针对市场现有井盖监控器存在的功耗高,通信质量差,无法有效识别井盖位姿状态的问题,基于窄带互联网NB-IoT和低成本惯性测量单元IMU对其硬件和识别算法进行优化。提出电源分层管理方案以及激活休眠方法,将待机时间提高到5　a以上;通过增设通信天线提高了信号增益,解决了铁质井盖的屏蔽问题;基于惯性导航技术,通过对井盖运动行为分析,提出了基于时间窗内欧拉姿态角瞬时变化、惯性导航位移数据、预期震动信号特性的井盖位姿估计算法。经测试该设计方案实现了井盖位姿检测、实时通信、低功耗的设计指标。