本發(fā)明屬于單元的監(jiān)視控制系統(tǒng)領(lǐng)域中的分布式控制技術(shù)，具體涉及一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，市政公用設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，市政、電力、通信等部門有大量市政設(shè)備、資產(chǎn)需要管理。其中，窨井蓋成為了不可忽視的一項(xiàng)。大量使用中的窨井蓋由于缺乏有效及時(shí)監(jiān)控管理手段，給不法分子提供了可乘之機(jī)，移動(dòng)、偷盜窨井蓋等違法行為時(shí)有發(fā)生，同時(shí)，破損、損壞、丟失的窨井蓋也因無(wú)法及時(shí)獲知而得不到及時(shí)修復(fù)，這樣不僅影響了相關(guān)設(shè)備的正常工作，造成巨大的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失，而且丟失窨井蓋的井口也會(huì)對(duì)道路上的車輛、行人造成極大的危害，對(duì)社會(huì)安定、安全造成了極大負(fù)面影響。

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了不少利用，如公告號(hào)為cn203982175u、名稱為“一種智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)”的實(shí)用新型專利就公開了一種智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)，包括智能井蓋卡、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器以及手持設(shè)備。智能井蓋卡包括：mcu模塊、位移檢測(cè)模塊、水位檢測(cè)模塊、無(wú)線通信模塊、電源模塊以及rfid模塊。智能井蓋卡能夠監(jiān)測(cè)井蓋的開啟狀態(tài)和井內(nèi)的水位情況，經(jīng)mcu處理后的預(yù)警信息由無(wú)線網(wǎng)關(guān)上傳到位于云端的服務(wù)器。服務(wù)器為城市井蓋監(jiān)控平臺(tái)服務(wù)器，此平臺(tái)服務(wù)器提供轄區(qū)內(nèi)井蓋的統(tǒng)一監(jiān)控管理。該實(shí)用新型的智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)能夠防止城市街道井蓋的移位和被盜。但該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。

5g網(wǎng)絡(luò)作為第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，具有更高的速度，更高的可靠性和更低的時(shí)延，更能夠滿足行業(yè)應(yīng)用的特定需求，因此探討如何利用5g網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互接，提供一種結(jié)構(gòu)模塊化、低成本的井蓋管理方案，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)及管理工作的精細(xì)化、規(guī)范化和科學(xué)化就顯得很有意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等缺陷。

為此，本發(fā)明提出一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的智能窨井蓋監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)包括供電模塊、信號(hào)接收模塊和后臺(tái)監(jiān)管系統(tǒng)，所述信號(hào)接收模塊安裝在窨井蓋上，供電模塊與信號(hào)接收模塊連接，用于為信號(hào)接收模塊提供電能，后臺(tái)監(jiān)管系統(tǒng)通過(guò)5g網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)接收模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

進(jìn)一步，上述信號(hào)接收模塊包括收發(fā)信單元、射頻功率放大器、射頻開關(guān)、射頻濾波器、天線、本振發(fā)生器和變頻器，本振發(fā)生器輸入頻率信號(hào)至收發(fā)信單元，收發(fā)信單元分別與射頻功率放大器、射頻濾波器和變頻器連接，用來(lái)完成對(duì)信號(hào)的放大和濾波，射頻功率放大器用于將收發(fā)信單元輸出的射頻信號(hào)放大，天線與射頻開關(guān)連接，射頻開關(guān)和射頻濾波器配合，完成天線接收和發(fā)射的切換、頻段選擇、接收和發(fā)射射頻信號(hào)的濾波。

模塊的天線部分有兩種設(shè)計(jì)方式，若窨井蓋的材質(zhì)是水泥，則天線需與井蓋平行；若窨井蓋的材質(zhì)是鑄鐵，則需要在窨井蓋表面鉆幾個(gè)孔。

窨井蓋的下方安裝一個(gè)防水防腐材料制成的盒子收納信號(hào)接收模塊。

本發(fā)明還提供一種基于5g網(wǎng)絡(luò)的智能窨井蓋監(jiān)控系統(tǒng)定位窨井蓋位置的方法，具體步驟為通過(guò)計(jì)算信號(hào)接收模塊與三個(gè)基站的距離，再以每個(gè)基站為圓心，測(cè)量的距離為半徑畫圓，三個(gè)園的交點(diǎn)就是窨井蓋的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1，本發(fā)明中，基站定位是利用基站對(duì)手機(jī)的距離的測(cè)算距離來(lái)確定手機(jī)位置的，因此不需要手機(jī)具有g(shù)ps定位能力，而且5g基站可以在1米以內(nèi)定位，精度很高。

2，5g信號(hào)接收模塊不使用單片機(jī)系統(tǒng)，不帶任何傳感器，也不產(chǎn)生流量，成本小且方便實(shí)用。5g模塊更省電，有利于整體系統(tǒng)的運(yùn)作。

