奉化市環(huán)衛(wèi)設(shè)施三維管理系統(tǒng)建設(shè)研究

許建宣

（寧波市測繪設(shè)計(jì)研究院，浙江 寧波 315042）

目前，我國城鎮(zhèn)環(huán)衛(wèi)部門對(duì)環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息的管理，大都停留在卡片、圖紙及表格等原始資料的人工管理階段，存在著數(shù)據(jù)信息在存儲(chǔ)、管理上人力、物力的浪費(fèi)，分類、檢索困難，定量、定位分析薄弱，正確性、實(shí)時(shí)性差等問題。由于環(huán)衛(wèi)設(shè)施的管理完全依賴于人工［1］，一方面管理人員的工作量較大；另一方面，對(duì)于幾十年沿用下來的環(huán)衛(wèi)設(shè)施、新建改建和拆除的環(huán)衛(wèi)設(shè)施，職能部門基本上無法做出正確的統(tǒng)計(jì)，給規(guī)劃和決策帶來困難。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大、環(huán)衛(wèi)設(shè)施的增多，這個(gè)問題變得更加突出。因此，建立符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有一定通用性的城市級(jí)環(huán)衛(wèi)設(shè)施數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)衛(wèi)設(shè)施數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一管理與共享，提高環(huán)衛(wèi)機(jī)構(gòu)信息化水平和管理效率具有重要意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 技術(shù)路線

環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息管理系統(tǒng)采用目前主流的軟件架構(gòu)，采用.NET Framework 3.5框架、B/S開發(fā)模式、ADO.NET數(shù)據(jù)庫引擎、支持SQL Server數(shù)據(jù)管理、支持CityMaker Explorer前端三維渲染平臺(tái)［2］。系統(tǒng)架構(gòu)在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件環(huán)境基礎(chǔ)上，并連接現(xiàn)有的各種環(huán)衛(wèi)設(shè)施探頭監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，連接環(huán)衛(wèi)設(shè)施探頭監(jiān)控視頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)環(huán)衛(wèi)設(shè)施綜合的、實(shí)時(shí)的信息管理。系統(tǒng)還將充分整合各個(gè)科室的日常業(yè)務(wù)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)科室信息、報(bào)表的上傳、更新和下載功能。提高各科室的日常工作效率，以達(dá)到環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息管理的目的。系統(tǒng)的信息化結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用3層體系架構(gòu)，以環(huán)衛(wèi)設(shè)施綜合信息數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用中間件和組件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維渲染、信息管理等功能，提供良好的用戶交互界面，系統(tǒng)3層架構(gòu)模式［3］如圖2所示。

系統(tǒng)由3個(gè)層次組成：人機(jī)交互層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層。人機(jī)交互層通過人機(jī)交互接口與操作者交互，在數(shù)據(jù)支撐層的信息和系統(tǒng)應(yīng)用層的功能的支持下，完成數(shù)據(jù)管理、分析和決策過程中各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)的多種信息需求和分析功能。

1）數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)和管理各類基礎(chǔ)資料與系統(tǒng)分析的成果數(shù)據(jù)。按數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間來劃分，包括實(shí)時(shí)的和歷史的數(shù)據(jù)；按信息類型來劃分，包括數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)文件、圖形、圖像、文本、程序、音頻、視頻信息等；按空間類型來劃分，包括非空間的屬性數(shù)據(jù)、空間二維數(shù)據(jù)、空間三維數(shù)據(jù)等。

2）應(yīng)用層設(shè)計(jì)。應(yīng)用層是環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息管理系統(tǒng)的核心，可完成信息系統(tǒng)的三維渲染，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫更新、查詢和視頻信號(hào)接入的工作?；贕IS的信息系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)通用的地理信息處理，且數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的直接訪問，完成環(huán)衛(wèi)設(shè)施管理及各類分析等綜合應(yīng)用。

3）人機(jī)交互層設(shè)計(jì)。人機(jī)交互界面是系統(tǒng)使用者與應(yīng)用軟件之間的接口，構(gòu)筑系統(tǒng)運(yùn)行的軟件環(huán)境。具體功能包括控制應(yīng)用軟件運(yùn)行、運(yùn)行控制參數(shù)的輸入和運(yùn)行結(jié)果的表達(dá)等。系統(tǒng)采用直觀的圖形用戶界面技術(shù)（GUI），信息的表達(dá)形象、直觀、簡捷明了；各種模型和系統(tǒng)界面控制程序之間的接口要平滑過渡；系統(tǒng)操作要以菜單、圖形、圖標(biāo)等形象化的界面元素為基礎(chǔ)，使操作更為方便快捷。

