揚(yáng)州市給排水綜合監(jiān)管平臺研究

唐中亞

（揚(yáng)州市給排水管理處，江蘇揚(yáng)州 225000）

0.引言

依據(jù)國家新型智慧城市理念基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)建共用、大平臺融合通用、大數(shù)據(jù)開放利用和“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新應(yīng)用的理念，為加快實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的城市治理和精準(zhǔn)化的公共服務(wù)，2017年10月，揚(yáng)州市政府常務(wù)會審議通過了“云上揚(yáng)州”建設(shè)規(guī)劃，發(fā)布《“云上揚(yáng)州”建設(shè)行動計(jì)劃（2017年-2020年）》（以下簡稱《行動計(jì)劃》）。《行動計(jì)劃》對揚(yáng)州市智慧水務(wù)發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了深化，明確規(guī)定于2018年啟動揚(yáng)州市智慧水務(wù)建設(shè)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)給排水安全監(jiān)管，建立給排水設(shè)施全面評估體系，通過整合給排水行業(yè)管理部門、生產(chǎn)部門各個孤立分散的應(yīng)用系統(tǒng)，打通給排水領(lǐng)域的業(yè)務(wù)流程，真正實(shí)現(xiàn)給排水領(lǐng)域的業(yè)務(wù)監(jiān)管[1]。

揚(yáng)州市給排水綜合安全監(jiān)管信息系統(tǒng)項(xiàng)目，通過信息化手段，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與給排水管理進(jìn)行深度融合，借助物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)工具采集、整合給排水監(jiān)測數(shù)據(jù)對內(nèi)實(shí)現(xiàn)條管數(shù)據(jù)交換共享，對外通過揚(yáng)州市云計(jì)算中心實(shí)現(xiàn)與農(nóng)業(yè)、水利、生態(tài)環(huán)境、自然資源等部門數(shù)據(jù)交換，支撐給排水各領(lǐng)域的綜合性、基礎(chǔ)性工作，實(shí)現(xiàn)給排水監(jiān)管一體化的要求。

1.總體架構(gòu)

系統(tǒng)建設(shè)的架構(gòu)屬于多層架構(gòu)，且采用了專業(yè)化的高內(nèi)聚低耦合形式，然后按照一定的邏輯對子系統(tǒng)進(jìn)行集合劃分，并確保層間關(guān)系必須要具備特定規(guī)則。在分層管理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)間關(guān)系可以得到有效限制，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的松散性，便于最終的維護(hù)升級。

從總體業(yè)務(wù)架構(gòu)具體構(gòu)成要素上進(jìn)行分析，主要包括云設(shè)施層、接入層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層及展現(xiàn)層6層構(gòu)成，從總體上確保項(xiàng)目順利實(shí)現(xiàn)，并為后續(xù)的不斷擴(kuò)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

云設(shè)施層：主要功能在于為系統(tǒng)運(yùn)行提供包括節(jié)點(diǎn)主機(jī)以及云存儲等的硬件，還能夠?qū)崿F(xiàn)硬件整合，進(jìn)而形成完整化成配套軟件，更好地滿足云計(jì)算環(huán)境實(shí)際需求。

接入層：能夠確保物聯(lián)網(wǎng)傳感器科學(xué)適配，達(dá)到安全接入以及身份認(rèn)證的目的，保證采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽浚€能夠就數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行科學(xué)解析、轉(zhuǎn)換和提取，最終完成數(shù)據(jù)的順利傳輸。

數(shù)據(jù)層：能夠?qū)崿F(xiàn)各類數(shù)據(jù)的合理組織存儲，做到資源按需分配，從而更好地進(jìn)行指揮調(diào)度，并為各應(yīng)用系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)資源支持，更好地滿足揚(yáng)州市各行業(yè)監(jiān)管部門以及運(yùn)營單位等的數(shù)據(jù)需求。

服務(wù)層：能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化以及規(guī)范化的數(shù)據(jù)接口，在數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)共享等方面發(fā)揮作用，還可以提供數(shù)據(jù)交換以及數(shù)據(jù)分析等服務(wù)，更好地促進(jìn)專項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)運(yùn)行，完成數(shù)字城管集成工作。

