{"id":3987,"date":"2021-12-06T01:34:26","date_gmt":"2021-12-06T01:34:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ahotech.com\/?page_id=3987"},"modified":"2021-12-06T01:34:27","modified_gmt":"2021-12-06T01:34:27","slug":"sistema-de-tapa-de-pozo-inteligente-guangzhou-nb-iot","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.ahotech.com\/es\/intelligent-well-cover-guangzhou-nb-iot-intelligent-manhole-cover-system\/","title":{"rendered":"Sistema de tapa de pozo inteligente NB-IOT de Guangzhou"},"content":{"rendered":"

Las ciudades inteligentes se han convertido en la cuarta ola tras la industrializaci\u00f3n, la informatizaci\u00f3n y la electrificaci\u00f3n. La construcci\u00f3n de ciudades inteligentes es la tendencia pionera del desarrollo urbano global. Hoy en d\u00eda, muchas tuber\u00edas urbanas para el drenaje pluvial se bloquean con frecuencia, lo que afecta gravemente el drenaje y provoca la frecuente acumulaci\u00f3n de agua en las carreteras, afectando gravemente la vida y los desplazamientos de las personas. Adem\u00e1s, en los \u00faltimos a\u00f1os, las tapas de los pozos han sido robadas y da\u00f1adas ocasionalmente, lo que ha provocado que los peatones caigan en las alcantarillas. El exceso de tr\u00e1fico vial tambi\u00e9n afecta la situaci\u00f3n del tr\u00e1fico y los desplazamientos. Por lo tanto, es fundamental gestionar sistem\u00e1ticamente todos los aspectos de los problemas municipales. Al mismo tiempo, en t\u00e9rminos de desarrollo tecnol\u00f3gico, el avance de la tecnolog\u00eda de detecci\u00f3n inteligente de sensores inal\u00e1mbricos, el r\u00e1pido desarrollo e implementaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda de comunicaci\u00f3n m\u00f3vil NB-IOT y la r\u00e1pida popularizaci\u00f3n del internet de banda ancha proporcionan una base t\u00e9cnica s\u00f3lida para la construcci\u00f3n de la "gesti\u00f3n municipal de ciudades inteligentes".<\/p>\n\n\n\n

\"Combinaci\u00f3n<\/figure>\n\n\n\n

1 Funci\u00f3n del sistema<\/p>\n\n\n\n

Desarrollamos una plataforma inteligente de gesti\u00f3n municipal para administradores municipales, que permite monitorear remotamente el estado de las tapas de pozos, el flujo de tr\u00e1fico, los bloqueos de tuber\u00edas y otra informaci\u00f3n. Adem\u00e1s, permite alertar oportunamente sobre problemas y brindar soluciones m\u00e1s eficientes. El producto tambi\u00e9n permite realizar todas las operaciones de forma visual.<\/p>\n\n\n\n

2 ideas b\u00e1sicas de dise\u00f1o<\/p>\n\n\n\n

2.1 Monitoreo del estado del flujo de agua<\/p>\n\n\n\n

Cada nodo utiliza el m\u00f3dulo ultras\u00f3nico para detectar la altura del agua y compara la altura entre los nodos adyacentes para determinar si existe una obstrucci\u00f3n. Si la diferencia de nivel entre los nodos adyacentes es grande, se puede considerar que la tuber\u00eda de drenaje entre ambos est\u00e1 obstruida, y la gravedad de la obstrucci\u00f3n se puede determinar aproximadamente mediante la diferencia de altura. El diagrama esquem\u00e1tico de la detecci\u00f3n de obstrucciones se muestra en la Figura 1.<\/p>\n\n\n\n

La informaci\u00f3n del nivel del agua se recopila en cada momento para formar la curva de altura. Si el nivel del agua aumenta demasiado r\u00e1pido, se activa la alarma.<\/p>\n\n\n\n

