城市市政管網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究

王超

中冶華天南京工程技術(shù)有限公司 江蘇 南京 210000

前言

在城市地下設(shè)施管理中，地下管網(wǎng)是極其重要的組成部分，給水管道、排水管道、燃?xì)夤艿?、電信管線等在城市的整個(gè)地下縱橫交錯(cuò)。但隨之而來(lái)的市政管線管理方面的問(wèn)題也越來(lái)越多，施工破壞地下管線造成的停水、停氣、停電以及通信中斷事故頻發(fā)；“馬路拉鏈”現(xiàn)象已經(jīng)成為城市建設(shè)的瘤疾；由于排水管道引發(fā)的道路積水和城市水澇災(zāi)害司空見(jiàn)慣。

1 城市市政管網(wǎng)建設(shè)的重要性

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是城市規(guī)劃建設(shè)管理的重要基礎(chǔ)信息。城市地下管線包括給水、排水(雨水、污水)、燃?xì)?煤氣、天然氣、液化石油氣)、電力、路燈、電信、有線電視、熱力、工業(yè)管道等多種專業(yè)管線[2]。第一，加強(qiáng)對(duì)城市市政管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的研究能夠有效地對(duì)市政管網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，改變地下管線的無(wú)序管理狀態(tài)，對(duì)用好管線資源，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，為城市地下管線規(guī)劃、建設(shè)和管理服務(wù)，發(fā)揮積極作用。第二，能夠?qū)崿F(xiàn)城市市政管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)管理。地下管網(wǎng)隨著城市的發(fā)展在不斷地變化，研究通過(guò)掌握地下管線的各種變化，及時(shí)補(bǔ)充、更新原有的地下管網(wǎng)檔案，保證地下管網(wǎng)檔案真實(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)地下管網(wǎng)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)城市地下管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)管理。第三，能夠及時(shí)快捷的處理突發(fā)管網(wǎng)事故，為管線維護(hù)、管理提供依據(jù)。管線建成以后，日常的管理和維護(hù)是一項(xiàng)量大且長(zhǎng)期的工作，使用中需要對(duì)管線不斷維護(hù)、更新，保證線路的正常運(yùn)營(yíng)，一旦發(fā)生故障，要準(zhǔn)確確定其原因，采取措施，及時(shí)排除。地下管線綜合管理系統(tǒng)能夠?yàn)楣芾砣藛T提供分析問(wèn)題、排除故障的重要依據(jù)。第四，減少管線事故的發(fā)生。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的建立，能夠通過(guò)系統(tǒng)提供的地下管線信息資源，設(shè)計(jì)時(shí)選擇最佳方案，施工中采取有效措施，避免各類管線事故的發(fā)生[1]。

2 硬件抗干擾技術(shù)

微機(jī)系統(tǒng)的可靠性是有多種因素決定的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。因此，抗干擾設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制中不可忽視的一個(gè)重要內(nèi)容。各種干擾時(shí)機(jī)電一體化系統(tǒng)和裝置出現(xiàn)瞬時(shí)故障的主要因素，干擾的抑制主要從干擾源、傳播途徑、接收方三個(gè)方面入手。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能避開(kāi)干擾源，并針對(duì)不同的干擾源，對(duì)通道采取相應(yīng)的措施。同時(shí)提高接收電路的抗干擾能力及在軟件編制上采取有效的方法。干擾可以從各種途徑侵入微機(jī)系統(tǒng)，如空間干擾、過(guò)程干擾、和供電系統(tǒng)的干擾等。一般常用的抗干擾措施有合理布置電源、屏蔽干擾源、隔離、濾波、接地等。干擾對(duì)微機(jī)系統(tǒng)的作用可以分為三個(gè)部分：第一個(gè)是輸入部分，它使模擬信號(hào)失真，數(shù)字信號(hào)出錯(cuò)；第二個(gè)部分是輸出部分，它會(huì)使輸出部分產(chǎn)生信號(hào)混亂；最后一個(gè)是微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)核，使系統(tǒng)總線上的數(shù)字信號(hào)混亂[[64]03.3.7.2硬件抗干擾措施一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM，RAM，I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)、A/D，D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路[5]系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下原則：①盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法，為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。②系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。③硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)，且占用CPU時(shí)間。④系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。⑤可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。⑥單片機(jī)外圍電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠，可通過(guò)增設(shè)線驅(qū)動(dòng)器增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力或減少芯片功耗來(lái)降低總線負(fù)載。⑦盡量朝“單片”方向設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強(qiáng)，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著單片機(jī)片內(nèi)集成的功能越來(lái)越強(qiáng)，真正的片上系統(tǒng)SOC已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，如ST公司新近推出的}MPSD32XX系列產(chǎn)品在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲(chǔ)器、SRAM，A/D，I/O、兩個(gè)串口、看門狗、上電復(fù)位電路等等[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)本系統(tǒng)前期的研究成果，還需從以下幾個(gè)方面做進(jìn)一步的研究。①功能需要進(jìn)一步完善。一方面需要測(cè)量更多的參數(shù)，一方面需要在實(shí)踐中進(jìn)一步檢驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確性和可行性。②硬件抗干擾措施有待進(jìn)一步加強(qiáng)，保證系統(tǒng)能更加穩(wěn)定的運(yùn)行。③需要進(jìn)一步結(jié)合GIS系統(tǒng)進(jìn)行研究，建立GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，融合GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)的無(wú)縫結(jié)合。④研究基于GIS底層數(shù)據(jù)與優(yōu)化模型的管網(wǎng)系統(tǒng)，利用GIS與多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的集成，形成融合市政管網(wǎng)運(yùn)行管理、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、減災(zāi)、防災(zāi)等功能的決策系統(tǒng)，并在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)通過(guò)仿真模擬選擇最佳解決方案。