Intelligentne linn on pärast industrialiseerimist, informatiseerimist ja elektrifitseerimist neljas laine. Intelligentse linna ehitamine on globaalse linnaarengu eesliinitrend. Tänapäeval on paljud linnade vihmavee äravoolutorud sageli ummistunud, mis mõjutab tõsiselt drenaaži, mille tulemuseks on sagedane vee kogunemine teedele, mis omakorda mõjutab tõsiselt inimeste elu ja reisimist. Lisaks on viimastel aastatel aeg-ajalt kaevude katet varastatud ja kahjustatud, mistõttu jalakäijad kukuvad mõnikord kanalisatsiooni. Liiga suur liiklus mõjutab samuti liiklusolukorda ja inimeste reisimist. Seetõttu on väga oluline süstemaatiliselt hallata kõiki munitsipaalprobleemide aspekte. Samal ajal pakub tehnoloogia areng koos traadita andurite intelligentse sensoritehnoloogia arenguga, NB-IOT mobiilsidetehnoloogia kiire arengu ja kasutuselevõtuga ning lairiba interneti kiire populaarsusega ka tugeva tehnilise aluse „intelligentse linna munitsipaaljuhtimise“ ehitamiseks.
1 Süsteemi funktsioon
Me ehitame linnajuhtidele intelligentse munitsipaalhalduse platvormi, mis suudab samaaegselt kaugjuhtimise teel jälgida puurkaevude kaante olekut, liiklusvoogu, torujuhtmete ummistusi ja muud teavet, andes probleemide ilmnemisel õigeaegselt märku ja pakkudes tõhusamaid lahendusi. Toode suudab kõiki toiminguid visuaalselt teostada.
2 põhilist disainiideed
2.1 Veevoolu seisundi jälgimine
Iga sõlm kasutab veetaseme kõrguse tuvastamiseks ultraheli moodulit ja võrdleb külgnevate sõlmede veetaseme kõrgust, et hinnata, kas ummistus on tekkinud (kui külgnevate sõlmede veetaseme erinevus on suur, võib eeldada, et kahe sõlme vaheline drenaažitorustik on ummistunud, ja ummistuse raskusastet saab ligikaudselt hinnata kõrguse erinevuse järgi). Ummistuse tuvastamise skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 1.
Veetaseme kõrguskõvera moodustamiseks kogutakse igal ajahetkel veetaseme kohta käivat teavet. Kui veetaseme kõrgus tõuseb liiga kiiresti, käivitub häire.
Moodul paigutatakse truubi ülaossa kaevu lähedale, et välistada ebatasase pinnase mõju. Ultraheli kauguse mõõtmise põhimõte on mõõta aega, mis kulub helilaine peegeldumiseks takistuselt pärast selle väljalaskmist, tuginedes ultrahelilaine teadaolevale levimiskiirusele õhus, ja arvutada tegelik kaugus väljalaskepunktist takistuseni vastavalt väljalaske ja vastuvõtmise vahelisele ajavahele. Kui külgnevate sõlmede veetase on erinev, saab selle ülemises arvutitarkvaras esile tõsta, et probleemi kiiremini lahendada.
2.2 Puuraugu kaane oleku tuvastamine
Güroskoobi moodulit kasutatakse võlli katte nurga muutuse tuvastamiseks, et hinnata, kas kate on lahti või avatud ilma põhjuseta, et realiseerida vargusvastase ja lõtvuse tuvastamise funktsioon.
MPU6050-l on nurkkiirenduse ja kiirenduse tuvastamise funktsioon ning täpsus on väga kõrge. See suudab tuvastada nurga mikromuutusi. I2C sideprotokolli kasutamine on väga lihtne. Mpu6050 saab puuraugu kaanele horisontaalselt kinnitada. Kui puuraugu kaas avatakse, suudab moodul tuvastada nurga muutuse ja anda tagasisidet. Kui puuraugu kaas on lahti ja keegi või sõiduk läbib kaant, muutub kaane nurk veidi. MPU6050 tagastatud teabe põhjal saab otsustada, kas puuraugu kaas on lahti või mitte. Kui puuraugu kaane kalle on suurem kui 30°, loetakse kaas avatud; kui nurk on -5°～5° pideva kõikumisega, loetakse kaas lahti olevaks.
