基于NB-IOT技術(shù)的智能井蓋監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)摘要隨著物聯(lián)網(wǎng)也就是IoT技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化管理已然成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵方向，井蓋身為城市道路基礎(chǔ)設(shè)施里的關(guān)鍵構(gòu)成部分，由于老化、損壞以及丟失等狀況，存在一定程度的安全隱患，傳統(tǒng)的井蓋管理方式難以對(duì)井蓋的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且還存在一定的人工巡檢成本?；谶@樣的情況，本文給出了一種基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)即NB-IoT技術(shù)的智能井蓋監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)方案。本文一開(kāi)始分析了NB-IoT技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，像低功耗、大連接以及廣覆蓋等特性，適合用于井蓋監(jiān)測(cè)終端的遠(yuǎn)程通信需求，基于NB-IoT的低功耗廣域網(wǎng)也就是LPWAN技術(shù)，讓井蓋監(jiān)測(cè)終端可達(dá)成遠(yuǎn)距離、高效的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)降低了設(shè)備的能耗以及維護(hù)成本。本文設(shè)計(jì)的智能井蓋監(jiān)測(cè)終端由傳感器模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成，借助傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井蓋的位移、振動(dòng)、傾斜等狀態(tài)，并借助NB-IoT網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，達(dá)成井蓋的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及故障預(yù)警，系統(tǒng)借助智能分析算法，可依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷井蓋是否存在安全隱患，并且及時(shí)向管理人員發(fā)送報(bào)警信息。該設(shè)計(jì)提高了井蓋的管理效率，以及效降低了安全隱患的發(fā)生率，提升了城市管理的智能化水平。本文對(duì)智能井蓋監(jiān)測(cè)終端的功能和性能做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果顯示，系統(tǒng)可穩(wěn)定運(yùn)行，有較強(qiáng)的適應(yīng)性和可靠性，可契合實(shí)際應(yīng)用需求，該研究為智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用提供了技術(shù)支持和實(shí)踐參考。關(guān)鍵詞：NB-IoT；云平臺(tái)；智能井蓋；

AbstractWiththecontinuousdevelopmentoftheInternetofThings(IoT)technology,intelligentmanagementhasbecomeakeydirectioninurbaninfrastructureconstruction.Asacrucialcomponentofurbanroadinfrastructure,manholecoversposecertainsafetyrisksduetoaging,damage,andloss.Traditionalmanholecovermanagementmethodsaredifficulttomonitorthestatusofmanholecoversinrealtime.Moreover,thereisalsoacertaincostofmanualinspection.Basedonsuchasituation,thispaperpresentsadesignschemeofanintelligentmanholecovermonitoringterminalbasedonnarrowbandInternetofThings,namelyNB-IoTtechnology.Atthebeginningofthisarticle,theadvantagesofNB-IoTtechnology,suchaslowpowerconsumption,largeconnectioncapacityandwidecoverage,areanalyzed.Thesecharacteristicsaresuitablefortheremotecommunicationrequirementsofmanholecovermonitoringterminals.Thelow-powerwideareanetworkbasedonNB-IoT,namelyLPWANtechnology,enablesmanholecovermonitoringterminalstoachievelong-distanceandefficientdatatransmission,whilereducingtheenergyconsumptionandmaintenancecostsoftheequipment.Theintelligentmanholecovermonitoringterminaldesignedinthispaperiscomposedofasensormodule,acommunicationmoduleandadataprocessingmodule.Withthehelpofsensors,thedisplacement,vibration,inclinationandotherstatesofmanholecoversaremonitoredinrealtime.AndwiththehelpoftheNB-IoTnetwork,thedataisuploadedtothecloudplatformtoachieveremotemonitoringandfaultearlywarningofmanholecovers.Thesystemusesintelligentanalysisalgorithms.Basedonthemonitoringdata,itcanbedeterminedwhethertherearepotentialsafetyhazardswiththemanholecovers,andalarminformationcanbesenttothemanagementpersonnelinatimelymanner.Thisdesignhasimprovedthemanagementefficiencyofmanholecovers,effectivelyreducedtheincidenceofpotentialsafetyhazards,andenhancedtheintelligentlevelofurbanmanagement.Thispaperconductsexperimentalverificationonthefunctionsandperformanceoftheintelligentmanholecovermonitoringterminal.Theresultsshowthatthesystemcanoperatestably,hasstrongadaptabilityandreliability,andcanmeettheactualapplicationrequirements.Thisresearchprovidestechnicalsupportandpracticalreferenceforthepromotionandapplicationoftheintelligentmanholecovermonitoringsystem.KeyWords:NB-IoT;CloudPlatform;IntelligentManholeCover;目錄1緒論 [25]。