井下排水智能控制系統(tǒng)的設計探討

金朝陽

摘要：檢查井是城市排水系統(tǒng)重要組成部分，其數(shù)量大、分布范圍廣。檢查井井蓋多位于城市馬路路面上，其破損、缺失后形成的馬路“陷阱”是不可忽視的城市安全隱患。近年來“奪命”井蓋事件頻繁發(fā)生，引起社會各方面的廣泛關注。本研究綜合應用物聯(lián)網(wǎng)技術和計算機技術，建設了城市排水智能井蓋監(jiān)管系統(tǒng)，加強對城市排水井蓋監(jiān)督管理，進而實現(xiàn)井蓋問題報警及時、定位準確、處理迅速。

關鍵詞：城市排水；智能井蓋；監(jiān)管系統(tǒng)

1城市排水智能井蓋監(jiān)管系統(tǒng)系統(tǒng)概述

城市排水智能井蓋監(jiān)管系統(tǒng)主要由物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設備、信息監(jiān)管中心和移動端三部分組成，信息傳輸主要依靠移動網(wǎng)絡、Internet網(wǎng)絡等進行。通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設備對井蓋狀態(tài)信息進行采集，實時監(jiān)測每個井蓋狀態(tài)，并通過監(jiān)管平臺顯示井蓋屬性、狀態(tài)、故障處理等信息。當物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設備發(fā)現(xiàn)井蓋丟失、破損情況時，將井蓋信息上傳到監(jiān)管平臺，管理人員可以通過監(jiān)管平臺第一時間了解到井蓋事故信息，同時將事故信息發(fā)送到移動終端，以便于現(xiàn)場人員及時對事故進行定位處理。

2城市排水智能井蓋監(jiān)管系統(tǒng)模塊設計

2.1物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設備

自主研發(fā)井蓋監(jiān)測設備，該設備采用分體式設計，包括觸發(fā)器和集控器兩部分。觸發(fā)器安裝在井蓋下面，包括多個觸頭、彈性機構和觸發(fā)器本體；集控器安裝在檢查井蓋外部，一個集控器可以管理100～200個觸發(fā)器。觸發(fā)器與井蓋外部的集控器采用無線通訊連接。當井蓋處于正常位置時，觸發(fā)器觸頭被井蓋壓迫成一定角度。井蓋一旦傾斜或移開，就會有至少一個觸頭在彈性機構的作用下彈起，由觸發(fā)器本體檢測到傾斜角度的變化，判斷出井蓋的狀態(tài)，并將狀態(tài)通過內置的無線模塊發(fā)送出去，由井蓋外部集控器接收處理后，向監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)送報警信號。監(jiān)測設備間的信息傳輸采用無線方式，方便設備安裝，施工時只需把設備固定適宜方位即可，裝置方位靈敏，節(jié)省成本。無線傳輸網(wǎng)絡增強了設備抗雷擊性能。采用觸發(fā)器與集控器分體式的設計，獨立性好，同時應用無線傳輸和低功耗技術解決了供電問題。因此便于井蓋監(jiān)測設備大面積的安裝部署，有很好的應用性和推廣性。

2.2信息監(jiān)管中心

2.2.1數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫設計分為空間數(shù)據(jù)庫設計和業(yè)務數(shù)據(jù)庫設計兩部分?？臻g數(shù)據(jù)庫設計依托ArcSDE空間數(shù)據(jù)管理技術，集中管理已有的雨水管線數(shù)據(jù)、污水管線數(shù)據(jù)，并通過地圖服務發(fā)布為信息監(jiān)管中心、移動端提供使用訪問。業(yè)務數(shù)據(jù)庫是服務于井蓋管理調度流程實現(xiàn)、井蓋報警監(jiān)控、案件上報與管理、日?？记?、日常辦公等功能。該數(shù)據(jù)庫主要依托Oracle數(shù)據(jù)庫管理，實現(xiàn)同時多終端（桌面瀏覽器、巡檢手機APP）并發(fā)服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)審核和數(shù)據(jù)備份操作，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定且與外業(yè)數(shù)據(jù)相一致。井蓋監(jiān)控觸發(fā)器和集控器圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)均被存入業(yè)務數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一管理。同時，業(yè)務數(shù)據(jù)庫能夠錄入新的監(jiān)測設備，并可以在數(shù)據(jù)庫中將監(jiān)測設備與井蓋空間對象建立對應關系等。