El m\u00f3dulo se coloca en la parte superior de la alcantarilla, cerca del pozo, para eliminar la influencia de las irregularidades del terreno. El principio de la medici\u00f3n ultras\u00f3nica consiste en medir el tiempo que tarda la onda sonora en reflejarse en un obst\u00e1culo tras su lanzamiento, bas\u00e1ndose en la velocidad de propagaci\u00f3n conocida de la onda ultras\u00f3nica en el aire, y calcular la distancia real desde el punto de lanzamiento hasta el obst\u00e1culo seg\u00fan la diferencia de tiempo entre el lanzamiento y la recepci\u00f3n. Cuando el nivel del agua de los nodos adyacentes es diferente, se puede detectar en el software superior para resolver el problema con mayor rapidez.<\/p>\n\n\n\n

2.2 Detecci\u00f3n del estado de la cobertura del pozo<\/p>\n\n\n\n

El m\u00f3dulo de giroscopio se utiliza para detectar el cambio del \u00e1ngulo de la cubierta del eje, a fin de juzgar si la cubierta est\u00e1 suelta o abierta sin ning\u00fan motivo, a fin de realizar la funci\u00f3n antirrobo y detecci\u00f3n de holgura.<\/p>\n\n\n\n

El MPU6050 detecta la aceleraci\u00f3n angular y la aceleraci\u00f3n con una precisi\u00f3n muy alta. Detecta microcambios de \u00e1ngulo. Su protocolo de comunicaci\u00f3n I2C es muy f\u00e1cil de usar. El MPU6050 se puede fijar horizontalmente a la tapa del pozo. Al abrirla, el m\u00f3dulo detecta el cambio de \u00e1ngulo y proporciona informaci\u00f3n. Si la tapa est\u00e1 suelta, el \u00e1ngulo cambiar\u00e1 ligeramente al pasar alguien o un veh\u00edculo. La informaci\u00f3n proporcionada por el MPU6050 permite determinar si la tapa est\u00e1 suelta. Si la inclinaci\u00f3n de la tapa es superior a 30\u00b0, se considera que est\u00e1 abierta; si el \u00e1ngulo fluct\u00faa constantemente entre -5\u00b0 y 5\u00b0, se considera que est\u00e1 suelta.<\/p>\n\n\n\n

2.3 Monitoreo ambiental de superficie<\/p>\n\n\n\n

Monitorear la temperatura y la humedad de la superficie, evaluar las condiciones clim\u00e1ticas y brindar cierta retroalimentaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

2.3.1 Detecci\u00f3n de humedad<\/p>\n\n\n\n

Al instalar el sensor de humedad en el borde interior de la tapa del pozo, se detecta el estado de humedad en tiempo real y se env\u00eda informaci\u00f3n al sistema de procesamiento central de cada nodo. Cuando la humedad es alta en tiempo lluvioso o el agua superficial penetra en el sensor a trav\u00e9s del borde de la tapa del pozo, y la humedad supera un valor espec\u00edfico, el sistema de procesamiento central responde, mejora la frecuencia de comunicaci\u00f3n con el host y proporciona informaci\u00f3n en tiempo real, lo que facilita a los administradores el acceso a m\u00e1s informaci\u00f3n en caso de emergencia.<\/p>\n\n\n\n

2.3.2 Detecci\u00f3n de temperatura<\/p>\n\n\n\n

La instalaci\u00f3n del sensor de temperatura bajo la tapa del pozo para recopilar y reportar la temperatura superficial es \u00fatil para que el departamento municipal conozca la situaci\u00f3n t\u00e9rmica en diversas zonas de la ciudad y tome medidas de enfriamiento en las zonas con temperaturas demasiado altas. (La computadora superior puede utilizarse para generar la curva de cambio de temperatura y predecir la temperatura futura).<\/p>\n\n\n\n

Se utiliza el sensor de temperatura LM35DZ. El chip es peque\u00f1o, flexible y de alta precisi\u00f3n. Los datos tienen una precisi\u00f3n de dos decimales. El chip adopta el modo de comunicaci\u00f3n de bus \u00fanico y es f\u00e1cil de usar.<\/p>\n\n\n\n

2.4 Monitoreo del flujo de tr\u00e1fico<\/p>\n\n\n\n

El m\u00f3dulo de detecci\u00f3n de autom\u00f3viles se instala en la tapa del pozo para detectar el flujo de tr\u00e1fico y reflejarlo al departamento de gesti\u00f3n municipal como referencia.<\/p>\n\n\n\n