OneNET平臺(tái)依靠其強(qiáng)大功能與廣泛應(yīng)用場(chǎng)景，為物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)者提供了高效穩(wěn)定安全的開(kāi)發(fā)環(huán)境，其“云-網(wǎng)-邊-端”整體架構(gòu)和豐富核心功能，能契合不同用戶(hù)需求，經(jīng)多領(lǐng)域驗(yàn)證，該平臺(tái)已成熟可靠，本系統(tǒng)選擇該平臺(tái)作為云端平臺(tái)。本章小結(jié)本章重點(diǎn)闡述物聯(lián)網(wǎng)井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，此系統(tǒng)包含三個(gè)主要構(gòu)成部分，即終端信息采集系統(tǒng)、無(wú)線傳輸模塊以及上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)，終端系統(tǒng)借助集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、通信模塊以及電源模塊，對(duì)井蓋狀態(tài)與周邊環(huán)境展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，像井蓋傾角、氣壓、氣體濃度、液位以及溫濕度等各類(lèi)數(shù)據(jù)。一旦檢測(cè)到異常狀況，系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)經(jīng)由NB-IoT模塊將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，無(wú)線傳輸部分采用MQTT協(xié)議，該協(xié)議有輕量級(jí)且高效的特點(diǎn)，適用于低帶寬、高延遲的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，頗為契合物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，云端平臺(tái)選用OneNET平臺(tái)，可提供設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析以及遠(yuǎn)程控制等功能，以此保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。憑借這一設(shè)計(jì)，井蓋監(jiān)控系統(tǒng)可達(dá)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，并且在異常狀況下及時(shí)做出響應(yīng)，為城市基礎(chǔ)設(shè)施的智能化管理提供有效解決辦法。智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)方案終端系統(tǒng)的運(yùn)行需要可靠的電源供電，本系統(tǒng)的終端采用12.6V的電池供電，但是主控制器和一些采集傳感器的工作電壓為3.3V或5V。因此需要做電壓轉(zhuǎn)換，12.6V轉(zhuǎn)5V通過(guò)CN3903降壓，5V轉(zhuǎn)3.3V則通過(guò)ME6211C33M5G實(shí)現(xiàn)。前者由于輸入電壓和輸出電壓的壓差較大，故選擇BUCK（降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器），后者壓差較小，所以可以選擇LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）。BUCK電源管理器件和LDO電源管理器件有所不同，二者在工作原理、性能特點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)景方面存在著十分突出的差異，BUCK依靠高頻開(kāi)關(guān)管控制電感的儲(chǔ)能與釋放過(guò)程，以此把輸入電壓降低到所需的輸出電壓，其轉(zhuǎn)換效率較高，在輸入輸出壓差比較大的情況下，效率優(yōu)勢(shì)較為突出，然而它的輸出紋波以及噪聲相對(duì)較大，穩(wěn)壓性比不上LDO。LDO借助調(diào)整自身壓降來(lái)實(shí)現(xiàn)將輸入電壓降至所需輸出電壓，效率較低，在輸入輸出壓差較大時(shí)，會(huì)有較大的能量損失，不過(guò)其輸出電壓穩(wěn)定，噪聲低且紋波小，適用于對(duì)噪聲敏感、低壓差以及小電流的應(yīng)用場(chǎng)景，依據(jù)這些特性，12.6V轉(zhuǎn)5V因壓差較大，選擇BUCK類(lèi)器件，而5V轉(zhuǎn)3.3V的小壓差則更適宜使用LDO類(lèi)器件。系統(tǒng)電源電路圖如圖3-1。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11系統(tǒng)電源電路圖主控模塊主控模塊選擇要考慮低功耗、低成本、穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性等因素，本系統(tǒng)主控模STM32F103C8T6單片機(jī)作為井蓋終端的主控制器，具有成本低，功耗低等優(yōu)點(diǎn)與大多數(shù)傳感器供電電壓一致，采用3.3V供電。本文采用的STM32F103C8T6單片機(jī)核心板內(nèi)部電路圖如圖3-2。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12STM32單片機(jī)核心板內(nèi)部原理圖STM32C8T6核心板如圖3-3所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s13STM32C8T6核心板通信模塊無(wú)線通信模塊在終端和云平臺(tái)之間起著至關(guān)重要的作用，本系統(tǒng)選擇MN316作為本系統(tǒng)無(wú)線通信模塊，MN316在PSM（省電模式）下耗流僅1.0uA，滿足本系統(tǒng)低功耗的設(shè)計(jì)要求。MN316電路原理圖如圖3-4所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s14MN316通信模塊電路原理圖MN316NB-IOT通信模塊實(shí)物圖如圖3-5所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s15MN316模塊實(shí)物圖定位模塊為了實(shí)現(xiàn)井蓋的精確定位，對(duì)井蓋的位置信息進(jìn)行采集，使用U-BLOXNEO-6M模組采集經(jīng)緯度信息。跟蹤靈敏度為–162dBm，冷啟動(dòng)靈敏度為–148dBm，冷啟動(dòng)時(shí)間29秒，定位精度可達(dá)2.5米，–40°C至85°C，通過(guò)串口輸出定位數(shù)據(jù)，支持NMEA-0183協(xié)議。定位模塊與主控制器采用串口通信，首先模塊開(kāi)始工作的時(shí)候，單片機(jī)對(duì)其上電初始化，對(duì)位置信息進(jìn)行采集，通過(guò)與單片機(jī)相連的串口，將位置信息發(fā)送給主控制器。