上海市下立交積水自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

潘崇倫

（上海市防汛信息中心，上海 200050）

0 前言

上海天氣情況比較復(fù)雜，災(zāi)害性天氣時有發(fā)生，幾乎每年都會不同程度地遭受熱帶氣旋、暴雨的危害，常會出現(xiàn)突發(fā)性強對流災(zāi)害性天氣，受城市熱島效應(yīng)等因素影響，市區(qū)出現(xiàn)的機率比郊區(qū)高[1]。強降雨時，在下立交容易出現(xiàn)積水現(xiàn)象，原有設(shè)立的排水設(shè)施不能及時將積水排除，造成交通中斷，并由局部影響到整個道路阻塞，由于水雨情采集系統(tǒng)沒有涵蓋下立交積水自動監(jiān)測，積水信息無法及時傳遞，排水實時情況不明，防汛決策指揮和道路交通指揮滯后，影響了城市防洪減災(zāi)措施的實施，增加了災(zāi)害損失。

本市外環(huán)、中環(huán)等快速干道建成后，車速快，車輛密集，擁堵后又無法調(diào)頭撤離，一旦下立交積水導(dǎo)致交通中斷會在極短時間內(nèi)造成車輛嚴(yán)重阻塞，并長時間難以疏解。

信息技術(shù)的迅速發(fā)展，為下立交自動監(jiān)測提供了良好的基礎(chǔ)，國內(nèi)部分大城市對下立交積水監(jiān)測已經(jīng)進行了探索。上海市使用的覆蓋上海城市排水服務(wù)區(qū)域的綜合信息系統(tǒng)共 33 個站點[1]，大多是對道路的積水監(jiān)測，下立交的積水監(jiān)測還是空白。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)包括積水監(jiān)測點、通信網(wǎng)絡(luò)和中心站 3 部分。系統(tǒng)整體架構(gòu)底層是積水監(jiān)測點，通過 GPRS或 GSM 短消息方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至中心站，監(jiān)測點發(fā)送的 GPRS 或 GSM 短消息通過通信服務(wù)器進入中心站的系統(tǒng)服務(wù)器。中心站系統(tǒng)通過市政務(wù)外網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳給上海市防汛信息中心，數(shù)據(jù)由上海市水務(wù)局電子政務(wù)門戶進行發(fā)布，相關(guān)防汛成員單位能及時掌握下立交的實時積水情況，并制定出合理的防汛調(diào)度方案。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 工作模式及數(shù)據(jù)流程設(shè)計

積水監(jiān)測點采用自報或自報—確認(rèn)體制工作模式采集相關(guān)數(shù)據(jù)。自報模式由積水監(jiān)測點定時測量采集點數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)通過 GPRS/GSM 終端以 GPRS 無線或 GSM 短消息方式發(fā)給網(wǎng)管中心，網(wǎng)管中心通過專線以 IP 方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到通信服務(wù)器，映射至中心站系統(tǒng)服務(wù)器，中心站通過數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件對數(shù)據(jù)進行存貯、處理、顯示，數(shù)據(jù)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式要求寫入數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)庫表。中心站通過 Web 服務(wù)器將積水?dāng)?shù)據(jù)進行發(fā)布并提供數(shù)據(jù)接口，使防汛成員單位可以通過市政務(wù)外網(wǎng)進行瀏覽或數(shù)據(jù)下載。

自報—確認(rèn)模式由積水監(jiān)測點定時向中心發(fā)送自身狀態(tài)，并等待中心確認(rèn)收到的回令及校時或配置命令，如果沒有收到中心回令則重新發(fā)送狀態(tài)信息。采用這種工作模式，可使監(jiān)測點在不發(fā)送數(shù)據(jù)時進入掉電狀態(tài)，大大降低監(jiān)測站功耗，既節(jié)約電源配置又能滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的實時性和密度要求。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)流程示意圖

