基于射频识别技术和无线传感器网络的窨井盖防盗监测系统的设计
摘要：近年来随着科技的进步，建设的发展，地面上的窨井盖出现的频率越来越多。但是由于长期受到车辆重压、地基的沉降、被盗丢失后往往给行人和过往的车辆所造成的巨大的交通隐患，变成马路杀手等损失越来越多，窨井盖丢失的问题应刻不容缓的去解决。现在的科技应用到窨井盖的防盗技术也越来越多样化。本文就是利用射频识别技术(英文：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID)和无线传感器网络 (英文：wireless sensor network，缩写WSN)?所提出的。该系统可以实时检测窨井盖的移位状况和是否缺失，具有通信可、功率低、安装方便等优点。
关键词：窨井盖；被盗；防盗
Manhole cover anti-theft monitoring system
Abstract: In recent years, with the progress of science and technology, the development of construction, more and more frequency on the ground of manhole cover. However, due to the long-term by the weight of the vehicle, foundation settlement, lost or stolen after tend to pedestrians and vehicles caused by the huge traffic hazards, become killers such as more and more losses, manhole cover loss should be urgent to solve. Now the technology is applied to the manhole cover anti-theft technology is more and more diversified. This paper is the use of radio frequency identification technology (Frequency IDentification Radio, abbreviation: RFID) and wireless sensor networks (English: sensor network wireless, abbreviated WSN) is proposed. The system can real-time detect manhole cover shift status and whether the lack, with communication, low power, ease of installation, and other advantages.
Keywords: Manhole cover; Stolen;Anti theft
目录
第1章 绪论 3
1.1引言 3
1.2研究现状 4
1.3 RFID技术和WSN技术的介绍 5
1.3.1 RFID技术 5
1.3.2 WSN技术 6
第二章 窨井盖管理系统设计 8
2.1系统简介 8
2.2硬件系统的构成 8
2.2.1 采集报警信息 8
2.2.2数据传输 9
2.2.3 监控管理 9
2.3窨井盖管理系统的构成 9
2.3.1防盗报警： 9
2.3.2 无线传感网络的数据传输： 9
2.3.3后台决策： 9
2.3.4报警转发： 9
2.3.5 RFID信息识别： 10
2.3.6解除报警： 10
第三章 分电路设计 10
3.1传感器的选型 10
3.1.1基于磁阻效应的磁场检测传感器 10
3.1.2 AMR磁传感器的工作机理 11
3.1.3 新型传感器的结构设计 12
3.2无线信号的传输 13
第四章 窨井盖的巡查网络结构 13
4.1 窨井盖的巡查传感网络结构 14
4.1.1 传感器与中继器之间的组网结构 14
4.1.2 中继器与中继器之间的组网结构 14
4.1.3 网关节点与监控中心的组网结构 15
4.2 无线模块设计 16
4.2.1 中继器之间通信模块 16
4.2.2 传感器节点与中继器通信模块 16
4.2.3 网关节点与监控中心无线模块 17
4.3 协议栈的选用 19
4.3.1 中继器节点之间的握手协议 19
4.3.2 网关节点与监控中心的通信 20
第五章 系统调试及分析 21
5.1 节点通信的可靠性验证 21
5.1.1 传感器节点与中继器通信 21
5.1.2 中继器节点之间的通信 22
第六章 研究期望 22
致谢 22
参考文献 23
第1章 绪论
1.1引言
曾经在法国有一位著名的作家雨果，他就曾经说过一句话：下水道是一个城市的智慧与良心的表现。就算在当今的社会中，窨井盖也是城市的智慧与良心的表现。或许有一些人将钱用去建造那些高楼与大厦，却从来不去关注下水道的建设：那些高楼大厦我们可以用肉眼可以看到，但是下水道却没有几个人去在意它是否有存在的必要性。城市中的窨井这个环节是非常重要的，它对保证道路能正常发挥起到了巨大的作用，是汇集、处理、排放、和城镇区域的防洪、防涝等等的系统工程。是一个城市重要的经济社会活动的保障中心。我们现在如何去及时的获取窨井盖的缺已成为了部门的重点要解决的问题。当前我们国家城市中对那些窨井盖的管理大多采用的是人工巡查的，但是其维护、防盗、排查补救等工作效率非常低，所以怎样才能够去确保窨井盖设施可以得到及时的维护，如果能够对那些隐患及早发现和排查的话就可避免一些不必要的损失，所以这些问题的解决是城市街道管理重要课题。
射频识别技术（RFID）和无线传感网络(WSN)的出现给城市窨井盖防盗系统带来了新的解决思路和方案。射频识别技术（RFID）和无线传感网络(WSN)具有低成本、低功耗、分布式、安装方便等优点。本次设计是通过在窨井盖上安装一种集成倾斜传感器作为一个传感节点，当如果发生窨井盖挪动的时候其通过传感节点会发出警报的信息，其警报的信息需要进过传感节点、中继节点和数据中心等电路所构成的无线传感网络再将其警报信息发送到后台数据管理中心那里，然后后台数据管理中心将则会将所得到的警报信息，它会以短信的方式发送出去到相对应的管理人员的手机上面，其相对应的管理人员会先对信息核实后就会去现场对其进行处理，当其问题被解决后的窨井盖会通过其WSN网络发送问题解决的信息返回到后台数据管理中心那里，然后后台管理中心将会解除其警报的信息，当所遇到的问题还没有得到解决时，其相对应的管理人员就会去联系窨井盖的产权单位，在最短时间内补装井盖。因为其窨井盖的产权单位在地窨井盖的边缘上安装抗金属标签（RFID），该标签的内部可以存储窨井盖及地井的重要信息，当在现场工作的人员如果遇到不能解决的问题时就可以通过手持机扫描地窨井盖的边缘上标签就可以轻松的查到地井和窨井盖的产权单位及详细信息，便于井盖的及时更换；当其问题得到解决的时候其管理人员就可利用手机来对窨井盖进行非接触的盘点，再利用手机往后台数据处理中心发送让其解除报警的信息。