3，本發(fā)明是利用基站直接取得定位信息，不需要再建系統(tǒng)后臺(tái)。信號(hào)接收模塊與基站聯(lián)系后，基站去系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)查找目標(biāo)用戶位置信息。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

圖2為信號(hào)接收模塊的組成模塊示意圖。

圖3為信號(hào)接收模塊在窨井蓋上安裝效果示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

首先對(duì)利用5g網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行基站定位的原理做簡(jiǎn)單介紹，移動(dòng)電話測(cè)量不同基站的下行導(dǎo)頻信號(hào)，得到不同基站下行導(dǎo)頻的toa或tdoa，根據(jù)該測(cè)量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo)，采用三角公式估計(jì)算法，就能計(jì)算出移動(dòng)電話的位置。當(dāng)前的手機(jī)基站定位的精度很粗劣，這是源于基站全向輻射的模式。而5g網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是波束賦形技術(shù)，利用波束賦形技術(shù)，基站對(duì)信號(hào)接收模塊的輻射波瓣是很窄的，這就知道了接收模塊相對(duì)于基站的方向角，在加上通過(guò)接收功率大小推導(dǎo)出接收模塊與基站的距離，就可以實(shí)現(xiàn)接收模塊的精準(zhǔn)定位了，也就知道井蓋的位置了。5g基站定位精度在1米以內(nèi)。

本發(fā)明利用5g基站定位的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)丟失井蓋的位置監(jiān)測(cè)，成本低，技術(shù)先進(jìn)切方法簡(jiǎn)單實(shí)用。

基站定位是利用基站對(duì)手機(jī)的距離的測(cè)算距離來(lái)確定手機(jī)位置的，不需要手機(jī)具有g(shù)ps定位能力，但是精度很大程度依賴于基站的分布及覆蓋范圍的大小。

因此，我們只在路面的井蓋下方放置一類似手機(jī)接收基站信號(hào)的模塊，此模塊只需具備信號(hào)發(fā)送與接收能力，不需要額外的語(yǔ)音、短信等功能。當(dāng)井蓋被盜竊后，就可以通過(guò)基站定位找到井蓋所處的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)井蓋的位置監(jiān)控。此發(fā)明不會(huì)產(chǎn)生流量費(fèi)，不需要單片機(jī)系統(tǒng)和傳感器，成本低且操作簡(jiǎn)單。

如圖1所示，系統(tǒng)包括供電模塊、信號(hào)接收模塊和后臺(tái)監(jiān)管系統(tǒng)，信號(hào)接收模塊安裝在窨井蓋上，供電模塊與信號(hào)接收模塊連接，用于為信號(hào)接收模塊提供電能，后臺(tái)監(jiān)管系統(tǒng)通過(guò)5g網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)接收模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

如圖2所示，收發(fā)信單元用來(lái)完成對(duì)信號(hào)的放大和濾波；功率放大器用于將收發(fā)器輸出的射頻信號(hào)放大；開關(guān)和射頻濾波器完成天線接收和發(fā)射的切換、頻段選擇、接收和發(fā)射射頻信號(hào)的濾波。

在路面的井蓋下方安置5g信號(hào)接收模塊，收納在防水防腐的盒子2中，盒子2的外殼采用abs工程材料，可以防水防腐蝕，如圖3所示。此模塊可以與5g基站保持聯(lián)系。5g網(wǎng)絡(luò)采用微基站技術(shù)，即將傳統(tǒng)的宏基站變成站點(diǎn)更多密度更大的微基站。這樣更有利于信號(hào)的接收。而且，模塊的天線部分有兩種設(shè)計(jì)方式，若窨井蓋1的材質(zhì)是水泥，則天線需與井蓋平行；若窨井蓋的材質(zhì)是鑄鐵，則應(yīng)在窨井蓋表面鉆幾個(gè)孔3。

信號(hào)接收模塊不產(chǎn)生流量，只是負(fù)責(zé)廣播控制信號(hào)的接收，成本低，省錢節(jié)約。5g天線尺寸小的特點(diǎn)，更有利于一體化嵌入到本發(fā)明中。

定位窨井蓋位置的方法是利用5g基站定位，5g基站定位方法是通過(guò)計(jì)算信號(hào)接收模塊與基站的距離(至少三個(gè)基站)，再以每個(gè)基站為圓心，測(cè)量的距離為半徑畫圓，三個(gè)園的交點(diǎn)就是位置。利用基站對(duì)信號(hào)接收模塊的測(cè)算距離來(lái)確定模塊位置的,不需要手機(jī)具有g(shù)ps定位能力，但是精度很大程度依賴于基站的分布及覆蓋范圍的大小。而5g網(wǎng)絡(luò)的微基站技術(shù)(即將傳統(tǒng)的宏基站變成站點(diǎn)更多密度更大的微基站)和波束賦形技術(shù)，使得基站定位更加準(zhǔn)確。

以上所述僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。