2.3 Pinna keskkonnaseire
Jälgige pinna temperatuuri ja niiskust, hinnake ilmastikutingimusi ja andke teatud tagasisidet.
2.3.1 Niiskuse tuvastamine
Niiskusanduri paigaldamine puurkaevu kaane siseserva tuvastab niiskusesisalduse reaalajas ja annab tagasisidet iga sõlme kesksele töötlussüsteemile. Kui vihmase ilmaga on õhuniiskus kõrge või pinnavesi tungib andurisse puurkaevu kaane serva kaudu ja õhuniiskus ületab teatud väärtuse, reageerib keskne töötlussüsteem, parandab suhtlussagedust hostiga ja annab tagasisidet reaalajas, mis on juhtidele abiks lisateabe hankimisel hädaolukorras.
2.3.2 Temperatuuri tuvastamine
Temperatuurianduri kinnitamine kaevu kaane alla pinnatemperatuuri teabe kogumiseks ja edastamiseks on abiks linnavalitsusele, et saada ülevaade temperatuurist linna eri osades ja võtta jahutusmeetmeid liiga kõrge temperatuuriga piirkondades. (Ülemist arvutit saab kasutada temperatuurimuutuse kõvera genereerimiseks ja tulevase temperatuuri ennustamiseks.)
Kasutatakse temperatuuriandurit LM35DZ. Kiip on väikese ja paindliku suurusega ning suure täpsusega. Andmete täpsus on kuni kaks kümnendkohta. Kiip saab kasutada ühe siiniga kommunikatsioonirežiimi ja on hõlpsasti kasutatav.
2.4 Liiklusvoo jälgimine
Autode tuvastusmoodul paigaldatakse kaevu kaanele, et tuvastada liiklusvoogu ja edastada see omavalitsuse haldusosakonnale viitamiseks.
Sõidukivoolu jälgimise funktsiooni realiseerimiseks on plaanis kasutada geomagnetilist andurit. Moodul suudab täpselt tuvastada magnetvälja olukorda. Mööduvate sõidukite korral häirib see magnetvälja. Kui moodul tuvastab magnetvälja muutuse, saab see otsustada, kas mööduvad sõidukid. Praegu kasutatakse moodulit peamiselt parkimiskoha tuvastamiseks. Mooduli peamised eelised on järgmised:
(1) Väike ja paindlik suurus. Moodulit saab toodetes hõlpsasti kasutada;
(2) Kõrge tundlikkus. Moodul on väga tundlik Maa magnetvälja muutuste suhtes ja suudab tuvastada sõiduki liikumist kaugemal kui 3 m;
(3) Ülimadal energiatarve. Mooduli keskmine töövool on alla 200 μA. Ja selle tööpinge võib olla kuni 2,0 V, mis aitab aku kasutusaega maksimeerida (kaks nr 5 Nanfu akut võivad töötada üle 3 kuu, professionaalsed suure mahutavusega tööstuslikud akud võivad töötada üle 5 aasta, ülisuure mahutavusega akud võivad töötada isegi üle 10 aasta või aku säilivusaja järgi).
(4) Lihtne ja hõlpsasti kasutatav. Moodul pakub lülitiliidest ja UART-jadaporti. Lülitiliides pakub kõrge- ja madalatasemelist väljundit. Kõrge tase tähendab, et auto on olemas, madal tase tähendab, et autot pole; UART-jadaport pakub ajastuse oleku aruandlust, parameetrite seadistamist ja muid funktsioone.