NEO-6M定位模塊電路原理圖如圖3-6所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s16NEO-6M定位模塊電路原理圖NEO-6M模塊實(shí)物圖如圖3-7所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s17NEO-6M模塊實(shí)物圖傾角檢測(cè)模塊傾角傳感器有許多不同的類(lèi)型，包括單軸傾角傳感器、雙軸傾角傳感器和三軸傾角傳感器等。它可以檢測(cè)物體在水平面上的傾斜角度，通常使用重力或加速度計(jì)的原理來(lái)工作，每種類(lèi)型的傾角傳感器都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。考慮到功耗，精度，價(jià)格等方面因素，選擇MPU6050作為本系統(tǒng)的傾角傳感器。MPU6050是由InvenSense公司推出的一款集成六軸運(yùn)動(dòng)處理傳感器，它將三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀集成在同一芯片上。這種集成設(shè)計(jì)不僅減少了封裝空間，還避免了多組件方案中各組件時(shí)間軸差異的問(wèn)題。此外，MPU6050還內(nèi)置了數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器（DMP），進(jìn)行姿態(tài)結(jié)算，將自身X、Y、Z軸的加速度、角速度參數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)融合，可進(jìn)一步得到三軸姿態(tài)角（歐拉角），從而減輕主控制器的負(fù)擔(dān)。MPU6050電路原理圖如圖3-8所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s18MPU6050傾角檢測(cè)模塊電路原理圖MPU6050模塊實(shí)物圖如圖3-9所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s19MPU6050實(shí)物模塊圖甲烷氣體測(cè)量模塊綜合考慮本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原則，甲烷傳感器選擇MP-4可燃?xì)怏w傳感器。MP-4可燃?xì)怏w傳感器采用多層厚膜制造工藝，在微型Al2O3陶瓷基片的兩面分別制作加熱器和金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏層，封裝在金屬殼體內(nèi)。當(dāng)環(huán)境空氣中有被檢測(cè)氣體存在時(shí)傳感器電導(dǎo)率發(fā)生變化。該氣體的濃度越高，傳感器的電導(dǎo)率就越高。采用簡(jiǎn)單的電路即可將這種電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MP-4在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)甲烷有良好的靈敏度，具有抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、響應(yīng)恢復(fù)快、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、低成本、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。MP-4線性曲線圖如圖3-10所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s110MP-4線性曲線圖基于MP-4的線性曲線特點(diǎn)，采用分段擬合的方式計(jì)算測(cè)量甲烷濃度。輸出電壓低于0.5V時(shí)，低于MP-4的測(cè)量范圍，甲烷濃度視為0。輸出電壓在0.5V至2V時(shí)，甲烷濃度（ppm）=輸出電壓（V）×750。輸出電壓在2V至4V時(shí)，甲烷濃度（ppm）=輸出電壓（V）×7714.3-13928.6。該傳感器可以檢測(cè)甲烷、天然氣、沼氣等可燃?xì)怏w，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試使用5V電壓供電。MP-4電路圖如圖3-11所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s111MP-4電路圖MP-4實(shí)物模塊圖如圖3-12所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s112MP-4實(shí)物模塊圖溫濕度及氣壓檢測(cè)模塊本系統(tǒng)選用的溫濕度及氣壓傳感器為BME280，一款集溫度、濕度和氣壓測(cè)量功能于一體的低功耗環(huán)境傳感器。溫度測(cè)量基于NTC熱敏電阻的特性，其電阻值隨溫度變化而改變，通過(guò)測(cè)量電阻值來(lái)推算溫度。濕度測(cè)量利用聚合物膜的介電常數(shù)隨濕度變化的原理，膜的電容值會(huì)因吸附水汽量的變化而改變，從而測(cè)量相對(duì)濕度。氣壓檢測(cè)采用電容式壓力傳感器，環(huán)境壓力變化導(dǎo)致兩極板間電容值變化，進(jìn)而計(jì)算氣壓。溫度測(cè)量精度可達(dá)±1℃，濕度測(cè)量精度為±3%RH，氣壓測(cè)量范圍為300到1100百帕。BME280溫濕度及氣壓監(jiān)測(cè)模塊電路原理圖如圖3-13所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s113BME280溫濕度及氣壓監(jiān)測(cè)模塊電路原理圖BME280模塊實(shí)物圖如圖3-14所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s114BME280模塊實(shí)物圖液位高度檢測(cè)模塊YW01是一款用于接觸測(cè)量的電阻式液位傳感器，它的工作原理是依據(jù)電阻與液位之間的關(guān)聯(lián)，該傳感器一般是由浸入液體里的電阻元件以及測(cè)量電路所構(gòu)成，當(dāng)液位出現(xiàn)變化時(shí)，液體接觸電阻元件的部分同樣會(huì)跟著改變，使得電阻值產(chǎn)生變化，一般情況下，液位越高，電阻值越小，反之電阻值越大液位越低。借助測(cè)量電阻值的大小，便可確定液位的高度。YW01模塊電路原理圖如圖3-15所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s115液位高度檢測(cè)模塊電路原理圖其中R1是浸入液體的電阻型器件，隨著液位升高其阻值會(huì)降低，R2分壓就越大，經(jīng)過(guò)主控adc電壓檢測(cè)后從而計(jì)算出當(dāng)前液位。LM393則構(gòu)建了一個(gè)電壓比較器，用于輸出代表液位超出預(yù)設(shè)閾值的高低電平信號(hào)，通過(guò)調(diào)整電位器R6改變負(fù)向輸入電壓從而改變水位閾值。YW01模塊實(shí)物圖如圖3-16所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s116YW01模塊實(shí)物圖終端PCB設(shè)計(jì)井蓋終端監(jiān)控系統(tǒng)使用立創(chuàng)EDA（專(zhuān)業(yè)版）對(duì)終端進(jìn)行電路和PCB設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)完成的PCB尺寸為9.8cm×9.8cm。如圖3-17為PCB原理圖。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s117PCB原理圖本章小結(jié)本章圍繞基于NB-IoT技術(shù)的智能井蓋監(jiān)測(cè)終端硬件設(shè)計(jì)展開(kāi)講述，關(guān)鍵內(nèi)容囊括電源管理、主控制模塊、通信模塊以及傳感器配置等方面，電源管理運(yùn)用BUCK和LDO電壓轉(zhuǎn)換方案，其中BUCK把12.6V電壓降低到5V，之后借助LDO降至3.3V，以此保障系統(tǒng)可穩(wěn)定運(yùn)行。