城市智慧化，已成为继工业化、信息化、电气化之后的第四次浪潮，建设智慧城市，是世界城市发展的前沿趋势。现如今，许多城市的雨水排水管道经常会出现堵塞现象，严重影响排水，致使道路频繁出现积水，给人们的生活和出行带来严重不便。另外，井盖被盗、损坏的现象近几年时有发生，并伴随有行人跌落下水道的现象出现。公路车流量过多，也影响到交通状况和人们的出行。对市政各方面的问题进行系统化管理是非常有必要的。同时在技术发展方面，随着无线传感器智能感知技术的进步和NB-IOT移动通信技术的飞速发展与部署以及宽带Internet的迅速普及，也为“智慧城市市政管理”建设提供了坚实的技术基础。

1 系统功能
我们为城市管理者打造一款能够远程监测井盖状态、溢水、开盖、车流量，以及管道堵塞情况等信息，同时能够在出现问题时及时报警并做出更高效的处理方案的智能型市政管理平台。该产品还可以通过可视化的方式完成全部操作。
2 基本设计思路
2.1 水流状态监测
将模块放在靠近水井的涵洞顶端，排除地面不平整的影响。超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。当检测到相邻节点水位不同时，能够在上位机软件上突出显示，从而更快地解决问题。
2.2 井盖姿态检测
利用陀螺仪模块检测井盖角度变化，从而判断井盖是否松动或者被无故开启，以实现防盗和检测松动功能。

2.3 地表环境监控
监测地表温度和湿度，判断天气情况，并做出一定反馈。
2.3.1 湿度检测
将湿度传感器安装于井盖内侧边缘处，实时检测湿度状况并反馈给各节点的中央处理系统，当阴雨天气湿度较高或者路面积水通过井盖边缘渗入时，湿度超过特定值，中央处理系统做出响应，提高与主机的通信频率，反馈实时信息，有利于管理人员在紧急状况下掌握更多信息。
2.3.2 温度检测
将温度传感器固定在井盖下方，采集地表温度信息并上报，有利于市政部门掌握城市各处的温度状况，并对温度过高的地区采取降温措施（可利用上位机生成温度变化曲线，对未来温度进行预测） 。
采用温度传感器LM35DZ，该芯片体积小巧，精确度较高，数据可以精确到小数点后两位，芯片可采用单总线通信方式，操作简单。
2.4 车流量监测
在井盖上加装车辆检测模块，用于检测车流量，并反映给市政管理部门以作参考。
初步计划使用地磁传感器实现车流量监测功能。该模块可以精确地探测出周围的磁场情况，当附近有车辆经过时，会对地磁场产生干扰，模块检测到磁场发生变化，就可以判定有车辆经过。目前市场上该模块主要被用于车位检测中。该模块的主要优点如下：
（1）体积小巧。模块可以方便地应用于产品中；
（2）灵敏度高。模块对地球磁场的变化非常灵敏能检测到3 m以外的车辆移动；
（3）超低功耗。模块平均工作电流低于200 μA，且工作电压可低至2.0 V，最大限度地延长电池使用寿命（两节5号南孚电池可工作3个月以上，专业的大容量工业电池则可工作5年以上，超大容量的电池甚至能工作10年以上或者由电池保质期决定）。
（4）简单易用。模块提供了开关量接口和UART串口。开关量接口可供高低电平输出，高电平表示有车，低电平表示无车；UART串口提供定时状态报告、参数设置等功能。
2.5 数据传输
2.5.1 NB-IOT部分
NB-IOT部分用于将中央控制器（Beaglebone）处理后的信息发送到Internet。利用NB-IOT传输数据主要有以下优势：
（1）NB-IOT信号覆盖范围广，可以保证所有数据都能顺利传输到互联网；

（2）网速可达到每秒20 K左右，足够传输数据；
（3）与短信相比，利用NB-IOT传输数据费用相对较低；
（4）使用串口通信协议，操作简单。
2.5.2 服务器部分
考虑到NB-IOT模块使用的IP地址是随机分配的，用户也需要在IP不同的设备上登录，难以直接将采集到的信息发送给用户的设备，故决定利用服务器平台作为数据的中转站。所有采集到的信息先通过NB-IOT发送到服务器临时存储，用户使用上位机访问服务器获得数据。
智能井盖是智慧城市打造一款智能型市政管理平台。为市民提供更加便利和安全的生活。把井盖作为一个区域汇聚节点，集中传输和智能处理采集的数据是本项目的一大创新点，对排水、交通、道路安全等市政信息统筹兼顾，建设智慧城市是本项目的一大亮点。

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