基于貴州修文縣城市生命線安全預警系統應用

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.貴州理工學院礦業工程學院,貴州 貴陽 550003)

0 引言

當前,方興未艾的信息技術革命推動著城市信息化向智慧城市發展,特別是以物聯網、移動通信、云計算、大數據、三網融合等為代表的新一代信息技術已漸漸滲透到城市規劃、市政管理、交通、醫療、教育、環保、能源等城市管理的各個領域,影響并改變著城市生產生活方式[1-3]。由于城市生命線信息類型廣泛,涉及多個城市運維部門,各自為政,對城市生命線的信息把控不足,日常運行信息溝通傳遞水平不高,日常運行協調難度大,安全運行和應急管理的指揮協調難度大,降低了領導決策的準確性、科學性;同時當前城市生命線行業運行分管部門多、協調頭緒多、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,創新運行管理機制,是當前現代化城市應急管理部門的當務之急[4-5]。為完善城市生命線多元信息的整合,共享機制,以達到統一協調城市生命線日常監測預警、應急指揮與管理的實現,達到城市生命線現代信息化綜合管理的目的,本文設計構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警系統。

1 系統需求分析

1.1 設計思路

城市水網、電網、燃氣、交通、氣象等是現代城市生產和生活中重要的基礎設施及組成部分,是現代化城市工業生產、商業發展、居民生活的重要保障[6]。系統設計是以全面、準確、實時動態的城市水網、電網、燃氣、交通、氣象等監測數據為基礎,處理以監測數據、管網、地形為核心的空間信息以及其相關信息的綜合信息系統。采用軟、硬件技術以及網絡技術來改變以往的傳統管理模式,使城市生命線水網、電網、燃氣、交通、氣象等逐漸規范化、自動化、科學化的管理,實現實時、準確、高精度地提供圖形信息和屬性信息監控管理[7-9]?；谫F州修文當前地理信息與管理應用的發展和需求, 構建了三位一體管理模式下的城市生命線安全預警設計構想,如圖1所示。對城市水網、電網、燃氣、交通、環境等城市生命線,建立完整的城市生命線工程遠程監測預警系統框架,如圖2所示。為城市綜合管理者提供調度、實時監測、搶修等提供科學決策與依據,實現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 城市生命線工程遠程監測預警系統框架

1.2 設計目標

系統目標滿足以下幾個方面:

(1)先進性與經濟性相結合。利用現代信息網絡及軟件技術,結合成熟且性能穩定的硬件平臺,設計構建多元性、安全性、完整性、經濟性及實用性監測預警系統。同時結合并利用現有本地資源,提高資源的綜合利用率。

(2)實用性。系統設計應充分考慮經濟實用,滿足要求,做到功能的完整,操作便捷,維護升級方便,性能穩定可靠。

(3)開放性與可擴展性。設計遵循B/S的設計思路,結合網絡為紐帶,客戶機、服務器為應用框架的系統結構,達到系統具有較強的伸縮性。并以易擴容性為系統應用原則,使現有的傳統文本與數字、空間信息有機結合,以交互式、可視化方式直觀生動地展現,以達到智能化、易學易用的效果。同時,采用多模塊化結構,保證了系統開放、擴展性,為系統未來應用更新、功能拓展保留了空間。

(4)安全保密性。系統設計要求具有數據的安全和保密性,具有分級管理、數據加密等安全保密機制。

(5)標準化和規范化。信息字段定義應完整統一,嚴格執行國家行業標準和規范,并結合考慮現有資源信息的轉換與融合。

2 系統架構

城市生命線監測預警系統以C/S 架構設計。該架構的特點就是能夠對系統環境優勢實現最大限度發揮,并可根據客戶機端應用與服務器端應用合理分配相應任務,降低系統的硬件投入成本。系統由系統數據服務群和多用戶客戶端兩部分組成。其中系統數據服務器群應用平臺,一是從各行業子系統中采集城市生命線的監測對象實時運行信息、綜合類指標信息、計劃信息、監測對象基本信息、重大活動保障基本信息、預案信息、應急資源等信息。二是通過自行建立的系統數據采集終端群集直接獲取、采集城市生命線的監測對象實時數據。多用戶客戶端可借助PC、墻面大屏等多種顯示形式,實時顯示、預警、預測、分析等功能,并可遠程管理系統數據服務器群數據進行檢索、備份、修正等管理。城市生命線監測預警系統主系統界面,如圖3所示。

圖3 城市生命線監測預警系統主系統界面

根據城市生命線工程監測預警系統架構,系統服務器端應用承擔:(1)各行業自身采集匯聚的數據與本系統對接,并完成數據儲存、壓縮處理和算法;(2)完成系統客戶端所需數據后臺算法計算、統計分析,并發送客戶端前臺在線顯示;(3)所有數據匯聚、冗余備份;(4)系統自身對各行業數據補充性的物聯網連接設置。城市生命線監測預警系統服務器架構,如圖4所示。

圖4 城市生命線監測預警系統服務器架構

3 數據處理

城市生命線工程監測預警系統無論是連接行業服務器,還是自身數據采集服務器,終端最終需要大量接入設備,構成一張龐大的網絡——物聯網。系統包括傳感器、執行、智能、人機交互等終端設備,根據城市生命線管理系統的特點,通過ZigBee、WiFi、TCP/IP 等網絡與終端節點連接,最終將數據運用3G/4G/5G/Internet 連接傳送至服務端。根據這一流程特點,城市生命線工程監測預警系統應用中間件總框架結構設計,如圖5所示。

圖5 城市生命線工程監測預警系統應用中間件總框架

4 結語

隨著城市化建設的高速發展,傳統的城市水網、電網、燃氣、交通、環境等各自獨立的監測預警方式已無法滿足城市管理的需求,也無法達到現代化城市最新應急響應的管理標準。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警系統設計并構建了全方位全天候實時感知監測、城市安全風險預警防控,“以治為主”向 “以防為主”轉變的三位一體管理模式體系。該系統具有快速便捷地對城市水網、電網、燃氣、交通、環境等生命線進行自動化信息采集、監測與分析、查詢統計等功能,實現實時監控數據圖形化顯示、預警、調度等綜合功能,最終實現城市生命線信息全面實時、動態、可視化管理。