基于廣播電視網(wǎng)絡(luò)的橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)的研究

羅雪蓮

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司膠州分公司，山東 膠州 266300）

0 引 言

近年來，各地廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司紛紛參與到智慧城市的建設(shè)中。智慧城市建設(shè)也從原來的一線二線城市逐漸延伸到三四線城市[1]。智慧城市建設(shè)體現(xiàn)在方方面面，橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)就是最近一兩年各地市政部門開始建設(shè)的智慧城市的重要組成部分，這套系統(tǒng)對于保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全尤為重要。

1 有線電視網(wǎng)絡(luò)建設(shè)智慧城市的優(yōu)勢

1.1 政治優(yōu)勢

政府宣傳通常采用傳統(tǒng)媒體即廣播電視方式，盡管新媒體對其有一定影響，但廣電網(wǎng)絡(luò)在媒體中的地位依舊重要。在智慧城市建設(shè)過程中，對于廣電網(wǎng)絡(luò)更科學(xué)有效的使用，可以推進(jìn)智慧城市建設(shè)，也有利于廣播電視穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展[2]。

1.2 物理網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢

信息傳輸網(wǎng)絡(luò)是智慧城市建設(shè)的基本前提。智慧城市建設(shè)首先要求網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，能夠覆蓋到所有區(qū)域信息，其次是保證容量與充足的帶寬，保證信息和數(shù)據(jù)傳輸量足夠[3]。以專業(yè)視頻傳輸為基礎(chǔ)建設(shè)的有線電視網(wǎng)最顯著的特征就是傳輸容量大，特別是接入網(wǎng)、分配網(wǎng)，在該領(lǐng)域有“高速路最終1公里”的美稱，容量與帶寬的優(yōu)勢尤為顯著。因此，廣播電視網(wǎng)絡(luò)能夠很好地滿足智慧城市建設(shè)過程信息采集和傳輸對網(wǎng)絡(luò)容量的要求，同時能夠保證數(shù)據(jù)安全[4]。

1.3 網(wǎng)絡(luò)成本優(yōu)勢

智慧城市建設(shè)點(diǎn)多、線長、面廣，持續(xù)時間長，是系統(tǒng)性和綜合性都很強(qiáng)的工程。信息采集以及網(wǎng)絡(luò)層和感知層建設(shè)工作量較大，若對已有網(wǎng)絡(luò)采取網(wǎng)絡(luò)新建方式進(jìn)行擴(kuò)展，必然需要投入大規(guī)模資金。有線電視網(wǎng)絡(luò)的改造工程已經(jīng)歷經(jīng)很長時間，尤其是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化之后，閑置的傳輸資源依然很多，可以在智慧城市建設(shè)中更好地使用，這樣，智慧城市建設(shè)的投資規(guī)模就能得到有效控制[5]。

2 市政橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

智慧市政是智慧城市建設(shè)最重要的一個組成部分，基于廣電專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的城市市政橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)是智慧市政的一個子系統(tǒng)。

橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)能夠在暴雨等惡劣天氣條件下自動啟動工作，對城市內(nèi)低洼道路積水情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，及時準(zhǔn)確地將橋涵積水水位信息實(shí)時顯示在橋涵兩側(cè)的顯示屏上，提醒過往車輛和行人注意，避免誤入發(fā)生安全事故，水位下降后系統(tǒng)自動進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

將橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用到市政管理，有利于掌握城區(qū)整體內(nèi)澇和排水等情況，進(jìn)而提升管理效率和管理水平。市政、交通管理部門應(yīng)用此系統(tǒng)后，可掌握路段實(shí)時情況，并借助微信、廣播、電視等方式給人們提供出行指南，避免出行人員或車輛在深水區(qū)行駛導(dǎo)致生命或財(cái)產(chǎn)受到威脅。

3 市政橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)介紹

城市橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)主要包括水位數(shù)據(jù)采集（水位計(jì)）、主控制器、LED顯示屏、廣電專線光終端（ONU）、市政控制中心系統(tǒng)以及微立方云平臺等。

系統(tǒng)基于面向服務(wù)的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）的一體化應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)，充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，以數(shù)據(jù)采集和交換、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、數(shù)據(jù)分析挖掘以及信息展示等技術(shù)為手段，全面建設(shè)業(yè)務(wù)流程靈活、數(shù)據(jù)聯(lián)系明確、應(yīng)用接口開放、運(yùn)行管理嚴(yán)密、技術(shù)手段先進(jìn)的智慧市政信息化系統(tǒng)，運(yùn)維人員可以在大屏幕上通過GIS地圖系統(tǒng)實(shí)時查看監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息。

建設(shè)部門在立交橋涵洞設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)，使用水位計(jì)對積水深度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并通過廣電專網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行姆?wù)器。當(dāng)系統(tǒng)檢測到積水時，主控制器會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的警告策略開啟雙向車道兩側(cè)的LED顯示屏，積水深度小于30 cm時顯示屏為黃色文字警示，顯示目前實(shí)際積水深度同時提醒車輛行人小心通過；積水深度大于30 cm時顯示屏為紅色文字警示，顯示當(dāng)前路面實(shí)際積水深度并警示車輛行人禁止通行。

