奉化市環衛設施三維管理系統建設研究

許建宣

（寧波市測繪設計研究院，浙江 寧波 315042）

目前，我國城鎮環衛部門對環衛設施信息的管理，大都停留在卡片、圖紙及表格等原始資料的人工管理階段，存在著數據信息在存儲、管理上人力、物力的浪費，分類、檢索困難，定量、定位分析薄弱，正確性、實時性差等問題。由于環衛設施的管理完全依賴于人工［1］，一方面管理人員的工作量較大；另一方面，對于幾十年沿用下來的環衛設施、新建改建和拆除的環衛設施，職能部門基本上無法做出正確的統計，給規劃和決策帶來困難。隨著城市規模的擴大、環衛設施的增多，這個問題變得更加突出。因此，建立符合國家相關標準，具有一定通用性的城市級環衛設施數據庫管理系統，對實現環衛設施數據信息的統一管理與共享，提高環衛機構信息化水平和管理效率具有重要意義。

1 系統總體設計

1.1 技術路線

環衛設施信息管理系統采用目前主流的軟件架構，采用.NET Framework 3.5框架、B/S開發模式、ADO.NET數據庫引擎、支持SQL Server數據管理、支持CityMaker Explorer前端三維渲染平臺［2］。系統架構在現有的網絡環境和硬件環境基礎上，并連接現有的各種環衛設施探頭監控網絡，連接環衛設施探頭監控視頻信號，實現環衛設施綜合的、實時的信息管理。系統還將充分整合各個科室的日常業務內容，實現科室信息、報表的上傳、更新和下載功能。提高各科室的日常工作效率，以達到環衛設施信息管理的目的。系統的信息化結構如圖1所示。

1.2 系統架構

系統采用3層體系架構，以環衛設施綜合信息數據庫為基礎，采用中間件和組件技術，實現三維渲染、信息管理等功能，提供良好的用戶交互界面，系統3層架構模式［3］如圖2所示。

系統由3個層次組成：人機交互層、應用層、數據層。人機交互層通過人機交互接口與操作者交互，在數據支撐層的信息和系統應用層的功能的支持下，完成數據管理、分析和決策過程中各個階段、各個環節的多種信息需求和分析功能。

1）數據層設計。數據層存儲和管理各類基礎資料與系統分析的成果數據。按數據獲取的時間來劃分，包括實時的和歷史的數據；按信息類型來劃分，包括數據表、數據文件、圖形、圖像、文本、程序、音頻、視頻信息等；按空間類型來劃分，包括非空間的屬性數據、空間二維數據、空間三維數據等。

2）應用層設計。應用層是環衛設施信息管理系統的核心，可完成信息系統的三維渲染，業務數據庫更新、查詢和視頻信號接入的工作。基于GIS的信息系統平臺實現通用的地理信息處理，且數據接口實現應用系統對數據的直接訪問，完成環衛設施管理及各類分析等綜合應用。

3）人機交互層設計。人機交互界面是系統使用者與應用軟件之間的接口，構筑系統運行的軟件環境。具體功能包括控制應用軟件運行、運行控制參數的輸入和運行結果的表達等。系統采用直觀的圖形用戶界面技術（GUI），信息的表達形象、直觀、簡捷明了；各種模型和系統界面控制程序之間的接口要平滑過渡；系統操作要以菜單、圖形、圖標等形象化的界面元素為基礎，使操作更為方便快捷。

1.3 網絡架構

環衛設施信息管理系統并不是運行在一個單一的內部網上。系統中的視頻監控接入功能需要該系統鏈接現有的環衛設施監控網絡，以實現視頻信號的傳輸。環衛設施信息管理系統和各環衛設施監控系統運行在不同的內部網上。因此，需要對這些 網 絡 進 行 鏈 接［5］。具 體 網 絡 架 構［4］如 圖3所示。

圖3 網絡架構

1.4 數據庫設計

1.4.1 綜合數據庫設計

信息管理系統所使用的數據庫包括4個部分，即三維場景模型庫、二維圖形庫、科室業務數據庫以及探頭監控視頻庫。在系統的實際實現過程中，這4個部分的數據庫是相互關聯、相互引用的。在三維場景模型庫中需要添加對視頻監控數據庫的引用，二維圖形和三維場景之間的相互查詢等等。因此，在數據庫設計上，應該充分整合各個數據庫之間的關系，構造一個綜合的數據庫，使該綜合數據庫為系統提供服務。系統綜合數據庫設計如圖4所示。

圖4 數據庫設計圖

三維模型場景數據庫和二維圖形數據庫同屬于空間數據庫這一類型，因此可以將三維模型場景數據庫和二維圖形數據庫進行整合，并添加空間元數據，構造空間綜合數據庫。空間綜合數據庫分為3大類：業務數據庫、空間數據庫、視頻數據庫。這3個庫的調用方式各不相同，因此需要在調用各自不同的數據引擎中間件的基礎上，添加元數據，構造環衛設施信息管理綜合數據庫，為系統功能的實現提供服務。

1.4.2 科室業務數據庫設計

科室業務數據包括多個子庫［6］：生活垃圾收集點；生活垃圾壓縮收集站；生活垃圾生化處理收集站；垃圾轉運站；生活垃圾處置（理）場；化糞池、倒糞站；公共廁所；糞便無害化處理場；環衛工人休息場所；環衛汽車場；環衛汽車；道路清掃。