應(yīng)用層：在指揮調(diào)度平臺以及應(yīng)用建設(shè)的支持下，有效構(gòu)建統(tǒng)一化信息平臺，增強(qiáng)相互間的聯(lián)動性。

展現(xiàn)層：借助門戶系統(tǒng)，完成應(yīng)用系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄功能，還能夠進(jìn)行消息集成以及統(tǒng)一權(quán)限等，有效統(tǒng)一用戶和組織機(jī)構(gòu)，統(tǒng)一展示最終分析結(jié)果。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系：遵守各項(xiàng)國家、行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求，制定切實(shí)符合揚(yáng)州市智能管網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行和管理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，主要包括空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等、接口調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、實(shí)時數(shù)據(jù)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。

運(yùn)維服務(wù)體系：為達(dá)到運(yùn)營維護(hù)工作有序、高質(zhì)開展的效果，相關(guān)工作人員應(yīng)該有效規(guī)范管理流程，整合管理內(nèi)容，對管理制度進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作專業(yè)化管理。在運(yùn)營管理制度建設(shè)方面，往往需要不斷完善系統(tǒng)應(yīng)用制度、存儲備份制度以及故障管理制度等，促使其做到有章可循。

2.系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.1 設(shè)施信息管理子系統(tǒng)

設(shè)施信息管理子系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，主要涉及的數(shù)據(jù)種類包括空間數(shù)據(jù)、索引數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在服務(wù)器端；用戶在客戶端對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

系統(tǒng)功能分為以下模塊，依次為視圖顯示、地圖定位、信息查詢、報表統(tǒng)計(jì)、出圖打印、輔助工具，見圖1。

2.2 管網(wǎng)規(guī)劃管理子系統(tǒng)

管網(wǎng)規(guī)劃管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)數(shù)據(jù)的一體化管理和應(yīng)用；系統(tǒng)功能分為以下模塊，依次為規(guī)劃一覽、規(guī)劃模擬評估、工程管理、數(shù)據(jù)歸檔、信息查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，見圖2。

2.3 管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)子系統(tǒng)

管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)數(shù)據(jù)的巡檢、養(yǎng)護(hù)、異常數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)的狀況的精準(zhǔn)管理，系統(tǒng)功能分為以下模塊，依次為巡檢監(jiān)控、巡檢管理、異常管理、統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)設(shè)置，見圖3。

2.4 供水業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)

供水業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對供水水廠、泵站、水質(zhì)等信息進(jìn)行在線監(jiān)控，對供水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，對可能存在的水資源漏損實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控管理，提高對水資源的合理利用，保障全市用水安全。系統(tǒng)功能分為以下模塊，依次為實(shí)時在線運(yùn)行監(jiān)控、水質(zhì)在線監(jiān)測、供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)分析、漏損監(jiān)控管理，見圖4。

2.5 排水業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)

供水業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對排水的是實(shí)時監(jiān)控，對污水廠、污水排水管網(wǎng)、調(diào)蓄池、井蓋等實(shí)時監(jiān)控，保證污水排放達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)功能分為以下模塊，依次為排水實(shí)時監(jiān)控與預(yù)警、污水管理、水質(zhì)在線監(jiān)測、排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)分析、調(diào)蓄池監(jiān)控調(diào)度、井蓋監(jiān)控預(yù)警，見圖5。

2.6 系統(tǒng)配置子系統(tǒng)

系統(tǒng)配置子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，系統(tǒng)功能分為以下模塊，依次為系統(tǒng)配置、應(yīng)急資源，見圖6。

2.7 監(jiān)管中心綜合展示平臺

監(jiān)管中心綜合展示平臺主要實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)管和應(yīng)急指揮，系統(tǒng)功能分為以下模塊，依次為應(yīng)急指揮、實(shí)時監(jiān)控、視頻監(jiān)控、資源庫，見圖7。

3.關(guān)鍵技術(shù)