2.5 Andmeedastus
2.5.2 NB-IOT osa
Nb-IOT osa kasutatakse keskkontrolleri (Beaglebone) töödeldud teabe internetti saatmiseks. NB-IOT-i kasutamisel andmete edastamiseks on järgmised eelised:
(1) NB-IOT signaal hõlmab laia ulatust, mis tagab kõigi andmete sujuva edastamise internetti;
(2) Võrgu kiirus võib ulatuda umbes 20 K sekundis, mis on andmete edastamiseks piisav;
(3) Võrreldes SMS-iga on NB-IOT-i kasutamise kulud andmeedastuseks madalamad;
(4) Seeriaprotokolli kasutamine on lihtne
2.5.3Serveri osa
Arvestades, et NB-IOT mooduli kasutatav IP-aadress määratakse juhuslikult, peavad kasutajad sisse logima erinevate IP-seadmetega, mistõttu on kogutud teabe otse kasutajate seadmetesse saatmine keeruline. Seetõttu otsustati andmeedastusjaamana kasutada serveriplatvormi. Kogu kogutud teave saadetakse NB-IOT kaudu serverisse ajutiseks salvestamiseks ja kasutaja kasutab andmete hankimiseks serverile juurdepääsuks ülemist arvutit.
2.7 Intelligentne juhtimisliides
Ülemine arvuti saab serveriplatvormilt andmed ja esitab need kasutajale visualiseeringu kujul. Visuaalse liidese kaudu saab kasutaja intuitiivselt aru iga sõlme asukoha suhtest ning mugavalt hankida iga sõlme veetaseme, temperatuuri, niiskuse, puurkaevu kaane oleku, liiklusvoo ja muu teabe. Erinevate ebanormaalsete tingimuste, näiteks ummistuse, veetaseme kiire tõusu või puurkaevu kaane ebanormaalse oleku korral saab kasutaja õigeaegselt tagasisidet oleku ja asukoha kohta.
Ülemine arvuti kasutab Baidu kaardi pakutavat API-t, et kuvada veebilehel jälgitava ala kaarti, ja iga sõlm on kaardil märgitud, mis on väga ilmne. Kasutades Pythoni keele Django arhitektuuri ning HTML-i, JS-i ja teisi keeli, esitatakse iga sõlme kogutud andmed veebilehel diagrammi kujul ja saate neid sildile klõpsates kontrollida. Samal ajal saab häirefunktsioon kasutajat probleemidest õigeaegselt teavitada.
- Üldine plokkskeem
Süsteemi üldine plokkskeem on näidatud joonisel 4 ja lõpuks realiseeritakse järgmised funktsioonid:
(1) Sissemurdmishäire, võrgu kaudu teavitatakse omavalitsusüksusi, et lahendada õigeaegselt puuduva kaevu katte probleem.
(2) Lahtine alarm, kõrvaldab jalakäijatele kaevu katte kahjustustest tuleneva võimaliku ohu.
(3) Torustiku ummistuse häire kuvab visuaalses liideses ummistuse, et aidata puhastusosakonnal õigeaegselt puhastada, kõrvaldada varjatud ohud ja vältida linna veevoolu teket.
(4) Mõõta maapinna temperatuur ja saada andmed tagasi.
(5) Mõõda veetaset ja saada andmed tagasi.
(6) Tuvastage maapinna niiskustase ja suurendage edastussagedust niiskuse tõustes, mis on kasulik tugeva vihma hoiatuse korral.
(7) Tuvastada sõidukite voogu, saata andmeid reaalajas tagasi ja abistada liikluse korraldamist.
(8) Kuva tagastatud andmed visualiseerimisliideses ning teosta vastav töötlemine ja klassifitseerimine, mis pakub munitsipaalosakondadele mugavat töökeskkonda.
(9) Loo andmebaas tagastatud andmete salvestamiseks, et neid oleks lihtne kasutada ja analüüsida.
4 Kokkuvõtvad märkused
Süsteemi eesmärk on luua linnale intelligentne omavalitsuse haldusplatvorm, mis pakuks avalikkusele mugavamat ja turvalisemat elu. Projekti peamine uuendus on puurkaevu kaane kasutamine piirkondliku koondumissõlmena, kogutud andmete tsentraliseeritud edastamine ja intelligentne töötlemine. Projekti tipphetk on nutika linna ehitamine, mis võtab arvesse drenaaži, liiklust, liiklusohutust ja muud omavalitsuse teavet. Kuigi elektrivarustuse ja antenniga on endiselt probleeme, pole inseneridel neid keeruline lahendada, mis pakub suuremat garantiid inimeste ohutusele ja elukvaliteedile.
Estonian 
English 
Russian 
Finnish 
Spanish 
French