器、通信模块的工作所需电能的要求进行对应匹配即可。

该基于智能井盖的监测管理系统，能够进行井盖周围环境的建模，并对井盖进行编码，根据摄像头、传感器实时查看井盖的状态信息和周围环境的状态，确保井盖的安全，能够随时调取井盖的环境信息以及对井盖进行调查，一旦发现井盖丢失或者井盖移位能够通过扩音器发出语音提醒信息，确保行人或者车辆的安全。

上述通信网络为2G网络、3G网络、4G网络、5G网络中的一种或两种；选取哪种网络根据井盖周围的网络信号覆盖情况，选取最优的一种或者两种，选择一种网络通信是音像系统与井盖状态监测系统选择同一种的情况，选择两种网络通信是音像系统与井盖状态监测系统选择不同通信网络的情况；当然也可以使用WIFI等无线网络接入技术，具体根据实际的网络情况进行选择。

上述远端控制中心采用三维GIS技术构建井盖周围的3d环境模型；具体的做法是通过叠加航片、卫星影像、数字高程模型等，迅速创建海量3D地形数据集。该远端控制中心支持多种数据格式，能够实现不同分辨率、不同大小数据的融合、投影变换以及数据裁剪。为用户创建一个现实影像的、带地理参考的、精确的三维数据场景。同时为了达到最佳浏览器效果，对.3ds格式的初始数据进行模型优化处理，转化为流优化的3DML模型格式，实现对地上建筑物等标准型建筑物，井盖地下管线及井盖进行三维展示，并在此基础上，提供设施的浏览、查询、统计分析等操作，用户通过指定井盖类型与辖区即可快速实现对想要查询的井盖的快速定位与信息检索；对井盖分别按照材质、区域与权属多种方式进行统计分析，使用户能更加直观快速地掌握井盖信息，以实现对市政设施的三维可视化管理。能够实现实时漫游的功能，用户通过自定义路径，在浏览窗口中按先后顺序选择浏览的视点，模块自动生成运动的轨迹；也可以选择一条生成的路径，自动进行浏览，达到身临其境的效果。

系统空间分析为用户提供了空间查询、空间量算、统计分析三个主要功能，具体如下：

空间查询：任意管线与目标井盖的图属互查，提供了在三维场景中自定义区域大小来对所选区域进行井盖查询。

空间量算：为用户提供了在三维场景中空间分析的基本操作工具，在3D窗口中，用户可自定义地形上任意点或对象的起点与终点，快速实现三维水平与垂直量算功能，面积量算工具可以同时得到空间多边形面积与投影得到的地表面积。

统计分析：对井盖分别按照材质、区域与权属多种方式进行统计分析，使用户能更加直观快速地掌握井盖信息。

本系统采用无线通信技术，对接入的监测数据可实时监测市政井盖的各种状态信息，进行实时动态监控，也可通过结合系统直观的地上地下三维场景，在三维场景中直接点击一个井盖，以图表的方式展现该井盖检测器一段时间内的监测数据情况；实时接收井盖监测终端报警信息，通过场景中的声光报警方式提示异常的井盖，定位到该位置，后台自动生成作业工单提醒维护人员及时处置，以实现对市政设施的智能管理，解决当前传统管理手段不能及时处理的问题。

还需要说明的是，传感器(甲烷传感器、压力传感器、温度传感器、水位传感器、限位开关、GPS导航定位模块)主要设置在井盖本体上，且井盖本体的下方为地下水道，根据具体需要采集的信息选择适当的位置进行设置，确保其能采集到有效的数据，并通过导线与第一控制模块电连接，由第一控制模块进行初步的数据整理、存储并最终将数据传输远端控制中心；摄像头、扩音器主要设置在井盖上方周围的物体上，并且能够在远端控制中心准确模拟、记录其安装的位置、角度，可随时进行调整。

如图5所示，优选地，所述井盖本体包括通过螺纹装配的保护腔1和井盖罩2；所述保护腔1为带有外螺纹的凹槽；所述井盖罩2的中部带有与凹槽匹配的保护腔安装槽，所述保护腔安装槽带有内螺纹。

