城區(qū)河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳希平 虞建峰

(1.杭州市市區(qū)河道監(jiān)管中心,浙江杭州 310008;2.杭州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江杭州 311402)

城區(qū)河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳希平1虞建峰2

(1.杭州市市區(qū)河道監(jiān)管中心,浙江杭州 310008;2.杭州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江杭州 311402)

杭州市市區(qū)河道監(jiān)管中心現(xiàn)有職工40余名,需要承擔(dān)全市市管河道養(yǎng)護(hù)巡查管理工作。面對一年比一年重的河道管理工作壓力,杭州市市區(qū)河道監(jiān)管中心在人員設(shè)備長期得不到同步發(fā)展情況下,依靠信息化手段來武裝運(yùn)管隊(duì)伍,改造隊(duì)伍工作裝備,提高工作效率。本文通過介紹本中心在城區(qū)河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)信息化方面的建設(shè)思路和成果與兄弟部門共享經(jīng)驗(yàn),共同為建設(shè)智慧河道工程出謀劃策。

五水共治 河道養(yǎng)護(hù) 物聯(lián)網(wǎng)

浙江是著名水鄉(xiāng),水是生產(chǎn)之基,生態(tài)之要,生命之源。近幾年連續(xù)發(fā)生的垃圾河、城市內(nèi)澇、飲用水污染事件,嚴(yán)重影響到居民人身安全和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。浙江省委十三屆四次全會提出,要以治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節(jié)水為突破口倒逼轉(zhuǎn)型升級。“五水共治”將把握輕重緩急,分步實(shí)施,時間表將分三年、五年、七年等三步。其中,2014-2016年要解決突出問題,明顯見效;2014-2018年要基本解決問題,全面改觀;2014-2020年要基本不出問題,實(shí)現(xiàn)質(zhì)變。

如果把整治比喻成手術(shù),那么養(yǎng)護(hù)就是日常的養(yǎng)身。“五水共治”的治理成果需要靠產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、日常養(yǎng)護(hù)來鞏固。杭州市市區(qū)河道監(jiān)管中心從日常的城市河道主體、河岸資源、工程資源等日常養(yǎng)護(hù)出發(fā),依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化手段,與各養(yǎng)護(hù)單位緊密合作,為“五水共治”的目標(biāo)努力奮斗。

1 相關(guān)概念/技術(shù)

1.1 GPS

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱,目前比較著名的有美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)、歐洲“伽利略”系統(tǒng)和中國“北斗”系統(tǒng),廣泛應(yīng)用于車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監(jiān)控及呼叫指揮等。

圖2

1.2 2.4G電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽即RFID標(biāo)簽。RFID是Radio Frequency Identification(無線電射頻識別)的縮寫。2.4G電子標(biāo)簽是一種工作頻點(diǎn)在2.45GHz的主動式有源標(biāo)簽,識別距離可以達(dá)到50到80米,具有穩(wěn)定、可攜帶、電池壽命長等特點(diǎn)。

1.3 GIS

GIS即地理信息系統(tǒng)。通過GIS技術(shù),可以把地圖這種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作(例如查詢和統(tǒng)計(jì)分析等)集成在一起。目前比較流行的GIS引擎有ArcGIS和MapInfo等。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則及目標(biāo)

統(tǒng)一規(guī)劃,分步實(shí)施是信息化建設(shè)長期堅(jiān)持的方針,智慧河道工程是智慧城市建設(shè)的重要組成,而城區(qū)河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)又是智慧河道工程的重要工作內(nèi)容之一。因此系統(tǒng)在設(shè)計(jì)規(guī)劃時需要遵守以下原則。

(1)開放性與標(biāo)準(zhǔn)化原則;系統(tǒng)應(yīng)建立在一個開放且符合業(yè)界主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的框架平臺上,主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)行環(huán)境應(yīng)確保與智慧河道核心系統(tǒng)無縫對接。(2)安全性原則;河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)和防汛工作,可能涉及到政府信息安全。系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)時,應(yīng)確保公眾數(shù)據(jù)與政府內(nèi)部數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲,并建立對安全數(shù)據(jù)的訪問機(jī)制。(3)差異化管理原則;系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時,應(yīng)充分考慮防汛與養(yǎng)護(hù)、公務(wù)車船與租賃車船、全河段與重點(diǎn)區(qū)域的區(qū)別管理,提高資源使用率。

2.2 系統(tǒng)整體架構(gòu)

市區(qū)河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)組網(wǎng)方案如圖1所示,主體設(shè)備由3部分組成,分別為安裝在養(yǎng)護(hù)車、船上GPS智能終端,安裝在河道兩側(cè)重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)、橋梁及垃圾傾倒場所的電子標(biāo)簽讀取設(shè)備,以及位于中心機(jī)房的應(yīng)用服務(wù)群。

