基于貴州修文縣城市生命線安全預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用

吳丁三元,徐 果,劉雪嶺

(1.貴州地理空間科技有限公司,貴州 貴陽 550018;2.貴州理工學(xué)院礦業(yè)工程學(xué)院,貴州 貴陽 550003)

0 引言

當(dāng)前,方興未艾的信息技術(shù)革命推動(dòng)著城市信息化向智慧城市發(fā)展,特別是以物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、三網(wǎng)融合等為代表的新一代信息技術(shù)已漸漸滲透到城市規(guī)劃、市政管理、交通、醫(yī)療、教育、環(huán)保、能源等城市管理的各個(gè)領(lǐng)域,影響并改變著城市生產(chǎn)生活方式[1-3]。由于城市生命線信息類型廣泛,涉及多個(gè)城市運(yùn)維部門,各自為政,對(duì)城市生命線的信息把控不足,日常運(yùn)行信息溝通傳遞水平不高,日常運(yùn)行協(xié)調(diào)難度大,安全運(yùn)行和應(yīng)急管理的指揮協(xié)調(diào)難度大,降低了領(lǐng)導(dǎo)決策的準(zhǔn)確性、科學(xué)性;同時(shí)當(dāng)前城市生命線行業(yè)運(yùn)行分管部門多、協(xié)調(diào)頭緒多、相互干擾大、隱患排查難的問題仍然存在。因此,完善和整合城市生命線信息,提高城市安全管理效率,創(chuàng)新運(yùn)行管理機(jī)制,是當(dāng)前現(xiàn)代化城市應(yīng)急管理部門的當(dāng)務(wù)之急[4-5]。為完善城市生命線多元信息的整合,共享機(jī)制,以達(dá)到統(tǒng)一協(xié)調(diào)城市生命線日常監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急指揮與管理的實(shí)現(xiàn),達(dá)到城市生命線現(xiàn)代信息化綜合管理的目的,本文設(shè)計(jì)構(gòu)建了三位一體管理模式的基于貴州修文縣城市生命線安全預(yù)警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 設(shè)計(jì)思路

城市水網(wǎng)、電網(wǎng)、燃?xì)狻⒔煌?、氣象等是現(xiàn)代城市生產(chǎn)和生活中重要的基礎(chǔ)設(shè)施及組成部分,是現(xiàn)代化城市工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)發(fā)展、居民生活的重要保障[6]。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的城市水網(wǎng)、電網(wǎng)、燃?xì)?、交通、氣象等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),處理以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)、地形為核心的空間信息以及其相關(guān)信息的綜合信息系統(tǒng)。采用軟、硬件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來改變以往的傳統(tǒng)管理模式,使城市生命線水網(wǎng)、電網(wǎng)、燃?xì)?、交通、氣象等逐漸規(guī)范化、自動(dòng)化、科學(xué)化的管理,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高精度地提供圖形信息和屬性信息監(jiān)控管理[7-9]?；谫F州修文當(dāng)前地理信息與管理應(yīng)用的發(fā)展和需求, 構(gòu)建了三位一體管理模式下的城市生命線安全預(yù)警設(shè)計(jì)構(gòu)想,如圖1所示。對(duì)城市水網(wǎng)、電網(wǎng)、燃?xì)?、交通、環(huán)境等城市生命線,建立完整的城市生命線工程遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)框架,如圖2所示。為城市綜合管理者提供調(diào)度、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、搶修等提供科學(xué)決策與依據(jù),實(shí)現(xiàn)城市化管理的全信息化操作過程。

圖1 城市生命線三位一體管理模式

圖2 城市生命線工程遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)框架

1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

系統(tǒng)目標(biāo)滿足以下幾個(gè)方面:

(1)先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合。利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)及軟件技術(shù),結(jié)合成熟且性能穩(wěn)定的硬件平臺(tái),設(shè)計(jì)構(gòu)建多元性、安全性、完整性、經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。同時(shí)結(jié)合并利用現(xiàn)有本地資源,提高資源的綜合利用率。

(2)實(shí)用性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用,滿足要求,做到功能的完整,操作便捷,維護(hù)升級(jí)方便,性能穩(wěn)定可靠。

(3)開放性與可擴(kuò)展性。設(shè)計(jì)遵循B/S的設(shè)計(jì)思路,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)為紐帶,客戶機(jī)、服務(wù)器為應(yīng)用框架的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),達(dá)到系統(tǒng)具有較強(qiáng)的伸縮性。并以易擴(kuò)容性為系統(tǒng)應(yīng)用原則,使現(xiàn)有的傳統(tǒng)文本與數(shù)字、空間信息有機(jī)結(jié)合,以交互式、可視化方式直觀生動(dòng)地展現(xiàn),以達(dá)到智能化、易學(xué)易用的效果。同時(shí),采用多模塊化結(jié)構(gòu),保證了系統(tǒng)開放、擴(kuò)展性,為系統(tǒng)未來應(yīng)用更新、功能拓展保留了空間。