1.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息管理系統(tǒng)并不是運(yùn)行在一個(gè)單一的內(nèi)部網(wǎng)上。系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控接入功能需要該系統(tǒng)鏈接現(xiàn)有的環(huán)衛(wèi)設(shè)施監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的傳輸。環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息管理系統(tǒng)和各環(huán)衛(wèi)設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行在不同的內(nèi)部網(wǎng)上。因此，需要對(duì)這些 網(wǎng) 絡(luò) 進(jìn) 行 鏈 接［5］。具 體 網(wǎng) 絡(luò) 架 構(gòu)［4］如 圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

1.4.1 綜合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

信息管理系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)庫包括4個(gè)部分，即三維場景模型庫、二維圖形庫、科室業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫以及探頭監(jiān)控視頻庫。在系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)過程中，這4個(gè)部分的數(shù)據(jù)庫是相互關(guān)聯(lián)、相互引用的。在三維場景模型庫中需要添加對(duì)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫的引用，二維圖形和三維場景之間的相互查詢等等。因此，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)上，應(yīng)該充分整合各個(gè)數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)系，構(gòu)造一個(gè)綜合的數(shù)據(jù)庫，使該綜合數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)提供服務(wù)。系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)圖

三維模型場景數(shù)據(jù)庫和二維圖形數(shù)據(jù)庫同屬于空間數(shù)據(jù)庫這一類型，因此可以將三維模型場景數(shù)據(jù)庫和二維圖形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整合，并添加空間元數(shù)據(jù)，構(gòu)造空間綜合數(shù)據(jù)庫?？臻g綜合數(shù)據(jù)庫分為3大類：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、視頻數(shù)據(jù)庫。這3個(gè)庫的調(diào)用方式各不相同，因此需要在調(diào)用各自不同的數(shù)據(jù)引擎中間件的基礎(chǔ)上，添加元數(shù)據(jù)，構(gòu)造環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息管理綜合數(shù)據(jù)庫，為系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)提供服務(wù)。

1.4.2 科室業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

科室業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括多個(gè)子庫［6］：生活垃圾收集點(diǎn)；生活垃圾壓縮收集站；生活垃圾生化處理收集站；垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站；生活垃圾處置（理）場；化糞池、倒糞站；公共廁所；糞便無害化處理場；環(huán)衛(wèi)工人休息場所；環(huán)衛(wèi)汽車場；環(huán)衛(wèi)汽車；道路清掃。

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)環(huán)衛(wèi)設(shè)施的自身特征屬性進(jìn)行。如生活垃圾收集點(diǎn)設(shè)計(jì)使用21個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)：所屬區(qū)、所屬街道、所屬區(qū)委會(huì)、地址、名稱、啟用時(shí)間、服務(wù)人口數(shù)、日均吞吐量、建筑總面積、垃圾收集方式、收集點(diǎn)設(shè)施分類、容器類型、容器數(shù)量、收集點(diǎn)日清次、運(yùn)距、照片等。

2 功能設(shè)計(jì)

在充分了解環(huán)衛(wèi)設(shè)施信息管理系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，可以將系統(tǒng)的功能分為9個(gè)大的模塊，即：環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)概況、三維場景操作、員工信息管理、環(huán)衛(wèi)設(shè)施管理、環(huán)衛(wèi)設(shè)備管理、保潔清運(yùn)管理、系統(tǒng)用戶管理、探頭監(jiān)控視頻以及科室業(yè)務(wù)信息等。這9大模塊之間存在一定的邏輯關(guān)系，即環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)概況等9大模塊是建立在系統(tǒng)用戶管理的基礎(chǔ)上。用戶的角色不同，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)功能的使用權(quán)限也就不同，通過權(quán)限的劃分，可以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。

系統(tǒng)功能主要可以分為以下幾個(gè)類別：

1）設(shè)施屬性數(shù)據(jù)瀏覽：對(duì)數(shù)據(jù)庫中13種環(huán)衛(wèi)設(shè)施進(jìn)行分類瀏覽，可按照設(shè)施某項(xiàng)特征進(jìn)行排序。例如可以對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)站進(jìn)行運(yùn)距排順序或逆序，即根據(jù)每個(gè)垃圾中轉(zhuǎn)站相對(duì)垃圾填埋場的距離以及清運(yùn)路線的實(shí)際情況來自動(dòng)設(shè)置垃圾清運(yùn)車最佳的行駛路線，如圖5所示為垃圾中轉(zhuǎn)站運(yùn)距排順序示意圖。

