城市市政管網系統監測技術的應用研究

王超

中冶華天南京工程技術有限公司 江蘇 南京 210000

前言

在城市地下設施管理中，地下管網是極其重要的組成部分，給水管道、排水管道、燃氣管道、電信管線等在城市的整個地下縱橫交錯。但隨之而來的市政管線管理方面的問題也越來越多，施工破壞地下管線造成的停水、停氣、停電以及通信中斷事故頻發；“馬路拉鏈”現象已經成為城市建設的瘤疾；由于排水管道引發的道路積水和城市水澇災害司空見慣。

1 城市市政管網建設的重要性

地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，是城市規劃建設管理的重要基礎信息。城市地下管線包括給水、排水(雨水、污水)、燃氣(煤氣、天然氣、液化石油氣)、電力、路燈、電信、有線電視、熱力、工業管道等多種專業管線[2]。第一，加強對城市市政管網監控系統的研究能夠有效地對市政管網的運行狀況進行監測，改變地下管線的無序管理狀態，對用好管線資源，實現科學管理，為城市地下管線規劃、建設和管理服務，發揮積極作用。第二，能夠實現城市市政管網的動態管理。地下管網隨著城市的發展在不斷地變化，研究通過掌握地下管線的各種變化，及時補充、更新原有的地下管網檔案，保證地下管網檔案真實、準確地反應地下管網現狀，實現城市地下管網的動態管理。第三，能夠及時快捷的處理突發管網事故，為管線維護、管理提供依據。管線建成以后，日常的管理和維護是一項量大且長期的工作，使用中需要對管線不斷維護、更新，保證線路的正常運營，一旦發生故障，要準確確定其原因，采取措施，及時排除。地下管線綜合管理系統能夠為管理人員提供分析問題、排除故障的重要依據。第四，減少管線事故的發生。通過監控系統的建立，能夠通過系統提供的地下管線信息資源，設計時選擇最佳方案，施工中采取有效措施，避免各類管線事故的發生[1]。

2 硬件抗干擾技術

微機系統的可靠性是有多種因素決定的，其中系統的抗干擾性能是系統可靠性的重要指標。因此，抗干擾設計是計算機應用系統研制中不可忽視的一個重要內容。各種干擾時機電一體化系統和裝置出現瞬時故障的主要因素，干擾的抑制主要從干擾源、傳播途徑、接收方三個方面入手。因此，在系統設計中，應盡可能避開干擾源，并針對不同的干擾源，對通道采取相應的措施。同時提高接收電路的抗干擾能力及在軟件編制上采取有效的方法。干擾可以從各種途徑侵入微機系統，如空間干擾、過程干擾、和供電系統的干擾等。一般常用的抗干擾措施有合理布置電源、屏蔽干擾源、隔離、濾波、接地等。干擾對微機系統的作用可以分為三個部分：第一個是輸入部分，它使模擬信號失真，數字信號出錯；第二個部分是輸出部分，它會使輸出部分產生信號混亂；最后一個是微機系統內核，使系統總線上的數字信號混亂[[64]03.3.7.2硬件抗干擾措施一個單片機應用系統的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統擴展，即單片機內部的功能單元，如ROM，RAM，I/O、定時器/計數器、中斷系統等不能滿足應用系統的要求時必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。二是系統的配置，即按照系統功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D，D/A轉換器等，要設計合適的接口電路[5]系統的擴展和配置應遵循以下原則：①盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規用法，為硬件系統的標準化、模塊化打下良好的基礎。②系統擴展與外圍設備的配置水平應充分滿足應用系統的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發。③硬件結構應結合應用軟件方案一并考慮。硬件結構與軟件方案會產生相互影響，考慮原則是：軟件能實現的功能盡可能由軟件實現，以簡化硬件結構。但必須注意，由軟件實現的硬件功能，一般響應時間比硬件實現長，且占用CPU時間。④系統中的相關器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機構成低功耗系統時，系統中所有芯片都應盡可能選擇低功耗產品。⑤可靠性及抗干擾設計是硬件設計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。⑥單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅動能力。驅動能力不足時，系統工作不可靠，可通過增設線驅動器增強驅動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。⑦盡量朝“單片”方向設計硬件系統。系統器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統的穩定性。隨著單片機片內集成的功能越來越強，真正的片上系統SOC已經可以實現，如ST公司新近推出的}MPSD32XX系列產品在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲器、SRAM，A/D，I/O、兩個串口、看門狗、上電復位電路等等[2]。

3 結束語

針對本系統前期的研究成果，還需從以下幾個方面做進一步的研究。①功能需要進一步完善。一方面需要測量更多的參數，一方面需要在實踐中進一步檢驗測量的準確性和可行性。②硬件抗干擾措施有待進一步加強，保證系統能更加穩定的運行。③需要進一步結合GIS系統進行研究，建立GIS空間數據庫管理系統，融合GIS技術，實現監控系統和GIS系統的無縫結合。④研究基于GIS底層數據與優化模型的管網系統，利用GIS與多媒體數據庫的集成，形成融合市政管網運行管理、監測、預警、減災、防災等功能的決策系統，并在出現問題時通過仿真模擬選擇最佳解決方案。