主控制部分選用了有低功耗特點(diǎn)且性能穩(wěn)定的STM32F103C8T6單片機(jī)，該單片機(jī)可對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還可以與其他模塊實(shí)現(xiàn)通信，通信模塊MN316支持低功耗模式，比較適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行以及低速遠(yuǎn)距離傳輸，定位模塊U-BLOXNEO-6M可提供高精度GPS定位，MPU6050傾角傳感器可提供姿態(tài)角數(shù)據(jù)，MP-4氣體傳感器可實(shí)時(shí)檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度，BME280用于測(cè)量溫濕度氣壓，YW01液位傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)井蓋液位變化。電路設(shè)計(jì)采用立創(chuàng)EDA工具，設(shè)計(jì)出了9.8cm×9.8cm的PCB板，以此保證系統(tǒng)緊湊且高效，各模塊協(xié)同工作，保證系統(tǒng)可靠、低功耗以及穩(wěn)定運(yùn)行，為智能井蓋監(jiān)測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)C語(yǔ)言是一種高效且靈活的編程語(yǔ)言，它非常契合嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需求，嵌入式系統(tǒng)往往需要軟件可直接操控硬件資源，C語(yǔ)言的底層操作能力顯得非常關(guān)鍵，C語(yǔ)言有良好的模塊化以及結(jié)構(gòu)化編程能力，這可開(kāi)發(fā)者組織并管理復(fù)雜的程序邏輯，提升開(kāi)發(fā)效率與代碼可讀性，C語(yǔ)言對(duì)硬件的控制能力較強(qiáng)，它可直接操作內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理，在系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間以及運(yùn)行效率方面呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。在智能井蓋監(jiān)測(cè)終端的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，C語(yǔ)言發(fā)揮著關(guān)鍵作用，主要被運(yùn)用到編寫(xiě)嵌入式設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序、達(dá)成通信協(xié)議、采集以及處理傳感器數(shù)據(jù)，以及處理終端與云端服務(wù)器之間通信等一系列任務(wù)上，借助C語(yǔ)言，可直接同硬件資源開(kāi)展交互，實(shí)現(xiàn)井蓋狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及報(bào)警功能等相關(guān)目標(biāo)。Keil5開(kāi)發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)主要選用Keil5作為單片機(jī)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，Keil5是一款專(zhuān)門(mén)用于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工具，在各類(lèi)單片機(jī)開(kāi)發(fā)中有著廣泛應(yīng)用，Keil5支持多種微控制器架構(gòu)，像ARMCortex-M系列、8051、C166等，還有完善的編譯、調(diào)試以及仿真功能。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者而言，Keil5可有效簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程，提供穩(wěn)定的編譯環(huán)境以及強(qiáng)大的調(diào)試工具，幫助開(kāi)發(fā)人員高效完成項(xiàng)目。Keil5打造了一個(gè)集成編程與調(diào)試的環(huán)境，開(kāi)發(fā)者借助其圖形化界面能開(kāi)展項(xiàng)目創(chuàng)建、編寫(xiě)源代碼、管理編譯過(guò)程以及調(diào)試等工作，在開(kāi)發(fā)進(jìn)程里，Keil5的C編譯器可產(chǎn)出高效的機(jī)器代碼，保證嵌入式系統(tǒng)在有限硬件資源狀況下高效運(yùn)轉(zhuǎn)。Keil5有多種調(diào)試功能，其中有硬件調(diào)試以及仿真調(diào)試，這些調(diào)試功能可幫助開(kāi)發(fā)者實(shí)時(shí)查看程序執(zhí)行狀態(tài)，檢查變量與寄存器的值，監(jiān)控程序運(yùn)行路徑，有效排查程序里的錯(cuò)誤。程序主流程程序的主流程設(shè)計(jì)可保障系統(tǒng)高效地執(zhí)行井蓋監(jiān)測(cè)任務(wù)，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，會(huì)先開(kāi)展硬件初始化工作，以此保證傳感器以及通信模塊可正常運(yùn)行，在初始化工作完成之后，便會(huì)進(jìn)入到數(shù)據(jù)采集階段，按照一定的周期去獲取井蓋的環(huán)境參數(shù)，像是溫度、濕度以及位移等數(shù)據(jù)，采集而來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后，會(huì)進(jìn)入到異常檢測(cè)模塊當(dāng)中，以此判斷是否存在井蓋異常的情況，例如傾斜或者破損等狀況，要是出現(xiàn)異常，系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。隨后經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)會(huì)借助NB-IoT模塊上傳至云平臺(tái)，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及分析，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入到待機(jī)狀態(tài)，做好準(zhǔn)備開(kāi)啟下一周期的監(jiān)測(cè)工作，整個(gè)流程會(huì)循環(huán)執(zhí)行，保證井蓋的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)傳輸，主控程序的流程圖如圖4-1所示，除了主循環(huán)之外，還開(kāi)啟了一個(gè)定時(shí)中斷用于更新傳感器反饋的數(shù)據(jù)，同時(shí)開(kāi)啟了一個(gè)定時(shí)中斷用于處理GPS模組的串口數(shù)據(jù)。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11程序主流程圖傾角模塊程序設(shè)計(jì)在智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，MPU6050模塊發(fā)揮著采集井蓋傾斜角度以及振動(dòng)數(shù)據(jù)的作用，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)之后，首要的事情便是借助I2C接口來(lái)對(duì)MPU6050模塊進(jìn)行初始化操作，為其配置相應(yīng)的工作模式與采樣頻率，借助讀取加速度計(jì)以及陀螺儀的原始數(shù)據(jù)，程序可計(jì)算得出井蓋的振動(dòng)情況和傾斜角度。