3 系統(tǒng)功能設(shè)計

中心站功能包括：（1）實時接收監(jiān)測點通過GPRS 或 GSM 短消息發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)；（2）對水位遙測終端通過 GPRS 通訊或 GSM 短消息方式進行校時；（3）實時監(jiān)測各監(jiān)測站的設(shè)備工作狀態(tài)，如電壓、自計內(nèi)存狀況等；（4）自動將實時數(shù)據(jù)寫入水位數(shù)據(jù)庫或相應(yīng)數(shù)據(jù)庫庫表；（5）實現(xiàn)數(shù)據(jù)存貯、統(tǒng)計、報表和過程分析功能如柱狀圖，過程線等。

積水監(jiān)測點功能包括：（1）設(shè)置自報或自報－確認(rèn)工作模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)重發(fā)或啟動備用路由發(fā)送數(shù)據(jù)；（2）工作參數(shù)可在現(xiàn)場用便攜機配置；（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過 PDA 或筆記本計算機讀取并顯示；（4）設(shè)置通訊組網(wǎng)為 GPRS 通訊或 GSM短消息通訊，每個監(jiān)測點可根據(jù)需要進行動態(tài)配置GPRS 通訊方式或 GSM 短消息通訊。

4 應(yīng)用實例

2009 年 12 月下旬, 上海市排水部門實地勘查了上海市 100 多處下立交橋，結(jié)合建設(shè)經(jīng)費預(yù)算，取消了人行地道和部分地理位置偏遠和車流量較少的下立交，從中選定 34 處作為本次項目建設(shè)的監(jiān)測點，2010 年世博會前完成該 34 處下立交積水自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)[2]。

為了獲取系統(tǒng)穩(wěn)定性相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)， 2010 年1 月在西藏北路下立交橋、廣中路下立交橋、四平路下立交橋安裝了 3 個積水監(jiān)測點，拆除及恢復(fù)道牙、安裝電子水尺及保護管、安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備及配電箱、電源引線布管及接線等，數(shù)據(jù)采集、發(fā)送正常，通訊暢通。

在 3 個積水監(jiān)測點的基礎(chǔ)上，建立上海市下立交積水自動監(jiān)測系統(tǒng)來實時監(jiān)測這 3 個下立交的積水信息。信息顯示的方式和內(nèi)容如下：（1）基本圖形：基本圖形為監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測點所在地的地形圖、斷面圖等示意性圖形。基本圖形包括遙測站點分布圖、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖、建筑物示意圖、工程結(jié)構(gòu)圖等；（2）背景資料顯示：與監(jiān)測站相關(guān)的背景數(shù)據(jù)以彈出窗口形式，以圖形、數(shù)字方式協(xié)同顯示，如參數(shù)的安全范圍等；（3）動態(tài)顯示數(shù)據(jù)，在基本圖形上，以數(shù)字形式顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)的值、測量時間及數(shù)據(jù)變化情況；（4）動態(tài)趨勢圖顯示：將實時的遙測數(shù)據(jù)以動態(tài)趨勢圖的方式顯示，可直觀地看出遙測數(shù)據(jù)的動態(tài)變化過程。

5 結(jié)語

本研究綜合集成了計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)，充分利用政務(wù)外網(wǎng)和水務(wù)公共信息平臺，設(shè)計了上海市下立交積水自動監(jiān)測系統(tǒng)，填補了上海市城區(qū)下立交積水自動監(jiān)測的空白。

隨著上海市社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，臺風(fēng)、暴雨造成的積水災(zāi)害和損失將會越來越嚴(yán)重，下立交積水自動監(jiān)測的建設(shè)能提供實時、準(zhǔn)確的下立交積水信息，使市防汛指揮部和市公安交警總隊指揮中心及時掌握下立交的實時積水，對提高防汛指揮決策和交通指揮決策的科學(xué)性將發(fā)揮更大的作用。

[1]劉曉濤，胡澤浦，章震宇. 上海市防汛工作手冊[M]. 上海：上?？茖W(xué)普及出版社，2008.

[2]上海市水務(wù)局. 上海市防汛信息化2010-2012年項目建設(shè)規(guī)劃[R]. 上海：上海市水務(wù)局，2009.