圖5 垃圾中轉(zhuǎn)站運(yùn)距排序示意圖

2）環(huán)衛(wèi)作業(yè)車輛監(jiān)管：在環(huán)衛(wèi)作業(yè)車輛上安裝CPS定位裝置，將其相關(guān)信息輸入數(shù)字化信息管理系統(tǒng)后，車輛每天的出車情況、運(yùn)行軌跡將顯示在電子地圖上，可以隨時(shí)掌握每輛車的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并記錄備案其相關(guān)作業(yè)信息便于隨時(shí)調(diào)用查詢。

3）環(huán)衛(wèi)作業(yè)監(jiān)管：通過信息采集員（監(jiān)管員）或者移動(dòng)視頻監(jiān)控車在其相關(guān)區(qū)域內(nèi)巡查可以實(shí)時(shí)掌握環(huán)衛(wèi)作業(yè)過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)衛(wèi)作業(yè)中發(fā)生的問題并將問題及時(shí)上傳數(shù)字化信息管理系統(tǒng)，經(jīng)分析處理后派發(fā)到相關(guān)作業(yè)部門及時(shí)處理，整個(gè)過程都在指揮中心數(shù)字平臺(tái)上的圖像信息顯示出來。實(shí)時(shí)透明的監(jiān)管處理極大地提高了對(duì)環(huán)衛(wèi)作業(yè)的監(jiān)管力度，特別是針對(duì)道路保潔監(jiān)管，將提高管理部門的反應(yīng)靈敏度，有效地建立快速反應(yīng)機(jī)制，嚴(yán)格量化標(biāo)準(zhǔn)及措施，快速及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路上的隨機(jī)污染物并及時(shí)清除，并建立起實(shí)時(shí)、透明、直觀的動(dòng)態(tài)監(jiān)管機(jī)制。

4）環(huán)衛(wèi)設(shè)施監(jiān)管：將公廁、垃圾中轉(zhuǎn)站、步行道路上的果皮箱等環(huán)衛(wèi)設(shè)施標(biāo)注在電子地圖上，同時(shí)將各類設(shè)施的屬性輸入數(shù)字信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，可以在電子地圖上隨時(shí)查看任意一個(gè)設(shè)施的狀態(tài)；通過信息采集員和視頻監(jiān)控設(shè)備可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)衛(wèi)設(shè)施出現(xiàn)的問題，并能夠快速派發(fā)給相關(guān)管理、作業(yè)部門進(jìn)行處理，達(dá)到對(duì)環(huán)衛(wèi)設(shè)施的有效監(jiān)管。

5）廢物終端處置監(jiān)管：在垃圾衛(wèi)生填埋場、垃圾焚燒廠、糞便處理廠等廢物終端處置場所安裝視頻信息采集設(shè)備，依靠信息傳輸通道，可以在指揮中心隨時(shí)查看這些終端的處置情況，掌握垃圾的日產(chǎn)生量、日處理量以及日清運(yùn)率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)字信息管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)度，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)管、遠(yuǎn)程監(jiān)控。

6）統(tǒng)計(jì)分析查詢及輸出打印功能：環(huán)衛(wèi)設(shè)施的統(tǒng)計(jì)分析由設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的統(tǒng)計(jì)模塊完成，用戶可以在不懂得復(fù)雜的SQL數(shù)據(jù)庫查詢語句句法的情況下，通過人機(jī)交互界面，完成復(fù)雜的環(huán)衛(wèi)設(shè)施統(tǒng)計(jì)。例如統(tǒng)計(jì)在某一區(qū)劃中的公廁等級(jí)為1級(jí)和2級(jí)并且建筑總面積＞50m2的公廁座數(shù)，同時(shí)通過系統(tǒng)將輸出的所有結(jié)果以報(bào)表形式輸出打印。

7）三維地圖：提供對(duì)三維地圖的瀏覽，任意的放大、縮小，任意區(qū)域的漫游，地圖距測，圖層控制等功能。圖6為公廁分布圖，圖7為公廁三維模型效果圖。

圖6 公廁分布圖

圖7 公廁三維模型效果圖

3 結(jié)束語

城市環(huán)衛(wèi)設(shè)施三維管理信息系統(tǒng)的建立，使管理者徹底擺脫繁重的手工操作，利用信息系統(tǒng)技術(shù)輔助管理和進(jìn)行決策分析、環(huán)境規(guī)劃等，提高工作的科學(xué)化、規(guī)范化水平，高效利用各種信息，保證資料的完備性、實(shí)時(shí)性，提高查詢的速度，促進(jìn)信息共享。本系統(tǒng)在城市信息化管理中具有廣闊的應(yīng)用空間。

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