加速度計(jì)主要是用來(lái)檢測(cè)井蓋的靜態(tài)傾斜變化，而陀螺儀則是用于檢測(cè)井蓋的旋轉(zhuǎn)或者振動(dòng)，運(yùn)用數(shù)據(jù)融合算法，可提升測(cè)量的精度與穩(wěn)定性。如圖4-2為傾角模塊工作流程圖。當(dāng)數(shù)據(jù)采集工作完成之后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)采集而來(lái)的加速度以及角速度數(shù)據(jù)展開(kāi)處理操作，計(jì)算得出井蓋的傾斜角度以及振動(dòng)幅度，然后依據(jù)設(shè)定好的閾值來(lái)判斷井蓋是否存在異常狀況，要是出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)會(huì)借助NB-IoT模塊把相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及報(bào)警功能。憑借這樣的途徑，MPU6050模塊幫助達(dá)成井蓋狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可提高井蓋的管理效率以及安全性。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s12傾角模塊程序流程圖甲烷氣體測(cè)量模塊程序設(shè)計(jì)在智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，MP-4模塊用于檢測(cè)井蓋下部的甲烷氣體濃度。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先需要通過(guò)adc接口初始化MP-4模塊，配置其工作模式和采樣頻率。通過(guò)讀取adc電平的原始數(shù)據(jù)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，把模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成甲烷氣體濃度。圖4-3為MP-4工作流程圖。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s13甲烷氣體測(cè)量模塊程序流程圖溫濕度及氣壓檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)在智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，BME280模塊用于檢測(cè)井蓋下部的溫濕度及氣壓。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先需要通過(guò)iic接口初始化BME280模塊，配置其工作模式和采樣頻率。通過(guò)讀取寄存器發(fā)送查詢(xún)指令，等待應(yīng)答信號(hào)，接收到應(yīng)答信號(hào)后，接收返回的是數(shù)據(jù)包并解析數(shù)據(jù)。圖4-4為BME280工作流程圖。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s14溫濕度及氣壓檢測(cè)模塊程序流程圖液位高度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)在智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，YW-01模塊用于檢測(cè)井蓋下部的液位高度。系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先需要通過(guò)adc接口初始化YW-01模塊，配置其工作模式和采樣頻率。通過(guò)讀取adc電平的原始數(shù)據(jù)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，把模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液位高度。圖4-5為YW-01工作流程圖。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s15液位高度檢測(cè)模塊程序流程圖本章小結(jié)在這一章節(jié)之中對(duì)智能井蓋監(jiān)測(cè)終端的軟件設(shè)計(jì)給予了介紹，其中著重覆蓋的內(nèi)容有編程語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)環(huán)境以及軟件模塊等方面，該系統(tǒng)選用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，如此可契合嵌入式系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)性以及效率方面的要求，并且在驅(qū)動(dòng)程序、通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)處理等多個(gè)模塊之中都有著較為廣泛的運(yùn)用。所采用的開(kāi)發(fā)環(huán)境是Keil5，它可以支持多種單片機(jī)架構(gòu)，還有穩(wěn)定的編譯和調(diào)試功能，可保證代碼編譯的高效性以及仿真測(cè)試的順利開(kāi)展。軟件流程涉及了硬件初始化、數(shù)據(jù)采集、異常檢測(cè)、報(bào)警觸發(fā)以及數(shù)據(jù)上傳等環(huán)節(jié)，借助定時(shí)中斷機(jī)制，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)給予更新，同時(shí)對(duì)GPS數(shù)據(jù)展開(kāi)處理，傳感器負(fù)責(zé)采集井蓋狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常情況便會(huì)觸發(fā)報(bào)警，接著憑借NB-IoT模塊將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)。待機(jī)功能可節(jié)約能源，支持長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展。在硬件驅(qū)動(dòng)這一部分，C語(yǔ)言借助I2C接口以及ADC接口來(lái)對(duì)MPU6050、MP-4、BME280以及YW-01等多個(gè)模塊實(shí)施控制操作，獲取到傾斜角度方面的數(shù)據(jù)、甲烷氣體濃度的數(shù)據(jù)、溫濕度的數(shù)據(jù)以及液位的數(shù)據(jù)，然后依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的閾值來(lái)判斷井蓋是否出現(xiàn)異常情況。整個(gè)系統(tǒng)可保證以較為良好的狀態(tài)完成監(jiān)測(cè)任務(wù)，以此提升井蓋管理的水平以及安全性。