當(dāng)積水深度超過預(yù)警深度，控制中心大屏幕上監(jiān)測點(diǎn)圖標(biāo)會根據(jù)設(shè)置變成黃色、紅色等警示色，運(yùn)維人員也可以通過手機(jī)直接查看監(jiān)測點(diǎn)的信息。系統(tǒng)可存儲監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，制成各種報(bào)表和曲線圖，方便查看歷史記錄。如果監(jiān)測到參數(shù)出現(xiàn)異常，可通過云平臺給指定的交通信息LED屏幕推送消息，也可借助廣播、電視、手機(jī)等方式為出行人員提供出行指南，避免損失。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

整個橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為一個標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層3層。感知層包括橋涵水位采集傳感器、主控制器（網(wǎng)關(guān)）及LED顯示大屏等；網(wǎng)絡(luò)層依托廣電專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、傳輸和交換，每個橋涵的主控制器IP和市政指揮大廳的工作站通過廣電專網(wǎng)組成一個VPN網(wǎng)絡(luò)，各站點(diǎn)光纖路由就近接入廣電城域網(wǎng)光纖交接箱，組成光纖專用網(wǎng)；應(yīng)用層由應(yīng)用管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)器及軟件平臺組成。

3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸使用廣電光纖專線網(wǎng)，將所有橋涵積水?dāng)?shù)據(jù)信息傳輸?shù)绞姓刂浦行臋C(jī)房。水位采集器（水位計(jì)）通過RS-485接口將水位數(shù)據(jù)傳輸至主控制器；主控制器通過以太網(wǎng)接口與ONU連接，將水位數(shù)據(jù)通過廣電專網(wǎng)上傳到云服務(wù)平臺，再分發(fā)到控制中心應(yīng)用平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、處理、推送及展示等；主控制器通過RS-485控制LED屏的啟、斷及信息顯示；主控制器對收到的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷分析，若數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)預(yù)警閾值，則將相應(yīng)的警示信息發(fā)送至LED屏進(jìn)行顯示，方便過往車輛及行人及時獲得橋涵積水路況信息。

每個橋涵內(nèi)安裝雙向兩套水位采集節(jié)點(diǎn)，選擇洞內(nèi)最低處安裝；安裝一套主控制器；橋涵兩端各安裝一個LED屏，安裝于橋涵入口中間引導(dǎo)帶內(nèi)或道路兩側(cè)過往車輛及行人易于看到的位置。水位采集節(jié)點(diǎn)、主控器及LED屏的位置分布如圖1所示。

圖1 水位采集節(jié)點(diǎn)、主控器、LED屏位置圖

3.3 控制中心系統(tǒng)

控制中心系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)器、系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器、應(yīng)用管理服務(wù)器及系統(tǒng)軟件平臺組成，實(shí)現(xiàn)橋涵水位數(shù)據(jù)匯集、預(yù)警閾值設(shè)置、數(shù)據(jù)分析、預(yù)警、預(yù)警信息產(chǎn)生工單、自動發(fā)布預(yù)警信息至LED大屏和微信公眾號以及預(yù)警工單處理等功能。預(yù)警信息可自動生成數(shù)字城管案件工單并下發(fā)到相關(guān)單位進(jìn)行處置?？刂葡到y(tǒng)能夠直接向業(yè)務(wù)人員手機(jī)端、微信公眾服務(wù)號以及政府對外公共平臺等發(fā)送預(yù)警信息，方便公眾及時獲得橋涵積水路況信息，同時提供相應(yīng)的Restful API接口供其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用。

4 市政橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸通過廣電專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸更加安全、可靠；系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲使用區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布式存儲，可以對過程數(shù)據(jù)（如水位數(shù)據(jù)、警示數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、維護(hù)工單等）進(jìn)行存證，保證數(shù)據(jù)的全程可追溯和不可篡改；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能可以實(shí)時分析水位數(shù)據(jù)、比對閾值、生成預(yù)警信息，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，包括同比和環(huán)比分析，橋涵水位曲線變化情況以及與氣象數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析等；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對LED屏的充分利用，包括積水狀況、氣象、路況及公益宣傳等信息的展示；系統(tǒng)可以提供對接市政微信公眾服務(wù)號、數(shù)字城管服務(wù)平臺等政府對外服務(wù)平臺的接口，推送橋涵積水、路況等信息。

5 結(jié) 語

橋涵積水預(yù)警系統(tǒng)是山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司膠州分公司參與智慧城市建設(shè)的試點(diǎn)項(xiàng)目，試運(yùn)行測試良好。下一步將加強(qiáng)與政府部門的聯(lián)系，為未來進(jìn)一步參與智慧城市建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)和人才。

智慧城市建設(shè)工程項(xiàng)目具有長期性和系統(tǒng)性特征。廣電網(wǎng)絡(luò)是傳統(tǒng)媒體的主要構(gòu)成，在智慧城市建設(shè)過程中將充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，以最快的速度精準(zhǔn)定位、積極參與智慧城市建設(shè)與運(yùn)營，完成建設(shè)與盈利方式的規(guī)劃，保證利益方實(shí)現(xiàn)共贏，進(jìn)而確保智慧城市建設(shè)持續(xù)健康發(fā)展。