GPS智能終端設(shè)備因個體價格較高、使用成本較高,僅被安裝在緊急防汛、重點(diǎn)區(qū)域養(yǎng)護(hù)的車、船上,以便實(shí)時監(jiān)控和遠(yuǎn)程指揮。而電子標(biāo)簽雖然無法實(shí)現(xiàn)全程定位,但對重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)路段、河道的識別,卻因其價格低廉、管理方便得到廣泛的使用,尤其是對大量第三方臨時租賃的車、非機(jī)動船及物資的管理。最后考慮到網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍及傳輸速率,所有GPS終端和電氣標(biāo)簽讀卡器均采用CDMA模塊,將采集的位置及記錄信息發(fā)送到中心服務(wù)器。

2.3 數(shù)據(jù)存儲設(shè)計(jì)

城區(qū)河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)需要存儲的數(shù)據(jù)包括:市級及區(qū)級河道部門及人員信息、第三方養(yǎng)護(hù)單位及駕駛員信息、GPS實(shí)時上報(bào)的位置及圖片信息、電子標(biāo)簽位置信息、以及業(yè)務(wù)考核、分析、地圖坐標(biāo)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。動態(tài)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)直接關(guān)系到養(yǎng)護(hù)單位的績效及財(cái)政預(yù)算,汛期還需要配合防汛指揮系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,因此對數(shù)據(jù)的安全性和實(shí)時響應(yīng)要求較高,數(shù)據(jù)存儲設(shè)計(jì)原則應(yīng)遵守:(1)核心數(shù)據(jù)加密存儲,確保安全等級。(2)位置等即時數(shù)據(jù)按時間分區(qū)存儲,提供系統(tǒng)響應(yīng)速度。(3)支持OLAP數(shù)據(jù)分析,采用集群關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

因此數(shù)據(jù)存儲設(shè)計(jì)方案中,決定采用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫集群,運(yùn)行在與防汛指揮系統(tǒng)Web服務(wù)器同一局域網(wǎng)的獨(dú)立主機(jī)上。原始文件采用加密格式存儲在接口機(jī)上,解析后的上報(bào)數(shù)據(jù)則保存到SQL Server數(shù)據(jù)庫。

3 系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)界面

河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的主界面與智慧河道信息平臺保持風(fēng)格兼容,即可以作為獨(dú)立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供給第三方養(yǎng)護(hù)單位訪問,也能作為子系統(tǒng)嵌入到智慧河道信息平臺。功能菜單可折疊、拖放,操作窗口則采用tabs分頁顯示,方便操作人員在不同功能模塊之間自由切換、對比分析,確保較好的人機(jī)交互友好度(如圖2)。

3.2 系統(tǒng)功能

河道動態(tài)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)是智慧河道信息化平臺的重要組成部分,系統(tǒng)核心模塊采用J2EE技術(shù)開發(fā),構(gòu)建在Spring Security、Hibernate、XFire、JQuery、Ajax/JSON、GIS等框架基礎(chǔ)之上,其主要子系統(tǒng)及模塊包括:

(1)防汛電子地圖:在ArcGIS地圖引擎的基礎(chǔ)上,通過對外提供的基于JavaScript的遠(yuǎn)程腳本進(jìn)行二次開發(fā)、定制。允許外部程序通過引入“flex/v2/EGovaAPI.js”遠(yuǎn)程調(diào)用、修改圖層、標(biāo)記、畫線等。(2)實(shí)時監(jiān)控圖:分別通過城區(qū)防汛地圖和百度地圖,實(shí)時監(jiān)測各養(yǎng)護(hù)單位的車、船實(shí)時軌跡和當(dāng)前位置。(3)消息通知中間介:采用XmlBlaster消息中間介實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時共享和指令下發(fā),消息采用加密的xml格式,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯ㄓ眯浴?4)數(shù)據(jù)采集上報(bào)平臺:安裝在指定位置或車船上的檢測設(shè)備將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到采集服務(wù)器,安裝在采集服務(wù)器上的采集程序通過解碼協(xié)議將數(shù)據(jù)進(jìn)行分解、預(yù)處理及規(guī)范化,以元數(shù)據(jù)的方式上報(bào)防汛指揮系統(tǒng)服務(wù)器。(5)重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)控:通過地圖、曲線圖的方式,展現(xiàn)不同時間段養(yǎng)護(hù)車、船經(jīng)過該區(qū)域的時間坐標(biāo)。(6)業(yè)務(wù)閾值告警臺:對未按規(guī)定路線作業(yè)的車、船,或未按計(jì)劃通過監(jiān)測點(diǎn)的車、船進(jìn)行聲光告警,提醒管理人員注意。(7)績效及作業(yè)管理:對養(yǎng)護(hù)車、船的行駛里程、路線及通過作業(yè)區(qū)域的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,建立對駕駛員、作業(yè)人員及養(yǎng)護(hù)單位的績效考核機(jī)制。

4 結(jié)論及效果

(1)利用物聯(lián)網(wǎng)、信息化等手段,能在政府機(jī)構(gòu)精簡環(huán)境下較好地為第三方養(yǎng)護(hù)單位、防汛工作提供有效管理和支持工作。(2)電子標(biāo)簽+GPS終端+視頻能較好解決動態(tài)養(yǎng)護(hù)工作中要求的差異化管理。

陳希平(1982.01-),男,本科,工程師,研究方向:信息化管理。

虞建峰(1981年),男,本科,工程師,研究方向:計(jì)算機(jī)信息管理。