智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)樣機(jī)測(cè)試智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖展示該智能井蓋監(jiān)測(cè)終端系統(tǒng)選用STM32F103C8T6最小系統(tǒng)核心板作為主控模塊，此模塊承擔(dān)著整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解析任務(wù)、控制邏輯執(zhí)行工作以及各模塊之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作，系統(tǒng)采用MN316模塊作為NB-IoT通信模塊，依靠其低功耗的特性，可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定運(yùn)行，并且借助NB-IoT網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。該技術(shù)的運(yùn)用為智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道，保證了井蓋狀態(tài)信息可及時(shí)得到更新與處理。為達(dá)成精確的定位，系統(tǒng)運(yùn)用NEO-6MGPS定位模塊，該模塊可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井蓋的位置信息，保證在出現(xiàn)異常狀況時(shí)可以精準(zhǔn)地確定井蓋位置并迅速做出響應(yīng)，MPU6050模塊負(fù)責(zé)對(duì)井蓋的傾斜角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，依靠?jī)?nèi)置的三軸加速度計(jì)和陀螺儀對(duì)井蓋的姿態(tài)實(shí)施實(shí)時(shí)檢測(cè)，然后將傾角信息上傳至云平臺(tái)，為井蓋管理人員提供傾斜報(bào)警功能，保障井蓋的安全使用。甲烷氣體的監(jiān)測(cè)由MP-4模塊來(lái)完成，它可實(shí)時(shí)檢測(cè)井蓋下方區(qū)域的甲烷濃度，憑借對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的分析來(lái)判斷氣體濃度是否超出標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)檢測(cè)到甲烷濃度出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，以此提醒相關(guān)人員及時(shí)采取措施，避免潛在的安全隱患，BME280傳感器用于監(jiān)測(cè)井蓋下部的環(huán)境溫濕度以及氣壓變化。YW-01模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井蓋下部的水位高度，保證井蓋在發(fā)生積水情況時(shí)可及時(shí)上報(bào)，防止水位過(guò)高致使井蓋浮起或者損壞，提高系統(tǒng)的防水防漏功能，所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)由NB-IoT模塊上傳至云平臺(tái)，保證管理人員可在第一時(shí)間獲取井蓋的健康狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)管理。智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖如下圖5-1。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s11智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試GPS定位測(cè)試在開(kāi)展GPS定位測(cè)試工作時(shí)，最先要做的便是啟用智能井蓋監(jiān)測(cè)終端的GPS模塊，隨后耐心等待其完成衛(wèi)星信號(hào)的鎖定操作，緊接著啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集程序，該設(shè)備借助NB-IoT模塊把獲取到的經(jīng)緯度信息上傳至OneNET云平臺(tái)，在整個(gè)測(cè)試進(jìn)程當(dāng)中，GPS模塊在30秒內(nèi)順利實(shí)現(xiàn)了對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的鎖定，并且會(huì)按照一定周期上傳精確的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)查看可以發(fā)現(xiàn)，OneNET云平臺(tái)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的位置信息和設(shè)備實(shí)際所處位置是相契合的，這也就驗(yàn)證了數(shù)據(jù)傳輸有準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性，測(cè)試所得到的結(jié)果顯示，GPS定位功能處于正常狀態(tài)，系統(tǒng)可較為穩(wěn)定地經(jīng)由NB-IoT網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)，契合設(shè)計(jì)方面的需求。如下圖5-2，5-3分別為經(jīng)度、緯度測(cè)試結(jié)果圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s12經(jīng)度測(cè)試結(jié)果圖圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s13緯度測(cè)試結(jié)果圖傾角檢測(cè)模塊測(cè)試在針對(duì)智能井蓋監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行的傾角測(cè)試?yán)?，重點(diǎn)測(cè)試的是該設(shè)備的俯仰角功能，一旦設(shè)備的俯仰角超出20°這個(gè)范圍，系統(tǒng)就會(huì)促使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行測(cè)試操作時(shí)，要逐步對(duì)設(shè)備的俯仰角度做出調(diào)整，同時(shí)密切留意設(shè)備的反應(yīng)情況，當(dāng)俯仰角達(dá)到并超過(guò)20°時(shí)，蜂鳴器順利觸發(fā)報(bào)警動(dòng)作。測(cè)試所得到的結(jié)果顯示，系統(tǒng)有準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)俯仰角的能力，并且在超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值之時(shí)可及時(shí)發(fā)出報(bào)警，這充分驗(yàn)證了傾角檢測(cè)功能有有效性以及可靠性。如圖5-4俯仰角測(cè)試結(jié)果圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s14俯仰角測(cè)試結(jié)果圖甲烷氣體測(cè)量模塊測(cè)試在針對(duì)甲烷氣體展開(kāi)的測(cè)試工作里，重點(diǎn)是對(duì)智能井蓋監(jiān)測(cè)終端檢測(cè)甲烷濃度的能力給予測(cè)試，一旦甲烷濃度超出所設(shè)定的正常范圍，系統(tǒng)就應(yīng)當(dāng)促使蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，于測(cè)試進(jìn)程之中，逐步提升甲烷濃度，監(jiān)測(cè)設(shè)備的響應(yīng)情況，當(dāng)濃度超過(guò)安全閾值之際，蜂鳴器成功被觸發(fā)發(fā)出報(bào)警。測(cè)試得出的結(jié)果顯示，系統(tǒng)可精準(zhǔn)檢測(cè)甲烷濃度，并且在濃度出現(xiàn)超標(biāo)狀況時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，這就驗(yàn)證了氣體監(jiān)測(cè)以及報(bào)警功能有準(zhǔn)確性與可靠性。