基于廣播電視網絡的橋涵積水預警系統(tǒng)的研究

羅雪蓮

（山東廣電網絡有限公司膠州分公司，山東 膠州 266300）

0 引 言

近年來，各地廣電網絡有限公司紛紛參與到智慧城市的建設中。智慧城市建設也從原來的一線二線城市逐漸延伸到三四線城市[1]。智慧城市建設體現在方方面面，橋涵積水預警系統(tǒng)就是最近一兩年各地市政部門開始建設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產安全尤為重要。

1 有線電視網絡建設智慧城市的優(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，但廣電網絡在媒體中的地位依舊重要。在智慧城市建設過程中，對于廣電網絡更科學有效的使用，可以推進智慧城市建設，也有利于廣播電視穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展[2]。

1.2 物理網絡優(yōu)勢

信息傳輸網絡是智慧城市建設的基本前提。智慧城市建設首先要求網絡覆蓋面廣，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，保證信息和數據傳輸量足夠[3]。以專業(yè)視頻傳輸為基礎建設的有線電視網最顯著的特征就是傳輸容量大，特別是接入網、分配網，在該領域有“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，廣播電視網絡能夠很好地滿足智慧城市建設過程信息采集和傳輸對網絡容量的要求，同時能夠保證數據安全[4]。

1.3 網絡成本優(yōu)勢

智慧城市建設點多、線長、面廣，持續(xù)時間長，是系統(tǒng)性和綜合性都很強的工程。信息采集以及網絡層和感知層建設工作量較大，若對已有網絡采取網絡新建方式進行擴展，必然需要投入大規(guī)模資金。有線電視網絡的改造工程已經歷經很長時間，尤其是實現數字化之后，閑置的傳輸資源依然很多，可以在智慧城市建設中更好地使用，這樣，智慧城市建設的投資規(guī)模就能得到有效控制[5]。

2 市政橋涵積水預警系統(tǒng)建設目標

智慧市政是智慧城市建設最重要的一個組成部分，基于廣電專網實現的城市市政橋涵積水預警系統(tǒng)是智慧市政的一個子系統(tǒng)。

橋涵積水預警系統(tǒng)能夠在暴雨等惡劣天氣條件下自動啟動工作，對城市內低洼道路積水情況進行實時的監(jiān)測，及時準確地將橋涵積水水位信息實時顯示在橋涵兩側的顯示屏上，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)自動進入待機狀態(tài)。

將橋涵積水預警系統(tǒng)應用到市政管理，有利于掌握城區(qū)整體內澇和排水等情況，進而提升管理效率和管理水平。市政、交通管理部門應用此系統(tǒng)后，可掌握路段實時情況，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)行駛導致生命或財產受到威脅。

3 市政橋涵積水預警系統(tǒng)介紹

城市橋涵積水預警系統(tǒng)主要包括水位數據采集（水位計）、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)基于面向服務的架構（Service-Oriented Architecture，SOA）的一體化應用架構設計，充分應用計算機、網絡及物聯(lián)網等技術，以數據采集和交換、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、數據分析挖掘以及信息展示等技術為手段，全面建設業(yè)務流程靈活、數據聯(lián)系明確、應用接口開放、運行管理嚴密、技術手段先進的智慧市政信息化系統(tǒng)，運維人員可以在大屏幕上通過GIS地圖系統(tǒng)實時查看監(jiān)測點的數據信息。

建設部門在立交橋涵洞設立監(jiān)測點，使用水位計對積水深度等參數進行實時監(jiān)測，并通過廣電專網將數據傳輸到控制中心服務器。當系統(tǒng)檢測到積水時，主控制器會根據預先設定的警告策略開啟雙向車道兩側的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，顯示當前路面實際積水深度并警示車輛行人禁止通行。

當積水深度超過預警深度，控制中心大屏幕上監(jiān)測點圖標會根據設置變成黃色、紅色等警示色，運維人員也可以通過手機直接查看監(jiān)測點的信息。系統(tǒng)可存儲監(jiān)測得到的數據，制成各種報表和曲線圖，方便查看歷史記錄。如果監(jiān)測到參數出現異常，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、手機等方式為出行人員提供出行指南，避免損失。

3.1 網絡結構

整個橋涵積水預警系統(tǒng)的網絡結構為一個標準物聯(lián)網系統(tǒng)架構，包括感知層、網絡層及應用層3層。感知層包括橋涵水位采集傳感器、主控制器（網關）及LED顯示大屏等；網絡層依托廣電專網實現數據處理、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組成一個VPN網絡，各站點光纖路由就近接入廣電城域網光纖交接箱，組成光纖專用網；應用層由應用管理服務器、數據庫服務器、數據分發(fā)服務器及軟件平臺組成。

3.2 數據采集系統(tǒng)

數據采集系統(tǒng)的數據傳輸使用廣電光纖專線網，將所有橋涵積水數據信息傳輸到市政控制中心機房。水位采集器（水位計）通過RS-485接口將水位數據傳輸至主控制器；主控制器通過以太網接口與ONU連接，將水位數據通過廣電專網上傳到云服務平臺，再分發(fā)到控制中心應用平臺進行數據存儲、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據進行判斷分析，若數據超過預設預警閾值，則將相應的警示信息發(fā)送至LED屏進行顯示，方便過往車輛及行人及時獲得橋涵積水路況信息。

每個橋涵內安裝雙向兩套水位采集節(jié)點，選擇洞內最低處安裝；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帶內或道路兩側過往車輛及行人易于看到的位置。水位采集節(jié)點、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、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)網數據分發(fā)服務器、系統(tǒng)數據存儲服務器、應用管理服務器及系統(tǒng)軟件平臺組成，實現橋涵水位數據匯集、預警閾值設置、數據分析、預警、預警信息產生工單、自動發(fā)布預警信息至LED大屏和微信公眾號以及預警工單處理等功能。預警信息可自動生成數字城管案件工單并下發(fā)到相關單位進行處置?？刂葡到y(tǒng)能夠直接向業(yè)務人員手機端、微信公眾服務號以及政府對外公共平臺等發(fā)送預警信息，方便公眾及時獲得橋涵積水路況信息，同時提供相應的Restful API接口供其他業(yè)務系統(tǒng)調用。

4 市政橋涵積水預警系統(tǒng)創(chuàng)新點

橋涵積水預警系統(tǒng)的數據遠程傳輸通過廣電專網實現，數據傳輸更加安全、可靠；系統(tǒng)數據存儲使用區(qū)塊鏈技術，實現了數據的分布式存儲，可以對過程數據（如水位數據、警示數據、氣象數據、維護工單等）進行存證，保證數據的全程可追溯和不可篡改；系統(tǒng)的數據分析功能可以實時分析水位數據、比對閾值、生成預警信息，可對數據進行數據挖掘，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據的相關性分析等；系統(tǒng)實現了對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號、數字城管服務平臺等政府對外服務平臺的接口，推送橋涵積水、路況等信息。

5 結 語

橋涵積水預警系統(tǒng)是山東廣電網絡有限公司膠州分公司參與智慧城市建設的試點項目，試運行測試良好。下一步將加強與政府部門的聯(lián)系，為未來進一步參與智慧城市建設積累經驗和人才。

智慧城市建設工程項目具有長期性和系統(tǒng)性特征。廣電網絡是傳統(tǒng)媒體的主要構成，在智慧城市建設過程中將充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，以最快的速度精準定位、積極參與智慧城市建設與運營，完成建設與盈利方式的規(guī)劃，保證利益方實現共贏，進而確保智慧城市建設持續(xù)健康發(fā)展。