所述GPS导航定位模块3、第一控制模块4、第一存储模块5、第一电源模块6和第一通信模块7均设置在保护腔1内；通过GPS导航定位模块3定时向第一控制模块4发送位置，第一控制模块4通过第一通信模块7将信号数据发送至远端控制中心，来实时了解井盖的位置，防止丢失；所述甲烷传感器8、水位传感器9、温度传感器10设置在保护腔1底部；水位传感器9用于检测下水道的水位；判断是否超出预先设定的安全水位，在下水道的水位超过安全水位的情况下，给出水位的报警信号；所述压力传感器11为多个，且均匀设置在井盖罩2的四周，用于检测井盖四周的压力，当井盖上压过车轮或人时，各个压力传感器11的数值发生瞬时突变；若井盖出现变形，则各个压力传感器11检测的数值变化发生变化且不一样；若井盖正常且平稳置于地下井道的环形台阶上，则各个压力传感器11检测的数值相同，远端控制中心接收信号后根据上述三种情况来判断井盖是否破损；所述限位开关12设置在井盖罩2的侧边与井沿接触，用于检测井盖是否发生了移动，在井盖被盗的情况下，井盖发生位移从而触发限位开关12给出报警信号。

优选地，所述音像系统设置在路边的路灯杆上。

远端控制中心，对井盖、传感器、摄像头、扩音器等进行分类、编号，以便进行有效的、批量的管理、查询、实时监测。

远端控制中心对于采集到的各种信息数据(基础地理信息数据、三维模型数据与井盖的专题数据)与建立的3d模型进行对应，并在对应的分类管理框架下进行管理。

如图4所示，远端控制中心的功能模块主要分为基础功能、数据管理、信息检索、资产管理、实时监测、异常报警和系统设置六大功能模块，各模块通过管理海量的空间数据与属性数据实现统一协作。

基础功能提供了三维场景的基本操作工具，是用户进行三维场景浏览不可或缺的基础功能；

数据管理为其他功能模块提供了数据接口，该模块实现对地形、影像、模型、矢量等数据图层的分层管理；

信息检索、资产管理、实时监测与异常警报作为三维GIS系统的高级功能，实现了市政设施的空间查询与统计分析功能。用户通过信息检索模块可以快速实现井盖的检索与定位，资产管理模块则提供了多种不同形式的井盖统计方式，异常警报提供了井盖异常报警及快速定位功能，为维修人员及时响应提供了实时提醒；

系统设置模块则是为了系统安全，建立了一种安全保护机制，如实现不同用户的权限分配，记录历史操作信息等。

远端控制中心是基于Skyline的三维服务平台遵循OGC标准，支持基于共享与服务的数据交换(WMS、WFS、KML等)，能对ArcGIS、MapInfo等二维GIS系统提供标准的数据服务，平台将重点建设资源集成和数据整合工作。

集成多源数据，包括基础地理数据、井盖数据、管线数据进行三维场景创建，搭建地上三维场景，将地上地下信息统一整合，通过开启地下模式，可以透过建筑物和地形表面浏览地下的管线分布情况；调节地形透明度，直观呈现地面对象与地下数据的空间立体关系，既可以看到地面上的情况，也可查看地下管线，从而实现数据的三维快速浏览和展示。

远端控制中心可以是一台计算机，其硬件配置为：

显卡：256M以上独立显卡。

处理器：奔腾双核或等效处理器

操作系统：Windows 2000/2003/XP/Win7/Win8、Windows Me、Windows XP或Windows Vista。

内存：1GB的RAM(4GB或更高)

网络：考虑到系统安全可靠性，选择内网进行连接。

其软件环境为：三维平台开发应用软件：SKYLINE6.6.1最新版本，使用模块：Terra Explorer Pro、Terra Explorer Runtime Pro。

本实用新型的远端控制中心通过强大的展示与分析能力，实时介入监测数据，实现市政设施的可视化管理。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。