Se prev\u00e9 utilizar un sensor geomagn\u00e9tico para monitorizar el flujo vehicular. El m\u00f3dulo detecta con precisi\u00f3n la situaci\u00f3n del campo magn\u00e9tico. Cuando circulan veh\u00edculos, interfiere con el campo magn\u00e9tico. Si el m\u00f3dulo detecta cambios en el campo magn\u00e9tico, puede determinar si hay veh\u00edculos circulando. Actualmente, el m\u00f3dulo se utiliza principalmente para la detecci\u00f3n de plazas de aparcamiento. Sus principales ventajas son las siguientes:<\/p>\n\n\n\n

(1) Tama\u00f1o peque\u00f1o y flexible. El m\u00f3dulo se puede utilizar f\u00e1cilmente en productos.<\/p>\n\n\n\n

(2) Alta sensibilidad. El m\u00f3dulo es muy sensible a los cambios en el campo magn\u00e9tico terrestre y puede detectar el movimiento del veh\u00edculo a m\u00e1s de 3 m.<\/p>\n\n\n\n

(3) Consumo de energ\u00eda ultrabajo. La corriente de trabajo promedio del m\u00f3dulo es inferior a 200 \u03bcA. Su voltaje de trabajo puede ser de tan solo 2,0 V, lo que maximiza la vida \u00fatil de la bater\u00eda (dos bater\u00edas Nanfu n.\u00b0 5 pueden funcionar durante m\u00e1s de 3 meses, las bater\u00edas industriales profesionales de gran capacidad pueden funcionar durante m\u00e1s de 5 a\u00f1os y las bater\u00edas de gran capacidad pueden incluso funcionar durante m\u00e1s de 10 a\u00f1os, seg\u00fan su vida \u00fatil).<\/p>\n\n\n\n

(4) F\u00e1cil de usar. El m\u00f3dulo cuenta con una interfaz de conmutaci\u00f3n y un puerto serie UART. La interfaz de conmutaci\u00f3n puede proporcionar salidas de nivel alto y bajo. Un nivel alto indica que hay un veh\u00edculo, un nivel bajo indica que no hay veh\u00edculo. El puerto serie UART proporciona informes de estado de temporizaci\u00f3n, configuraci\u00f3n de par\u00e1metros y otras funciones.<\/p>\n\n\n\n

2.5 Transmisi\u00f3n de datos<\/p>\n\n\n\n

2.5.2 Parte NB-IOT<\/p>\n\n\n\n

La parte NB-IOT se utiliza para enviar la informaci\u00f3n procesada por el controlador central (Beaglebone) a Internet. El uso de NB-IOT para transmitir datos ofrece las siguientes ventajas:<\/p>\n\n\n\n

(1) La se\u00f1al NB-IOT cubre un amplio rango, lo que puede garantizar la transmisi\u00f3n fluida de todos los datos a Internet;<\/p>\n\n\n\n

(2) La velocidad de la red puede alcanzar aproximadamente 20 K por segundo, lo que es suficiente para transmitir datos;<\/p>\n\n\n\n

(3) En comparaci\u00f3n con los SMS, el costo de utilizar NB-IOT para realizar la transmisi\u00f3n de datos es menor;<\/p>\n\n\n\n

(4) El uso del protocolo de comunicaci\u00f3n en serie es f\u00e1cil de operar.<\/p>\n\n\n\n

2.5.3 Parte del servidor<\/p>\n\n\n\n

Dado que la direcci\u00f3n IP utilizada por el m\u00f3dulo NB-IOT se asigna aleatoriamente, los usuarios tambi\u00e9n necesitan iniciar sesi\u00f3n en diferentes dispositivos IP, lo que dificulta el env\u00edo directo de la informaci\u00f3n recopilada a sus dispositivos. Por lo tanto, se decide utilizar la plataforma del servidor como estaci\u00f3n de transferencia de datos. Toda la informaci\u00f3n recopilada se env\u00eda al servidor para su almacenamiento temporal a trav\u00e9s de NB-IOT, y el usuario utiliza el ordenador superior para acceder al servidor y obtener los datos.<\/p>\n\n\n\n