3.1 SOA

SOA屬于組件模型，被認(rèn)為是面向服務(wù)架構(gòu)。在該架構(gòu)的作用下，應(yīng)用程序多種功能單元能夠被有效聯(lián)系起來。在接口定義方面，往往會采用中立方式，能夠獨(dú)立發(fā)揮作用，更好地為硬件平臺以及操作系統(tǒng)等服務(wù)，增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)的交互性與統(tǒng)一性。

Web Service屬于SOA實(shí)現(xiàn)手段之一，在數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮著積極作用。Web Service使應(yīng)用功能通過標(biāo)準(zhǔn)化接口（WSDL）提供，使用標(biāo)準(zhǔn)化語言（XML）進(jìn)行描述，并可基于標(biāo)準(zhǔn)化傳輸方式（HTTP和JMS）、采用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議（SOAP）進(jìn)行調(diào)用，并使用XML SCHEMA方式開展數(shù)據(jù)描述工作，在一定程度上提升工作效率。

3.2 決策支持技術(shù)

揚(yáng)州市給排水安全綜合監(jiān)管平臺的最終目標(biāo)，將服務(wù)于管理單位建設(shè)決策支持。本項(xiàng)目涉及數(shù)據(jù)既包括關(guān)系型數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量大、查詢分析復(fù)雜等特點(diǎn)。決策支持技術(shù)把數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、模型庫、數(shù)據(jù)庫、知識庫結(jié)合起來，以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對水務(wù)數(shù)據(jù)和各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建立模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提高決策的科學(xué)性。

3.3 信息安全技術(shù)

本項(xiàng)目的輔助決策信息涉及敏感信息，從宏觀管線、水廠、污水廠、泵站等位置信息，到總體管線布局，有必要采用信息安全技術(shù)進(jìn)行處理，以防信息泄露。

3.4 插件和元數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)

插件式的開發(fā)打破了傳統(tǒng)系統(tǒng)集成商定制化開發(fā)的模式，解決了傳統(tǒng)開發(fā)模式下系統(tǒng)開發(fā)總是滯后于業(yè)務(wù)需求且需求更改時需重寫大量新源代碼造成的時間和成本浪費(fèi)。

元數(shù)據(jù)中包含了空間數(shù)據(jù)的分類、圖層、顏色、線型、代碼等?？臻g數(shù)據(jù)的種類、顏色、代碼、行業(yè)規(guī)則等，系統(tǒng)管理使用的用戶等級、操作界面、數(shù)據(jù)訪問權(quán)限、應(yīng)用功能參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)等各種配置信息，通過元數(shù)據(jù)的配置實(shí)現(xiàn)了地理數(shù)據(jù)的圖形表達(dá)和系統(tǒng)的運(yùn)行方式表達(dá)。

3.5 Socket

Socket是一個抽象層，在程序發(fā)送數(shù)據(jù)以及接收數(shù)據(jù)的過程中，能夠?qū)ζ鋵?shí)施打開以及讀寫等操作。借助套接字允許程序，實(shí)現(xiàn)I/O在網(wǎng)絡(luò)中的有效插入，然后確保其與其他程序的通信順暢。對網(wǎng)絡(luò)套接字來說，主要是IP地址以及端口兩者的組合。

4.項(xiàng)目應(yīng)用

應(yīng)用于揚(yáng)州市給排水管理處的給排水綜合安全監(jiān)管信息系統(tǒng)，自交付投入使用后，為給排水管線的管理提供了工具，使有關(guān)的工程設(shè)計(jì)、施工有據(jù)可依，提高了工作效率，不僅節(jié)約了資金，還能有效降低因施工帶來的各類事故風(fēng)險，具有十分重要的意義。給排水綜合安全監(jiān)管信息系統(tǒng)綜合了GIS和專業(yè)模型的優(yōu)勢，利用GIS提供數(shù)據(jù)管理和空間分析能力，利用給排水系統(tǒng)模型提供專業(yè)計(jì)算和分析功能，為給排水系統(tǒng)運(yùn)營控制提供科學(xué)了參考意見。該平臺集成了在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動態(tài)分析和模擬，為給排水系統(tǒng)的規(guī)劃管理、運(yùn)行養(yǎng)護(hù)提供了動態(tài)可靠的專業(yè)分析平臺。