數據庫的結構設計根據環衛設施的自身特征屬性進行。如生活垃圾收集點設計使用21個數據項：所屬區、所屬街道、所屬區委會、地址、名稱、啟用時間、服務人口數、日均吞吐量、建筑總面積、垃圾收集方式、收集點設施分類、容器類型、容器數量、收集點日清次、運距、照片等。

2 功能設計

在充分了解環衛設施信息管理系統需求的基礎上，可以將系統的功能分為9個大的模塊，即：環衛系統概況、三維場景操作、員工信息管理、環衛設施管理、環衛設備管理、保潔清運管理、系統用戶管理、探頭監控視頻以及科室業務信息等。這9大模塊之間存在一定的邏輯關系，即環衛系統概況等9大模塊是建立在系統用戶管理的基礎上。用戶的角色不同，對應系統功能的使用權限也就不同，通過權限的劃分，可以確保系統數據的安全性。

系統功能主要可以分為以下幾個類別：

1）設施屬性數據瀏覽：對數據庫中13種環衛設施進行分類瀏覽，可按照設施某項特征進行排序。例如可以對轉運站進行運距排順序或逆序，即根據每個垃圾中轉站相對垃圾填埋場的距離以及清運路線的實際情況來自動設置垃圾清運車最佳的行駛路線，如圖5所示為垃圾中轉站運距排順序示意圖。

圖5 垃圾中轉站運距排序示意圖

2）環衛作業車輛監管：在環衛作業車輛上安裝CPS定位裝置，將其相關信息輸入數字化信息管理系統后，車輛每天的出車情況、運行軌跡將顯示在電子地圖上，可以隨時掌握每輛車的運轉狀態，并記錄備案其相關作業信息便于隨時調用查詢。

3）環衛作業監管：通過信息采集員（監管員）或者移動視頻監控車在其相關區域內巡查可以實時掌握環衛作業過程，及時發現環衛作業中發生的問題并將問題及時上傳數字化信息管理系統，經分析處理后派發到相關作業部門及時處理，整個過程都在指揮中心數字平臺上的圖像信息顯示出來。實時透明的監管處理極大地提高了對環衛作業的監管力度，特別是針對道路保潔監管，將提高管理部門的反應靈敏度，有效地建立快速反應機制，嚴格量化標準及措施，快速及時發現道路上的隨機污染物并及時清除，并建立起實時、透明、直觀的動態監管機制。

4）環衛設施監管：將公廁、垃圾中轉站、步行道路上的果皮箱等環衛設施標注在電子地圖上，同時將各類設施的屬性輸入數字信息系統的數據庫，可以在電子地圖上隨時查看任意一個設施的狀態；通過信息采集員和視頻監控設備可以及時發現環衛設施出現的問題，并能夠快速派發給相關管理、作業部門進行處理，達到對環衛設施的有效監管。

5）廢物終端處置監管：在垃圾衛生填埋場、垃圾焚燒廠、糞便處理廠等廢物終端處置場所安裝視頻信息采集設備，依靠信息傳輸通道，可以在指揮中心隨時查看這些終端的處置情況，掌握垃圾的日產生量、日處理量以及日清運率等實時數據信息，通過數字信息管理系統進行統籌調度，實現在線監管、遠程監控。

6）統計分析查詢及輸出打印功能：環衛設施的統計分析由設計系統中的統計模塊完成，用戶可以在不懂得復雜的SQL數據庫查詢語句句法的情況下，通過人機交互界面，完成復雜的環衛設施統計。例如統計在某一區劃中的公廁等級為1級和2級并且建筑總面積＞50m2的公廁座數，同時通過系統將輸出的所有結果以報表形式輸出打印。

7）三維地圖：提供對三維地圖的瀏覽，任意的放大、縮小，任意區域的漫游，地圖距測，圖層控制等功能。圖6為公廁分布圖，圖7為公廁三維模型效果圖。

圖6 公廁分布圖

圖7 公廁三維模型效果圖

3 結束語

城市環衛設施三維管理信息系統的建立，使管理者徹底擺脫繁重的手工操作，利用信息系統技術輔助管理和進行決策分析、環境規劃等，提高工作的科學化、規范化水平，高效利用各種信息，保證資料的完備性、實時性，提高查詢的速度，促進信息共享。本系統在城市信息化管理中具有廣闊的應用空間。

［1］林嵐嵐，楊碩.告別垃圾污染時代—真空垃圾收集系統［J］.建筑知識，2004（4）：27－29.

［2］李定龍，王凱全，陸華興，等.城市環境衛生信息數據庫管理系統設計［J］.環境衛生工程，2003，3（2）：35－37.

［3］陳啟軍.環衛設施信息管理系統研究與設計［J］.計算機應用，1997，11（17）：21－23.

［4］常小萍.計算機在環衛信息管理方面的應用［J］.環境衛生工程，2000（1）：32－34.

［5］韋蕓，徐慧劍，章劍林.基于WebGIS技術的物流系統研究與開發［J］.計算機與現代化，2006（7）：17－20.

［6］上海市市容環境衛生信息中心.CJ－T171－2002城市環境衛生設施屬性數據采集表及數據庫結構［S］.北京：中國標準出版社，2003.