如圖5-5為甲烷氣體濃度檢測(cè)結(jié)果圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s15甲烷氣體濃度檢測(cè)結(jié)果圖溫濕度及氣壓模塊測(cè)試在溫度測(cè)試中，主要測(cè)試智能井蓋監(jiān)測(cè)終端對(duì)內(nèi)部溫度的監(jiān)測(cè)能力。測(cè)試過(guò)程中，設(shè)備能夠準(zhǔn)確顯示當(dāng)前溫度，并實(shí)時(shí)反映溫度的變化。通過(guò)逐步改變?cè)O(shè)備周?chē)沫h(huán)境溫度，監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)溫度變化的響應(yīng)，結(jié)果表明，設(shè)備能夠穩(wěn)定地測(cè)量并準(zhǔn)確顯示內(nèi)部溫度變化。測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)功能正常，具備良好的溫度感應(yīng)和顯示精度。如圖5-6溫度檢測(cè)結(jié)果圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s16溫度檢測(cè)結(jié)果圖液位高度檢測(cè)模塊測(cè)試于水位測(cè)試工作開(kāi)展期間，著重對(duì)智能井蓋監(jiān)測(cè)終端針對(duì)內(nèi)部水位的監(jiān)測(cè)能力給予測(cè)試，在整個(gè)測(cè)試進(jìn)程當(dāng)中，該設(shè)備可精準(zhǔn)顯示當(dāng)下水位情況，且能將水位的變化實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)模擬不同程度的水位高度發(fā)生變化之時(shí)，設(shè)備的顯示屏可穩(wěn)定地呈現(xiàn)測(cè)量所得結(jié)果，以此保障水位數(shù)據(jù)有準(zhǔn)確性。測(cè)試所獲結(jié)果顯示，此系統(tǒng)可正常進(jìn)行水位測(cè)量工作，并且可以實(shí)時(shí)展示水位的變化情況，這驗(yàn)證了水位監(jiān)測(cè)功能所有的有效性以及精度。如圖5-7液位高度測(cè)試結(jié)果圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s17液位高度測(cè)試結(jié)果圖OneNET云平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳測(cè)試在OneNET云平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳測(cè)試中，主要測(cè)試智能井蓋監(jiān)測(cè)終端是否能夠成功連接OneNET云平臺(tái)，實(shí)時(shí)上傳并顯示所測(cè)數(shù)據(jù)。在測(cè)試進(jìn)程當(dāng)中，首要的是要保證設(shè)備可正確無(wú)誤地連接到網(wǎng)絡(luò)，并且對(duì)與OneNET的接口做好配置工作，借助設(shè)備所采集得到的數(shù)據(jù)，像是溫度、濕度、水位、甲烷濃度這類(lèi)數(shù)據(jù)，循序漸進(jìn)地開(kāi)展上傳方面的操作。連接過(guò)程里，設(shè)備可以順利地同OneNET云平臺(tái)構(gòu)建連接，而且每次測(cè)量所得的數(shù)據(jù)都可準(zhǔn)確無(wú)誤地上傳到該平臺(tái)，于平臺(tái)一端，用戶(hù)可實(shí)時(shí)查看各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，像溫度、水位、氣體濃度等，并且這些數(shù)據(jù)可精確反映設(shè)備端的實(shí)時(shí)狀況，平臺(tái)可成功實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，所顯示的數(shù)值與設(shè)備端采集的數(shù)據(jù)保持一致，并且在數(shù)據(jù)上傳之后，云平臺(tái)顯示的數(shù)值會(huì)出現(xiàn)十分突出的隨時(shí)間的更新變化。經(jīng)過(guò)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，OneNET云平臺(tái)跟智能井蓋監(jiān)測(cè)終端之間的通信狀況良好，穩(wěn)定又高效，可順利接收上傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并且可以將這些數(shù)據(jù)展示出來(lái)，保證了平臺(tái)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)上傳的過(guò)程沒(méi)有出現(xiàn)延遲或丟失，系統(tǒng)能夠順利完成數(shù)據(jù)的傳輸與顯示。通過(guò)此次測(cè)試，驗(yàn)證了云平臺(tái)與設(shè)備的完美對(duì)接，確保了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)與可視化展示功能正常運(yùn)行，具備了強(qiáng)大的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控能力。如圖5-8OneNET云平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳測(cè)試結(jié)果圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s18OneNET云平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳測(cè)試結(jié)果圖本章小結(jié)本章主要針對(duì)智能井蓋監(jiān)測(cè)終端的諸多功能展開(kāi)測(cè)試，著重驗(yàn)證了該設(shè)備在溫度、濕度、水位、甲烷濃度等多項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容下的數(shù)據(jù)采集能力，同時(shí)對(duì)設(shè)備與OneNET云平臺(tái)的數(shù)據(jù)上傳及展示功能進(jìn)行了測(cè)試，經(jīng)由本章測(cè)試，對(duì)智能井蓋監(jiān)測(cè)終端在實(shí)際使用中的穩(wěn)定性與可靠性給予了全面評(píng)估。設(shè)備可精準(zhǔn)采集并清晰顯示環(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)，在測(cè)試進(jìn)程中，溫度和濕度監(jiān)測(cè)功能呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)備可及時(shí)對(duì)環(huán)境變化做出響應(yīng)，準(zhǔn)確反映實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)情況，設(shè)備有較高的感應(yīng)精度以及穩(wěn)定性，適用于各類(lèi)不同環(huán)境的監(jiān)測(cè)需求，在水位和甲烷濃度的測(cè)試當(dāng)中，設(shè)備也有著出色表現(xiàn)。