城市窨井远程综合监控数字化信息系统制作方法

任兰杰, 周广旭, 张延波, 张晓鹏, 张琳, 徐文青, 解兆延

2012年7月25日

2011年11月8日

2011年11月8日

山东省科学院自动化研究所

G05B19/418GK202351671SQ2011204389

窨井 数字化 远程 监控 综合 信息 城市

1.一种城市窨井远程综合监控数字化信息系统，其特征是，包括若干防盗窨井井盖、若干无线网络节点、GPRS模块、数字化信息系统中心，所述防盗窨井井盖通过无线网络节点和 GPRS模块与数字化信息系统中心建立远程通信连接2.如权利要求I所述城市窨井远程综合监控数字化信息系统，其特征是，所述防盗窨井井盖内侧装有电动锁，内侧的电动锁与外部送电装置连接3.如权利要求I所述城市窨井远程综合监控数字化信息系统，其特征是，所述无线网络节点通过自组网形成一个或是若干个无线网络，在无线网络中至少有一个无线网络节点通过串口与GPRS模块连接，并且通过GSM/GPRS网络与数字化信息系统中心建立无线通所述无线网络节点按照功能的不同分为网络协调器、路由器和若干无线终端节点，无线终端节点与防盗窨井井盖一一对应，并且汇集到路由器，所述路由器与网络协调器连接4.如权利要求3所述城市窨井远程综合监控数字化信息系统，其特征是，所述网络协调器和路由器包括电源模块、数据处理和控制模块、通信模块，所述无线终端节点包括电源模块、数据采集模块、数据处理和控制模块、通信模块，所述数据处理和控制模块与数据采集模块连接，并且通过SPI总线与通信模块相连接，所述电源模块分别与数据采集模块、数据处理和控制模块、通信模块连接5.如权利要求4所述城市窨井远程综合监控数字化信息系统，其特征是，所述数据处理和控制模块的主控制芯片为STC12C5A60S2系列LQFP-44 ；所述数据采集模块上集成了温湿度传感器、可燃性气体传感器、光敏传感器、传感器通用接口，并且通过A/D输入与数据处理和控制模块连接，所述光敏传感器安装在防盗窨井井盖内侧，经过调理电路与数据处理和控制模块主控制芯片的Pl. 0端口连接；所述通信模块的主控制芯片为UM2455，主控制芯片上设有SPI接口、16个扩频通信信道，SPI接口通过SPI总线与数据处理和控制模块连接，SI引脚连接数据处理和控制模块的 MOSI引脚，SO引脚连接数据处理和控制模块的MISO引脚6.如权利要求I所述城市窨井远程综合监控数字化信息系统，其特征是，所述GPRS模块为西门子GSM/GPRS双模模块MC35i，内嵌有无线GPRS模块，并且通过串口与数据处理和控制模块的主控制芯片LQFP-44连接7.如权利要求I所述城市窨井远程综合监控数字化信息系统，其特征是，所述数字化信息系统中心设置在监控中心，它包括数据库管理系统、远程综合监控系统、数据WEB发布系统，所述远程综合监控系统所在的计算机通过RS232串口与GSM/GPRS网络终端GPRS无线通信模块连接，所述数据WEB发布系统所在的服务器通过防火墙和Internet网路与用户计算机连接

本实用新型涉及一种远程监控数字化信息系统，尤其涉及一种城市窨井远程综合监控数字化信息系统

本实用新型公开了一种城市窨井远程综合监控数字化信息系统，包括若干防盗窨井井盖、无线网络节点、GPRS模块、数字化信息系统中心，防盗窨井井盖通过无线网络节点和GPRS模块与数字化信息系统中心建立远程通信连接，通过无线终端节点实时的采集窨井环境信息和井盖状态并上传至数字化信息系统中心，在井盖被盗或是损坏的情况下，能够及时的以声光报警和短信的模式告知相关部门或者管理人员并实现对井盖的远程控制，避免了由于窨井井盖被盗或损坏而出现的人员车辆安全隐患问题以及井下线缆和设备丢失的问题。同时将监控中的窨井数据进行WEB发布，实现数据共享，构建了巡查、处理、监督三位一体的综合信息管理平台，提高了数字化城市建设的水平，提升了城市形象和竞争力。