2.2.2信息監(jiān)管平臺

信息監(jiān)管平臺是在井蓋物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設備與數(shù)據(jù)庫建設的基礎上，為用戶提供井蓋事故及時發(fā)現(xiàn)和維護管理的平臺。通過該平臺可以快速接收、方便查詢上報的井蓋報警信息，及時發(fā)現(xiàn)井蓋的安全隱患并分派處理，強化井蓋管理工作。平臺主要模塊及功能如下：（1）井蓋監(jiān)控：對已安裝觸發(fā)器的井蓋進行實時監(jiān)控，實時上傳的觸發(fā)器數(shù)據(jù)包括離線井蓋個數(shù)顯示、施工打開井蓋的個數(shù)顯示和報警井蓋個數(shù)顯示。（2）查詢定位：根據(jù)地理要素數(shù)據(jù)庫提供的特征要素信息，系統(tǒng)通過屬性信息查詢實體要素的空間信息，再利用空間信息進行準確的地圖定位。包括點擊查詢、區(qū)域查詢、交叉口查詢、道路名查詢等。（3）視圖操作：包括全圖顯示，矩形放大，矩形縮小，前一視圖，后一視圖，地圖漫游，清空臨時圖層，面積測量，距離測量，圖層控制，比例尺縮放，動態(tài)標注，鷹眼顯示，地圖濾鏡等便于用戶對地圖進行操作。（4）巡檢監(jiān)控：外業(yè)工作人員通過手機端將井蓋事故情況上報至此模塊，可以通過平臺查看所有的上報信息；也可以進行將事故處理任務通過該平臺下發(fā)到移動端，巡檢人員通過移動端接收任務，進行事故處理。（5）信息維護：可以對觸發(fā)器，集控器進行添加、編輯、刪除和查詢等操作，主要信息包括設備編號、物探點號、坐標X軸、坐標Y軸、設備壽命和電池壽命。

2.3移動端開發(fā)

城市排水智能井蓋監(jiān)管系統(tǒng)移動端開發(fā)綜合考慮了排水管網(wǎng)日常巡檢工作需求，開發(fā)移動巡檢APP，并安裝在多臺智能手機上，組成移動端系統(tǒng)網(wǎng)。排水系統(tǒng)巡檢員可隨身攜帶智能手機，通過移動通信網(wǎng)絡連接到信息監(jiān)管平臺，實現(xiàn)排水井蓋報警接收、處理、反饋，現(xiàn)場案件上報、接單、上下班考勤等功能。移動端系統(tǒng)功能模塊如下：（1）我的任務：接收來自信息監(jiān)管平臺指派的案件信息，并完成對接收到信息的確認、反饋等操作。（2）井蓋報警：接收來自信息監(jiān)管平臺推送的井蓋打開報警信息，并完成井蓋報警信息的確認、反饋、處理等操作。（3）案件上報：巡查人員對管理區(qū)域內發(fā)現(xiàn)的各類問題情況進行上報或者用戶根據(jù)巡查過程中所發(fā)現(xiàn)的問題的處理結果進行上報。上報工作操作步驟包括：發(fā)現(xiàn)問題拍照、輸入案件所在位置信息、輸入案件相關描述、案件上報。（4）系統(tǒng)設置：包括數(shù)據(jù)同步、服務設置、上報記錄、開啟震動、加載管線等5個功能設置模塊。其中數(shù)據(jù)同步功能保證了服務器中信息配置與手機端的保持一致；移動端APP安裝完成后已經(jīng)默認配置完整，除服務器端IP地址或端口發(fā)生變更，一般情況下不要修改默認配置；通過上報記錄功能可查看最近一周的案件上報記錄。

3結語

綜上所述，城市排水智能井蓋監(jiān)管系統(tǒng)經(jīng)過科研論證、系統(tǒng)設計、功能開發(fā)、測試使用等階段，實現(xiàn)了實時掌握排水井蓋狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)“問題井蓋”、快速定位分析，直接派單處理等功能，并先后在多個城市得到應用，取得良好效果。

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（作者單位：天津市排水管理處）