基于GIS的民用燃?xì)釽iFi遠(yuǎn)傳報(bào)警系統(tǒng)

王重陽

（1.沈陽燃?xì)庥邢薰荆|寧 沈陽110000）

基于現(xiàn)勢性較好的百度地圖服務(wù)，通過報(bào)警器設(shè)備選型，選取具有WiFi報(bào)警傳輸功能的家用WiFi報(bào)警器，開發(fā)出了可用于我市燃?xì)夤镜募矣萌細(xì)釽iFi遠(yuǎn)傳報(bào)警系統(tǒng)的原型系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多臺設(shè)備同時(shí)預(yù)警監(jiān)控，實(shí)時(shí)在線傳輸報(bào)警信息，并能對接公司相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，及時(shí)將位置信息及氣體泄漏程度等下發(fā)維修部門，為城市家用燃?xì)獾念A(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)提供很好的解決方案［1-3］。

1 設(shè)計(jì)思想

目前燃?xì)鈭?bào)警器生產(chǎn)廠商眾多，但大部分都屬于單機(jī)報(bào)警設(shè)備，雖具有較好的報(bào)警性能，但無法及時(shí)傳輸?shù)饺細(xì)夤镜木S修調(diào)度部門，因此無法用于燃?xì)夤镜募矣脠?bào)警系統(tǒng)。這里選用一款具有遠(yuǎn)傳功能的智能燃?xì)鈭?bào)警設(shè)備，能方便地接入并借助WiFi發(fā)送報(bào)警信息到廠商的云端。

利用百度提供的API開發(fā)接口，采用GIS中流行的REST訪問方式，就可以實(shí)時(shí)從云端獲取智能燃?xì)鈭?bào)警設(shè)備的狀態(tài)信息，通過設(shè)定的燃?xì)鈭?bào)警閥值，便可快速分析和判斷。當(dāng)發(fā)生報(bào)警或者傳感器故障時(shí)，程序會觸發(fā)預(yù)警客戶端并推送到相關(guān)的業(yè)務(wù)部門，顯示為在監(jiān)控系統(tǒng)的百度地圖頁面上的閃爍報(bào)警狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控和應(yīng)急處置。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

首先對居民區(qū)按巡檢搶修責(zé)任范圍進(jìn)行劃分，把各區(qū)域內(nèi)的燃?xì)釽iFi報(bào)警器、路由器、移動(dòng)定位APP及小區(qū)監(jiān)控探頭，在廠商及百度地圖提供的服務(wù)下，組成以小區(qū)為單位的監(jiān)控子區(qū)。燃?xì)夤镜闹笓]系統(tǒng)負(fù)責(zé)市內(nèi)各個(gè)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過與公司巡檢、搶修等相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的全面對接，借助GIS平臺在線完成路徑規(guī)劃、車輛調(diào)度及任務(wù)派發(fā)，發(fā)現(xiàn)問題快速調(diào)度處置和及時(shí)搶修，如圖1所示。

圖1 燃?xì)膺h(yuǎn)傳報(bào)警系統(tǒng)示意圖

指揮中心監(jiān)控系統(tǒng)使用.net平臺結(jié)合百度API接口進(jìn)行開發(fā)，后臺數(shù)據(jù)庫采用ORACLE數(shù)據(jù)庫管理各個(gè)設(shè)備的空間位置信息和屬性等業(yè)務(wù)信息。 通過REST方式，實(shí)時(shí)讀取報(bào)警器廠商的云服務(wù)平臺，分析出報(bào)警器的狀態(tài)信息，并在服務(wù)器端完成計(jì)算和設(shè)備的動(dòng)態(tài)報(bào)警監(jiān)控。之所以采用REST方式，是因?yàn)樗且环N對于服務(wù)器更加有效的抽象方式［4］，此外，系統(tǒng)還使用了Windows Socket API和多線程技術(shù)，系統(tǒng)總體采用MVC架構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.2 核心技術(shù)梳理

百度地圖 API 是一套由 JavaScript 編寫的將百度地圖嵌入網(wǎng)頁的應(yīng)用程序接口，為開發(fā)者提供了豐富的函數(shù)、控件、事件和封裝的類，以BMAP作為命名空間，所有類均在該命名空間之下。通過調(diào)用百度API接口可實(shí)現(xiàn)地圖功能的構(gòu)建，包括各種地圖控件、右鍵菜單及控制坐標(biāo)點(diǎn)顯示效果等。此外，還提供如本地搜索、路線規(guī)劃、地址解析等很多專題圖服務(wù)功能［5］，為快速構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用提供了便利。