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种城市窨井远程综合监控数字化信息系统，它具有位置定位，信号稳定，成本低廉的优点为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种城市窨井远程综合监控数字化信息系统，包括若干防盗窨井井盖、若干无线网络节点、GPRS模块、数字化信息系统中心，防盗窨井井盖通过无线网络节点和GPRS模块与数字化信息系统中心建立远程通信连接防盗窨井井盖内侧装有电动锁，内侧的电动锁与外部送电装置连接；防盗窨井井盖井盖的开启方式有两种，一种是通过电动锁钥匙开启另一种是通过数字化信息系统中心进行远程开启无线网络节点通过自组网形成一个或是若干个无线网络，在无线网络中至少有一个无线网络节点通过串口与GPRS模块连接，并且通过GSM/GPRS网络与数字化信息系统中心建立无线通信；无线网络节点按照功能的不同分为网络协调器、路由器和若干无线终端节点，其中无线终端节点与防盗窨井井盖一一对应，并且汇集到路由器，所述路由器与网络协调器连接[0013]网络协调器用来搭建网络并给其他加入此网络的节点分配网络短地址；路由器负责建立、搜寻数据包路径；无线终端节点由唯一的ID号进行标识，用来采集并上传窨井环境信息和井盖状态网络协调器和路由器包括电源模块、数据处理和控制模块、通信模块，无线终端节点包括电源模块、数据采集模块、数据处理和控制模块、通信模块，数据处理和控制模块与数据采集模块连接，并且通过SPI总线与通信模块相连接，电源模块分别与数据采集模块、 数据处理和控制模块、通信模块连接电源模块负责给数据采集模块、数据处理和控制模块、通信模块供电数据采集模块上集成了温湿度传感器、可燃性气体传感器、光敏传感器、传感器通用接口，并且通过A/D输入与数据处理和控制模块连接，所述光敏传感器安装在防盗窨井井盖内侧，经过调理电路与数据处理和控制模块主控制芯片的Pl. 0端口连接；温湿度传感器采集窨井的温度和湿度；可燃性气体传感器采集窨井里的可燃性气体浓度百分比；光敏传感器用来监测井盖状态；传感器通用接口 包括SPI、I2C、单总线和模拟量输入，能够自动辨别该传感器类型，将其中两条线作为总线类型选择，则可以选择四种输入方式00，SPI接口 ；01，IIC接口 ；10，单总线接口 ；11，模拟量输入，另外两条线则作为传感器类型选择，用来判断接入的是何种设备数据处理和控制模块的主控制芯片为STC12C5A60S2系列LQFP-44，主控制芯片上设有8路12位A/D输入、PWM调制电路、内部60K Flash、看门狗、定时器电路、I/O接口、 SPI 接口 ；数据处理和控制模块是目前最流行的国产单片机STC单片机中功能最强大的一种，基本上覆盖了市面常见的各类传感器接口，方便以后扩展无线节点通信模块的主控制芯片为UM2455，主控制芯片上设有SPI接口、16个扩频通信信道，SPI接口通过SPI总线与数据处理和控制模块连接，SI引脚连接数据处理和控制模块的 MOSI引脚，SO引脚连接数据处理和控制模块的MISO引脚通信模块负责各个无线节点之间进行无线通讯，工作于(2. 4-2. 48GHz) ISM免费频段的，具有16个扩频通信信道的，传输速率为625Kbps，具有CSMA-CCA功能，采用直接序列扩频通讯，抗干扰力强工作电压为2. 4-3. 6V，可以采用电池供电，发射电流20mA，接收电流23mA覆盖范围可以从几十米到几百米当处于休眠状态时，其休眠态耗电仅luff数字化信息系统中心设置在监控中心，它包括数据库管理系统、远程综合监控系统、数据WEB发布系统，远程综合监控系统所在的计算机通过RS232串口与GSM/GPRS网络终端GPRS无线通信模块连接，数据WEB发布系统所在的服务器通过防火墙和Internet网络与用户计算机连接数字化信息系统中心采用以数据库管理系统所在的数据库服务器为核心的集成构架，承担通信控制、数据解析、数据存储、WEB服务等功能数据库管理系统存储有窨井配置信息、实时监测记录、历史记录；窨井配置信息包括窨井位置、井口井盖识别编码、井盖安装日期、井下温湿度阈值、井下可燃性气体浓度上限数值、窨井归属部门、负责人、联系电话；实时监测记录包含窨井位置、井口井盖状态、井下温湿度数值、井下气体浓度、无线终端节点模块状态、监测时间；历史记录包括报警事件、采样数据以及操作日志；所述报警事件包括报警类型、报警时间、维修时间、处理措施，报警类型分为井盖故障、井盖异常开启、井下可燃性气体浓度超标、井下温湿度超限、无线终端节点故障；采样数据包括井盖状态、井下温湿度、井下检测气体浓度、无线终端节点状态；操作日志包括系统运行、系统关闭、监控数据的备份、报警确认系统操作事件远程综合监控系统包括无线数据接收与处理子系统、窨井实时信息子系统、报警及处理子系统、井盖远程开启子系统；远程综合监控系统是数字化信息系统中心最重要的支撑系统，以城市电子地图为媒介，曲线、列表等形式动态信息显示，对监控的窨井进行可视化高效管理无线数据接收与处理子系统主要用于接收无线网络节点发送的监测数据，根据制定的通信协议，对接收到的数据流解析、识别，同时存储到数据库管理系统所在的服务器上；窨井实时信息子系统以GIS组件为应用支撑层，利用绘制的电子地图和每个窨井井盖唯一的识别编码，实现电子地图中井口的准确定位，同时以曲线、列表等形式动态显示窨井的环境信息和井盖状态；报警及处理子系统主要提供异常报警的应对措施报警事件发生时，GIS电子地图将对故障地点进行准确定位，显示故障点信息，系统进行声光报警同时发送报警短信给相关部门、管理人员，提醒相关部门、人员进行及时检修，系统同时将记录所有的报警数据和处理信息；井盖远程开启子系统实现了监控中心远程控制井盖的开启操作功能数据WEB发布系统采用Browser/Server体系架构；数据WEB发布系统完成城市窨井监测数据的WEB发布，提供数据共享功能，构建城市窨井专题信息模块，各级部门和授权用户可通过Internet进行窨井信息的浏览、查询、 打印本实用新型所利用的技术包括I.无线网络自组网技术本实用新型采用四层结构的无线网络协议栈模型，该协议栈包括物理层、数据链路层、网络层和应用层物理层提供简单的信号调制和无线收发技术，为网络中的通讯设备提供透明的数据流传输本实用新型采用UM2455无线收发芯片，省去了激活和能量监测等物理层硬件功能实现，只需要完成物理层监控芯片发送情况的软件功能；数据链路层实现的主要功能是产生并发送信标帧，为两个对等的实体提供可靠的数据链路；在网络层中，协调器负责建立起一个新的网络并为新加入的无线网络节点分配短地址，提供路由发现和邻居发现功能应用层协议根据本实用新型需要主要包括井盖远程开启、关闭命令的下达以及窨井温湿度、气体浓度、井盖状态等参数的上传