智能井盖系统设计方案概要

智能井盖系统设计方案

概述

本井盖系统设计方案适用于我公司智能井盖系统的设计，内容包括系统概述、工作原理、部件介绍、基本参数、检验测试等内容。

系统设计采用高靠电子装置及无线信号传输系统实时地检测井盖状态，用于预防和减少由于井盖破损、被盗、汽车过度重压以及井下水位过高导致的安全事故或损失。系统能及时地将报警信息传达到监控中心和巡查人员。智能井盖系统采用高强度复合材料构成盖体，可以在道路、广场、机场等场地水平安装使用。

井盖破损报警原理：井盖盖体内有破损检测线圈，且与电子装置相连，一旦井盖破损，检测线圈断开，电子装置就会产生报警。

井盖倾斜、振动报警原理：井盖电子装置内采用Analog Device 公司的专用芯片（或同类芯片），芯片输入固定的阈值，当井盖倾斜、振动超过此阈值时就会产生报警。

井下水位报警原理：井下水管破裂或其他原因可导致井下水位上涨。井盖电子装置采用超声波定时检测水位高度，当检测到水面高度超过规定值时就会产生报警。

系统组成

井盖系统的组成示意图如上所示，主要构成及用途如下：

井盖：指安装好电子防盗装置的井盖。投入使用后通过电子装置检测井盖的倾斜、振动移位、破损以及井下水位状态。检测到报警状态后通过无线方式向系统监控中心和巡查人员发出报警信号。

中继器：系统中用于接收井盖信号，便于远距离传输的电子装置。无线集中器：系统中用于接收井盖或中继器信号的电子装置。无线集中器通过内部的GSM/GPRS、Lora无线模块将信号转发到井盖系统监控中心。

无线手持机：用于生产过程中对智能井盖进行功能测试，也可在现场维修中使用。手持机内部用可充电池供电，连续工作时间大于72小时，待机时间200小时。手持机配备外接DC+12V,1A的直流稳压电源进行充电。无线手持机的基本功能：

（1）按键操作，LCD显示各种状态和参数。

（2）生产过程中进行井盖编码设置和确认。

（3）对井盖进行功能测试。

设计特点

(1)安装维护方便，系统成本低，不产生较大的后期费用。

(2)报警及时，报警时间设计小于30秒。

(3)系统电池备用时间长，设计大于4年。

(4)系统使用简单，无需专人长时值守。

(5)系统可切换使用频率，防止信号阻塞。

(6)GPRS网络阻塞时，系统仍然具有报警功能。

(7)井盖系统监控中心可以远离井盖现场，不受距离限制。

井盖系统基本功能/规格

（1）系统采用GPRS、短信、及470MHz~ 475 MHz的Lora无线信号进行通讯。

（2）工作频率：前端频率 470MHz~ 475 MHz，系统默认工作频率为470MHz。在默认频率信号发生阻塞时，通过控制中心切换到其他频率。（3）使用寿命：无线集中器、中继器及井盖的电池设计使用寿命为4年，无线集中器电池备用时间不低于48小时，其它部件为5年。使用年限到期、重新检测合格后可投入再使用。

（4）报警时间：小于30秒。（不包括由于移动网络导致的等待时间。）（5）报警内容：井盖倾斜、移位、振动报警、井盖破损和井下水位

报警。倾斜报警阈值：12°- 18°；振动报警阈值：0.3g/s2 - 0.6g/s2 ；井下水位报警阈值：距感应面45cm - 55cm；破损报警面积阈值25 cm2-30cm2。

（6）系统每4小时自检一次，包括通讯状态，电池电压等，这些状态出现异常时，系统会显示故障报警信号。

（7）井盖监控中心显示每个井盖的报警状态、自检状态。必要时监控中心发出前端频率切换命令，保证信号传输通畅。

（8）工作温度：井盖、中继器工作温度-20 °C ～ 60 °C，湿度0～95%RH。其他工作温度-10 °C to 45 °C，湿度0～90%RH；存储温度：-10 °C to 45 °C，湿度0～60%RH，无尘环境。

各部件基本规格如下：

井盖工作启动流程

井盖投入使用前未装入电池。井盖装入电池后井盖电子装置首先对内部电路进行自检，如果系统正常，井盖的状态LED每500毫秒灭，100毫秒亮；如果井盖电路有故障，则进入低功耗模式，井盖的状态

LED灭。井盖电路自检通过，静止10分钟后电子装置开始工作。

中继器工作启动流程

中继器投入使用前未装入电池。中继器装入电池后井盖电子装置对内部电路进行自检，如果系统正常，中继器的状态LED每500毫秒灭，100毫秒亮；如果中继器电路有故障，则进入低功耗模式，中继器的状态LED灭。中继器开始正常工后处于接收模式，工作方式为休眠1秒，接收10毫秒。当接收到井盖和无线集中器发出的命令后会执行命令并根据命令的种类返回执行成功信号到发送方。中继器接收到井盖组网配置命令后立即记录对应井盖的编号；中继器接收到无线集中器组网配置命令后立即记录无线集中器的编号。组网配置成功后中继器的状态LED每20秒灭，20毫秒亮。

无线集中器工作启动流程

无线集中器负责控制中心与井盖前端系统之间的信号接收和转发。加电后无线集中器通过GPRS自动登录到监控中心指定的服务器。

无线集中器投入使用前未装入电池，装入电池、接通外接电源后电子装置对内部电路进行自检，如果内部电路正常，无线集中器的状态LED每500毫秒灭，100毫秒亮；如果内部电路有故障，无线集中器进入低功耗模式，状态LED灭。系统进入正常工作后，状态LED每2秒灭，100毫秒亮。

无线集中器默认有超级手机号码，该超级手机号码的用户需向井

盖巡查人员的手机号码授权。授权后无线集中器在系统报警时向巡查人员发出报警信息，井盖巡查人员也可通过授权的号码查询井盖状态。

通讯网络的初始建立

井盖系统的通讯网络指井盖系统用于报警，状态检测的信号传输网络系统，系统的正常工作是在通讯网络正常的基础上进行的。其信号流向可参见前述井盖系统信号流程图。

每个井盖、中继器和无线集中器有唯一编码，初始加电自检后，井盖电子装置首先进行组网配置：井盖搜索最近的中继器或无线集中器，并将获得网络参数记录在EPROM中，同时中继器或无线集中器将发送网络组网信号井盖的编号记录在自己的EPROM中。网络参数用于配置无线信号传输的电子模块，也是无线信号传输的路径。井盖成功组网后，井盖的状态LED每20秒灭，10毫秒亮。

中继器完成自检后，中继器进入网络配置等待模式，每休眠1秒接收20毫秒。在每个接收时间内中继器查询470MHz和471MHz的网络组网配置请求信号各一次，一旦查询到有效的请求信号，立即将返回成功信号给对方，组网成功，同时将对方的编号记录到EPROM中。中继器接收组网配置信号的来源包括井盖、其他中继器以及无线集中器发出的组网配置请求信号。中继器接收到这些组网配置信号后以编号进行区分其来源。

无线集中器加电，完成自检后自动登录到监控中心的服务器，然