本文通過核心類Map的構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造地圖對象Wcymap，進(jìn)而設(shè)置顯示的中心點(diǎn)坐標(biāo)、縮放比例。出于前端監(jiān)控頁面顯示簡潔的考慮，將添加地圖比例尺、地圖類型切換、縮略圖等控件及讀取和清除監(jiān)控點(diǎn)，都通過右鍵菜單加以控制，該功能使用ContextMenu類實(shí)現(xiàn)。讀取WiFi報(bào)警設(shè)備坐標(biāo)的自定義函數(shù)為Readwebservice()，主要是通過前端iQuery Aiax調(diào)取Web Service實(shí)現(xiàn)，讀取Oracle數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的SQL查詢和存儲過程，將監(jiān)控點(diǎn)坐標(biāo)及屬性信息返回前端頁面，并利用覆蓋物類Marker進(jìn)行坐標(biāo)顯示。

在以上初始化結(jié)束后，程序便開始實(shí)時(shí)監(jiān)控各WiFi報(bào)警設(shè)備。實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)采用REST方式按照設(shè)置的時(shí)間間隔訪問設(shè)備的云端，并將返回的結(jié)果進(jìn)行解析，對燃?xì)忸A(yù)警值進(jìn)行閥值設(shè)定，如圖2所示。通過百度地圖的路徑查詢及百度街景提供搶修點(diǎn)周邊路況，如圖3所示，可制定出便捷的出行路線，為快速應(yīng)急搶修提供保障。

圖2 預(yù)警判斷業(yè)務(wù)流程

圖3 右鍵菜單及百度街景

2 核心技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)開發(fā)設(shè)計(jì)，針對報(bào)警器設(shè)備的定位坐標(biāo)采集甚至可采用免費(fèi)的方式獲得。例如，本文采用了改寫百度APP DEMO，將獲取到的報(bào)警器百度坐標(biāo)及地址、建筑物、樓層單元、房間編號等屬性信息上傳系統(tǒng)平臺并寫入ORACLE對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表，通過設(shè)備唯一的ID標(biāo)識進(jìn)行關(guān)聯(lián)。設(shè)備在百度地圖中的展示，則可通過iQuery Aiax調(diào)取Web Service實(shí)現(xiàn)。Aiax作為在WebGIS中廣泛使用的一種技術(shù)，其核心是基于XMLHttpRequest的異步請求機(jī)制［6］，使用iQuery不但能兼容多瀏覽器iavascript庫，還能使開發(fā)更加便捷。

通過iQuery Aiax調(diào)取Web Service中的數(shù)據(jù)讀取的自定義函數(shù)，借助數(shù)據(jù)庫訪問類OraHelper的AdapterFill方法，執(zhí)行數(shù)據(jù)庫Sql查詢等，并將結(jié)果以Json的形式返回前端。前端訪問頁面接收后，可利用eval()函數(shù)進(jìn)行解析，該函數(shù)可將后臺返回的Json格式字符串處理成Json對象數(shù)組，進(jìn)而提取出監(jiān)控點(diǎn)的位置坐標(biāo)等信息，借助數(shù)組的push()函數(shù)將監(jiān)控點(diǎn)對應(yīng)的X、Y坐標(biāo)存入points數(shù)組中，調(diào)用百度API接口，通過BMap.Marker()方法生成對應(yīng)的覆蓋物對象，進(jìn)而顯示在地圖對象wcymap中生成該監(jiān)控點(diǎn)圖標(biāo)進(jìn)行地圖顯示。

2.1 客戶端、區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)與服務(wù)器間的通訊

為了提高系統(tǒng)的安全性，各居民區(qū)設(shè)置區(qū)域監(jiān)控點(diǎn)，開發(fā)過程中客戶端、監(jiān)控點(diǎn)與服務(wù)器之間的通訊主要采用以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

