本實(shí)用新型屬于單元的監(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監(jiān)控管理手段，給不法分子提供了可乘之機(jī)，移動、偷盜窨井蓋等違法行為時有發(fā)生，同時，破損、損壞、丟失的窨井蓋也因無法及時獲知而得不到及時修復(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對道路上的車輛、行人造成極大的危害，對社會安定、安全造成了極大負(fù)面影響。

隨著無線通信技術(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、位移檢測模塊、水位檢測模塊、無線通信模塊、電源模塊以及RFID模塊。智能井蓋卡能夠監(jiān)測井蓋的開啟狀態(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)控平臺服務(wù)器，此平臺服務(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)作為第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，具有更高的速度，更高的可靠性和更低的時延，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：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是現(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，本實(shí)用新型提出一種基于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、信號接收模塊和后臺監(jiān)管系統(tǒng)，所述信號接收模塊安裝在窨井蓋上，供電模塊與信號接收模塊連接，用于為信號接收模塊提供電能，后臺監(jiān)管系統(tǒng)通過5G網(wǎng)絡(luò)與信號接收模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

進(jìn)一步，上述信號接收模塊包括收發(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，用來完成對信號的放大和濾波，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孔。

窨井蓋的下方安裝一個防水防腐材料制成的盒子收納信號接收模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

1，本實(shí)用新型中，基站定位是利用基站對手機(jī)的距離的測算距離來確定手機(jī)位置的，因此不需要手機(jī)具有GPS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，本實(shí)用新型是利用基站直接取得定位信息，不需要再建系統(tǒng)后臺。信號接收模塊與基站聯(lián)系后，基站去系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查找目標(biāo)用戶位置信息。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

圖2為信號接收模塊的組成模塊示意圖。

圖3為信號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)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

首先對利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行基站定位的原理做簡單介紹，移動電話測量不同基站的下行導(dǎo)頻信號，得到不同基站下行導(dǎo)頻的TOA或TDOA，根據(jù)該測量結(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)，基站對信號接收模塊的輻射波瓣是很窄的，這就知道了接收模塊相對于基站的方向角，在加上通過接收功率大小推導(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)。

本實(shí)用新型利用5G基站定位的方法實(shí)現(xiàn)對丟失井蓋的位置監(jiān)測，成本低，技術(shù)先進(jìn)切方法簡單實(shí)用。

基站定位是利用基站對手機(jī)的距離的測算距離來確定手機(jī)位置的，不需要手機(jī)具有GPS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)接收基站信號的模塊，此模塊只需具備信號發(fā)送與接收能力，不需要額外的語音、短信等功能。當(dāng)井蓋被盜竊后，就可以通過基站定位找到井蓋所處的位置，實(shí)現(xiàn)對井蓋的位置監(jiān)控。此實(shí)用新型不會產(chǎn)生流量費(fèi)，不需要單片機(jī)系統(tǒng)和傳感器，成本低且操作簡單。

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

如圖2所示，收發(fā)信單元用來完成對信號的放大和濾波；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)射射頻信號的濾波。

在路面的井蓋下方安置5G信號接收模塊，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孔3。

信號接收模塊不產(chǎn)生流量，只是負(fù)責(zé)廣播控制信號的接收，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實(shí)用新型中。

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計(jì)算信號接收模塊與基站的距離(至少三個基站)，再以每個基站為圓心，測量的距離為半徑畫圓，三個園的交點(diǎn)就是位置。利用基站對信號接收模塊的測算距離來確定模塊位置的,不需要手機(jī)具有GPS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。

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