(4)安全保密性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求具有數(shù)據(jù)的安全和保密性,具有分級(jí)管理、數(shù)據(jù)加密等安全保密機(jī)制。

(5)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。信息字段定義應(yīng)完整統(tǒng)一,嚴(yán)格執(zhí)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,并結(jié)合考慮現(xiàn)有資源信息的轉(zhuǎn)換與融合。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

城市生命線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)以C/S 架構(gòu)設(shè)計(jì)。該架構(gòu)的特點(diǎn)就是能夠?qū)ο到y(tǒng)環(huán)境優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)最大限度發(fā)揮,并可根據(jù)客戶機(jī)端應(yīng)用與服務(wù)器端應(yīng)用合理分配相應(yīng)任務(wù),降低系統(tǒng)的硬件投入成本。系統(tǒng)由系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)群和多用戶客戶端兩部分組成。其中系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器群應(yīng)用平臺(tái),一是從各行業(yè)子系統(tǒng)中采集城市生命線的監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、綜合類指標(biāo)信息、計(jì)劃信息、監(jiān)測(cè)對(duì)象基本信息、重大活動(dòng)保障基本信息、預(yù)案信息、應(yīng)急資源等信息。二是通過自行建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端群集直接獲取、采集城市生命線的監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。多用戶客戶端可借助PC、墻面大屏等多種顯示形式,實(shí)時(shí)顯示、預(yù)警、預(yù)測(cè)、分析等功能,并可遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器群數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、備份、修正等管理。城市生命線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主系統(tǒng)界面,如圖3所示。

圖3 城市生命線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主系統(tǒng)界面

根據(jù)城市生命線工程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu),系統(tǒng)服務(wù)器端應(yīng)用承擔(dān):(1)各行業(yè)自身采集匯聚的數(shù)據(jù)與本系統(tǒng)對(duì)接,并完成數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、壓縮處理和算法;(2)完成系統(tǒng)客戶端所需數(shù)據(jù)后臺(tái)算法計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析,并發(fā)送客戶端前臺(tái)在線顯示;(3)所有數(shù)據(jù)匯聚、冗余備份;(4)系統(tǒng)自身對(duì)各行業(yè)數(shù)據(jù)補(bǔ)充性的物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)置。城市生命線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu),如圖4所示。

圖4 城市生命線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)

3 數(shù)據(jù)處理

城市生命線工程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)無論是連接行業(yè)服務(wù)器,還是自身數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,終端最終需要大量接入設(shè)備,構(gòu)成一張龐大的網(wǎng)絡(luò)——物聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)包括傳感器、執(zhí)行、智能、人機(jī)交互等終端設(shè)備,根據(jù)城市生命線管理系統(tǒng)的特點(diǎn),通過ZigBee、WiFi、TCP/IP 等網(wǎng)絡(luò)與終端節(jié)點(diǎn)連接,最終將數(shù)據(jù)運(yùn)用3G/4G/5G/Internet 連接傳送至服務(wù)端。根據(jù)這一流程特點(diǎn),城市生命線工程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用中間件總框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如圖5所示。

圖5 城市生命線工程監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用中間件總框架

4 結(jié)語

隨著城市化建設(shè)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的城市水網(wǎng)、電網(wǎng)、燃?xì)狻⒔煌?、環(huán)境等各自獨(dú)立的監(jiān)測(cè)預(yù)警方式已無法滿足城市管理的需求,也無法達(dá)到現(xiàn)代化城市最新應(yīng)急響應(yīng)的管理標(biāo)準(zhǔn)。為了提高貴州省城市生命線管理的信息化水平,基于貴州修文縣城市生命線安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了全方位全天候?qū)崟r(shí)感知監(jiān)測(cè)、城市安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警防控,“以治為主”向 “以防為主”轉(zhuǎn)變的三位一體管理模式體系。該系統(tǒng)具有快速便捷地對(duì)城市水網(wǎng)、電網(wǎng)、燃?xì)狻⒔煌?、環(huán)境等生命線進(jìn)行自動(dòng)化信息采集、監(jiān)測(cè)與分析、查詢統(tǒng)計(jì)等功能,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)圖形化顯示、預(yù)警、調(diào)度等綜合功能,最終實(shí)現(xiàn)城市生命線信息全面實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、可視化管理。