WebSocket技術(shù) ( 又稱 WinSock 或 Windows Sockets)是應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，主要分為流式套接字（Stream Socket）、數(shù)據(jù)報(bào)套接字( Datagram Socket) 和原始數(shù)據(jù)報(bào)套接字（Raw Socket）三類 。用Socket設(shè)計(jì)多線程服務(wù)器，其具體實(shí)現(xiàn)過程是調(diào)用Socket（）建立套接字，通過Socket類對象的Bind()方法，將該套接字綁定監(jiān)聽端口, 通過listen方法設(shè)定監(jiān)聽隊(duì)列，使套接字做好監(jiān)聽準(zhǔn)備,用 accept方法來接收連接，用close方法關(guān)閉套節(jié)字［7］。將以上過程封裝到自定義函數(shù)中，針對監(jiān)控設(shè)備通過實(shí)例化Thread類開啟線程，通過多線程調(diào)用，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)連接和接受多點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送。

Web Service 所使用的是Internet上統(tǒng)一、開放的標(biāo)準(zhǔn)，如 HTTP、XML、SOAP、WSDL 等，是站點(diǎn)之間能夠相互通信、共享資源的一種接口。所以 Web Service可以在任何支持這些標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境（Windows、Linux）中使用。使用Web Service模式與系統(tǒng)間的通訊，可通過設(shè)定某一時(shí)間間隔，借助iQuery Aiax調(diào)取Web Service中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)讀取和解析的自定義函數(shù)來開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

2.2 客戶端與云端通訊

瀏覽器端與廠商的云端通訊采用的是REST方式，REST是 Roy Fielding 在2000年首次提出的一種軟件架構(gòu)。具體地說，REST 用來定義一個(gè) Web 服務(wù)API，通過 HTTP 來進(jìn)行資源管理，是一種基于資源的服務(wù)訪問架構(gòu)風(fēng)格，每個(gè) URL 代表一個(gè)資源，而整個(gè)系統(tǒng)就是由這些資源組成的。由于操作執(zhí)行中URI始終沒有變化，極大地簡化了 Web 開發(fā)，也使得 URI 可以被設(shè)計(jì)成更為直觀的反映資源的結(jié)構(gòu)，這種URI的設(shè)計(jì)被稱作 RESTFUL 的 URI［8］。REST 訪問方式因?yàn)楸?SOAP方式簡單便捷，所以廣泛用于WebGIS開發(fā)中。

通過報(bào)警器設(shè)備唯一的ID標(biāo)識及廠商提供的訪問地址組成requestUriString，調(diào)用自定義函數(shù)ReadwebWIFIservice()中負(fù)責(zé)云端請求和返回的數(shù)據(jù)處理函數(shù)為ReadwifiBack()來實(shí)現(xiàn)，用到的核心抽象類是WebRequest，訪問后將返回值序列化為JSON對象返回前端頁面。由于返回報(bào)警器的很多工作屬性信息，因此需要借助正則表達(dá)式進(jìn)行拆分，然后取出其中燃?xì)庀嚓P(guān)的屬性值，存入相應(yīng)的數(shù)組中進(jìn)行處理、分析和展示。

2.3 報(bào)警器選型及報(bào)警閥值的設(shè)定

根據(jù)報(bào)警器的可燃?xì)怏w屬性閥值，編寫算法，如果氣體泄漏，則對應(yīng)屬性值超限，便進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，可見報(bào)警器的靈敏度和閥值設(shè)定是關(guān)鍵。由于報(bào)警器的靈敏度設(shè)定值是不一樣的,所以在選用時(shí)必須搞清楚報(bào)警器安裝場所使用的是何種燃?xì)?，再選用有針對性的報(bào)警器。由于燃?xì)馄骶呷紵a(chǎn)生的廢氣中含有CO,而CO對人體的危害程度極大，在選擇燃?xì)庑孤﹫?bào)警器時(shí),必須從生產(chǎn)企業(yè)資質(zhì)、報(bào)警器性能、售后服務(wù)、經(jīng)濟(jì)成本等多方面綜合考慮。而燃?xì)庑孤﹫?bào)警器的性能主要是從靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性、使用壽命等幾方面進(jìn)行考核［9,10］。

基于上述考慮，本系統(tǒng)選型的報(bào)警器，同時(shí)具有對CO及天然氣的監(jiān)控能力，報(bào)警點(diǎn)預(yù)設(shè)值分別為10%LEL和100 PPM。由于本項(xiàng)目專業(yè)數(shù)據(jù)的保密要求，這里只舉例說明，假定數(shù)組Jiankong是天燃?xì)鈱傩?，如?shù)字為“0”，則為正常狀態(tài)，不需報(bào)警，否則開啟報(bào)警模式，通過百度API接口，實(shí)例化BMap.Marker類對象，調(diào)用setAnimation（）方法可將報(bào)警點(diǎn)顯示為跳動(dòng)的圖標(biāo)。