水位變化可精確反映井蓋周邊水體的高度，可為防水澇、溢水等狀況提供有效的預(yù)警，而甲烷濃度的檢測(cè)則為智能井蓋提供了安全保障，對(duì)地下環(huán)境中的氣體泄漏監(jiān)測(cè)有著意義，設(shè)備成功達(dá)成了與OneNET云平臺(tái)的無(wú)縫對(duì)接，可穩(wěn)定地上傳采集到的數(shù)據(jù)，云平臺(tái)可實(shí)時(shí)顯示并更新各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳過(guò)程未出現(xiàn)延遲或丟失現(xiàn)象，且平臺(tái)端的數(shù)值與設(shè)備端一致，驗(yàn)證了設(shè)備與云平臺(tái)之間的高效通信能力。綜合考量，本章的測(cè)試結(jié)果充分證實(shí)了智能井蓋監(jiān)測(cè)終端在多個(gè)數(shù)據(jù)采集項(xiàng)以及云平臺(tái)數(shù)據(jù)上傳方面的優(yōu)異性能，系統(tǒng)可高效、穩(wěn)定地開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還可以借助云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理以及可視化展示，為智能井蓋系統(tǒng)的推廣應(yīng)用給予了有力支持。總結(jié)與展望總結(jié)隨著城市化進(jìn)程不斷向前推進(jìn)，井蓋作為城市基礎(chǔ)設(shè)施里的關(guān)鍵部分，發(fā)揮著保障道路安全以及維護(hù)城市環(huán)境的關(guān)鍵作用，然而井蓋在管理與維護(hù)過(guò)程中，始終面臨著如損壞、傾斜、失效等一系列安全隱患，給市民給予了潛在的威脅，為解決這些問(wèn)題，借助現(xiàn)代信息技術(shù)的智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。本文設(shè)計(jì)了一款基于NB-IoT技術(shù)的智能井蓋監(jiān)測(cè)終端，并對(duì)其應(yīng)用前景展開(kāi)探討，本系統(tǒng)憑借整合多種傳感器模塊、主控模塊、通信模塊以及電源模塊，可對(duì)井蓋的狀態(tài)以及周?chē)h(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用NB-IoT技術(shù)，將這些數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，供城市管理人員隨時(shí)查看，提前發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)情況，及時(shí)開(kāi)展維修或者處理工作，保障市民的安全。智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有的主要優(yōu)勢(shì)包含：其一，系統(tǒng)可對(duì)井蓋的傾角、氣壓、氣體濃度等多種狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，幫助管理人員全面了解井蓋的運(yùn)行狀況，其二當(dāng)井蓋出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)借助聲光報(bào)警及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒周?chē)藛T留意安全，減少事故發(fā)生，其三NB-IoT技術(shù)有廣域覆蓋、低功耗、低帶寬的特性，避免了傳統(tǒng)通信方式的高昂成本，并且降低了運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的難度。在硬件設(shè)計(jì)方面，傳感器模塊可以采集井蓋傾角、氣壓、氣體濃度、液位高度、溫濕度等多維度數(shù)據(jù)，這些信息可協(xié)助管理人員判斷井蓋的狀態(tài)以及其周?chē)h(huán)境的變化，提前預(yù)警潛在的安全隱患，比如井蓋傾斜角度發(fā)生變化可能意味著井蓋已經(jīng)出現(xiàn)了位移或者損壞，氣壓或氣體濃度發(fā)生變化則可能暗示周?chē)h(huán)境存在異常。系統(tǒng)內(nèi)置的GPS模塊可實(shí)時(shí)獲取井蓋的位置信息，方便快速定位并采取有效措施，主控模塊負(fù)責(zé)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并依據(jù)設(shè)定的安全閾值判斷是否觸發(fā)報(bào)警，當(dāng)井蓋狀態(tài)或環(huán)境參數(shù)超出閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)報(bào)警設(shè)備，并憑借NB-IoT模塊將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。這使得系統(tǒng)擁有本地監(jiān)控功能，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度，極大地提高了管理效率，基于NB-IoT技術(shù)的智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)和智能硬件的優(yōu)勢(shì)，可提升城市井蓋管理的智能化程度，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警，提高城市管理的效率與安全性，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)該系統(tǒng)將支持更多的環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，推動(dòng)城市智慧化管理發(fā)展。展望當(dāng)下的智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要聚焦于井蓋的傾斜、氣壓以及氣體濃度等基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，不過(guò)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)的系統(tǒng)會(huì)更具智能化，可集成更多的傳感器以及監(jiān)測(cè)模塊，像是壓力傳感器、聲學(xué)傳感器、視覺(jué)監(jiān)控等多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，這會(huì)讓系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)井蓋自身的狀態(tài)，還可以更全面地采集周邊環(huán)境的多維數(shù)據(jù)，比如土壤濕度、氣候變化等因素，提供更為精準(zhǔn)且全面的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。智能井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)不會(huì)僅僅作為單一的監(jiān)測(cè)設(shè)備，而是會(huì)與城市的其他智能基礎(chǔ)設(shè)施相互結(jié)合，形成一個(gè)多維度的城市管理平臺(tái)，例如智能交通系統(tǒng)、智能垃圾處理系統(tǒng)、智能路燈等可與井蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享并且協(xié)同工作，達(dá)成全市范圍內(nèi)的智能化管理，這種系統(tǒng)的融合可提高城市運(yùn)營(yíng)的效率，減少資源浪費(fèi)，同時(shí)提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的集成性以及響應(yīng)速度。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的