2.7 Interfaz de control inteligente<\/p>\n\n\n\n

La computadora superior obtiene los datos de la plataforma del servidor y los presenta al usuario en forma de visualizaci\u00f3n. A trav\u00e9s de la interfaz visual, el usuario puede comprender intuitivamente la relaci\u00f3n de ubicaci\u00f3n entre cada nodo y obtener f\u00e1cilmente el nivel de agua, la temperatura, la humedad, el estado de la cobertura del pozo, el flujo de tr\u00e1fico y otra informaci\u00f3n de cada nodo. En caso de condiciones anormales, como bloqueos, aumentos repentinos del nivel del agua o un estado anormal de la cobertura del pozo, el usuario puede informar oportunamente sobre el estado y la ubicaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

La computadora superior utiliza la API de Baidu Map para mostrar el mapa del \u00e1rea monitoreada en la p\u00e1gina web, y cada nodo est\u00e1 marcado en el mapa, lo cual es muy evidente. Utilizando la arquitectura Django de lenguaje Python, HTML, JS y otros lenguajes, los datos recopilados por cada nodo se presentan en forma de gr\u00e1fico en la p\u00e1gina web, que se puede consultar haciendo clic en la etiqueta. Adem\u00e1s, la funci\u00f3n de alarma puede informar al usuario de los problemas a tiempo.<\/p>\n\n\n\n

  1. Diagrama de bloques general<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    El diagrama de bloques general del sistema se muestra en la Figura 4, y finalmente se realizan las siguientes funciones:<\/p>\n\n\n\n

    (1) Alarma antirrobo: utilice la red para informar a los departamentos municipales para resolver a tiempo el problema de la falta de la tapa del pozo.<\/p>\n\n\n\n

    (2) Alarma suelta, elimina el riesgo potencial de seguridad causado por el da\u00f1o a la cubierta del pozo para los peatones.<\/p>\n\n\n\n

    (3) Alarma de bloqueo de tuber\u00edas, en la interfaz visual para mostrar el bloqueo, para ayudar al departamento de limpieza a limpiar a tiempo, eliminar peligros ocultos y prevenir la aparici\u00f3n de anegamientos urbanos.<\/p>\n\n\n\n

    (4) Detecta la temperatura del suelo y env\u00eda los datos.<\/p>\n\n\n\n

    (5) Detecta el nivel del agua y env\u00eda los datos.<\/p>\n\n\n\n

    (6) Detecta la humedad del suelo y aumenta la frecuencia de transmisi\u00f3n cuando aumenta la humedad, lo que resulta \u00fatil para advertir sobre fuertes lluvias.<\/p>\n\n\n\n

    (7) Detectar el flujo de veh\u00edculos, enviar datos en tiempo real y ayudar a la gesti\u00f3n del tr\u00e1fico.<\/p>\n\n\n\n

    (8) Muestra los datos devueltos en la interfaz de visualizaci\u00f3n y realiza el procesamiento y la clasificaci\u00f3n correspondientes, lo que proporciona un entorno operativo conveniente para los departamentos municipales.<\/p>\n\n\n\n

    (9) Establecer la base de datos para almacenar los datos devueltos para facilitar su uso y an\u00e1lisis.<\/p>\n\n\n\n

    4 Observaciones finales<\/p>\n\n\n\n

    El sistema busca construir una plataforma inteligente de gesti\u00f3n municipal para la ciudad, ofreciendo una vida m\u00e1s c\u00f3moda y segura a la ciudadan\u00eda. Al tomar la cubierta del pozo como nodo de convergencia regional, la transmisi\u00f3n centralizada y el procesamiento inteligente de los datos recopilados constituyen una innovaci\u00f3n clave del proyecto. Al considerar el drenaje, el tr\u00e1fico, la seguridad vial y otra informaci\u00f3n municipal, la construcci\u00f3n de una ciudad inteligente es un punto clave del proyecto. Si bien a\u00fan existen algunos problemas con el suministro el\u00e9ctrico y la antena, su soluci\u00f3n es sencilla para los ingenieros, lo que puede brindar mayores garant\u00edas para la seguridad y la calidad de vida de las personas.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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