3 系統(tǒng)運(yùn)行效果

系統(tǒng)通過后臺ORACLE數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各報(bào)警設(shè)備位置及屬性信息管理，為了信息維護(hù)的方便，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)采用獨(dú)立存儲，通過設(shè)備ID唯一標(biāo)識進(jìn)行關(guān)聯(lián)，方便解決設(shè)備精準(zhǔn)定位和擴(kuò)容等問題。系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)獲取各報(bào)警器信息，正常狀態(tài)下系統(tǒng)顯示為規(guī)律閃爍，間隔的時(shí)間可根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求設(shè)定和更改，一旦有燃?xì)饧癈O等氣體產(chǎn)生且濃度達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)，泄露點(diǎn)將顯示為閃爍跳動(dòng)的圖標(biāo)，并給出“燃?xì)庑孤?，請快速搶修?”的報(bào)警提示，如圖4所示，同時(shí)將泄露點(diǎn)信息推送到相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊進(jìn)行維修業(yè)務(wù)的派發(fā)和調(diào)度，并將報(bào)警信息等存入ORACLE數(shù)據(jù)庫中。

在系統(tǒng)的具體部署中，由于百度地圖切片最高縮放級別的限制，會造成顯示上的多點(diǎn)重疊現(xiàn)象?？紤]到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的美觀，針對這一問題需要改進(jìn)算法及屬性信息配合加以解決，即可將彈窗的信息顯示模式改為以屬性列表的方式展現(xiàn)。另外，借助百度街景，可快速查看報(bào)警點(diǎn)的周邊路況，進(jìn)而借助百度地圖實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的路徑規(guī)劃，以便調(diào)度搶修人員快速到達(dá)應(yīng)急搶修。

圖4 燃?xì)庑孤﹫?bào)警狀態(tài)

4 展 望

利用百度網(wǎng)絡(luò)地圖豐富的API接口，對接基于WiFi遠(yuǎn)傳的燃?xì)鈭?bào)警器設(shè)備進(jìn)行開發(fā)，實(shí)時(shí)獲取云端的預(yù)警信息進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控，起到了很好的預(yù)警和報(bào)警效果，為燃?xì)馄髽I(yè)的安全生產(chǎn)提供了一套很好的解決方案。結(jié)合現(xiàn)勢性較好的百度地圖，更是方便了燃?xì)馄髽I(yè)的快速定位和應(yīng)急搶修，目前系統(tǒng)可同時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)臺設(shè)備。

隨著系統(tǒng)的推廣使用，將進(jìn)一步提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)還將完善定位導(dǎo)航及空間分析等GIS功能，進(jìn)而開發(fā)完善具有就近任務(wù)分派和快速應(yīng)急響應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升與相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接的響應(yīng)時(shí)間，并爭取和目前公司的燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運(yùn)行平臺APP實(shí)現(xiàn)信息共享，為燃?xì)馄髽I(yè)的業(yè)務(wù)平臺信息化建設(shè)提供重要保障。

[1] 許敬偉．LBS系統(tǒng)中基于WLAN的無線定位技術(shù)研究[D]．武漢：華中科技大學(xué)，2011

[2] 劉成．LBS定位技術(shù)研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J]．導(dǎo)航定位學(xué)報(bào),2013,1(1):79-81

[3] 侯振宇．燃?xì)鈶魞?nèi)安全技術(shù)解決方案[D]．北京:北京建筑大學(xué),2014

[4] 黃夢雄,朱勤東．基于REST和AJAX的WebGIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．測繪與空間地理信息,2013(7):58-59

[5] 杜傳明．百度地圖API在小型地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．測繪與空間地理信息,2011,34(2):152-153

[6] 徐卓揆,劉德欽,林宗堅(jiān)．Aajx技術(shù)在WebGIS中的應(yīng)用[J]．測繪信息與工程,2007(1):3-5

[7] 張?jiān)蕜偅赟ocket和多線程的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]．控制工程，2006(2):175-176

[8] 李久剛．REST架構(gòu)的WebGIS技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J]．測繪科學(xué)，2011(3):85-87

[9] 許葉忠．燃?xì)庑孤﹫?bào)警器的選擇與應(yīng)用[J]．城市燃?xì)?2005(2):29-31

[10] 王鶴超,吳明,等．室內(nèi)燃?xì)鈭?bào)警器的安裝位置優(yōu)化[J]．遼寧是有化工大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(6):45-46