奉化市环卫设施三维管理系统建设研究

许建宣

（宁波市测绘设计研究院，浙江 宁波 315042）

目前，我国城镇环卫部门对环卫设施信息的管理，大都停留在卡片、图纸及表格等原始资料的人工管理阶段，存在着数据信息在存储、管理上人力、物力的浪费，分类、检索困难，定量、定位分析薄弱，正确性、实时性差等问题。由于环卫设施的管理完全依赖于人工［1］，一方面管理人员的工作量较大；另一方面，对于几十年沿用下来的环卫设施、新建改建和拆除的环卫设施，职能部门基本上无法做出正确的统计，给规划和决策带来困难。随着城市规模的扩大、环卫设施的增多，这个问题变得更加突出。因此，建立符合国家相关标准，具有一定通用性的城市级环卫设施数据库管理系统，对实现环卫设施数据信息的统一管理与共享，提高环卫机构信息化水平和管理效率具有重要意义。

1 系统总体设计

1.1 技术路线

环卫设施信息管理系统采用目前主流的软件架构，采用.NET Framework 3.5框架、B/S开发模式、ADO.NET数据库引擎、支持SQL Server数据管理、支持CityMaker Explorer前端三维渲染平台［2］。系统架构在现有的网络环境和硬件环境基础上，并连接现有的各种环卫设施探头监控网络，连接环卫设施探头监控视频信号，实现环卫设施综合的、实时的信息管理。系统还将充分整合各个科室的日常业务内容，实现科室信息、报表的上传、更新和下载功能。提高各科室的日常工作效率，以达到环卫设施信息管理的目的。系统的信息化结构如图1所示。

1.2 系统架构

系统采用3层体系架构，以环卫设施综合信息数据库为基础，采用中间件和组件技术，实现三维渲染、信息管理等功能，提供良好的用户交互界面，系统3层架构模式［3］如图2所示。

系统由3个层次组成：人机交互层、应用层、数据层。人机交互层通过人机交互接口与操作者交互，在数据支撑层的信息和系统应用层的功能的支持下，完成数据管理、分析和决策过程中各个阶段、各个环节的多种信息需求和分析功能。

1）数据层设计。数据层存储和管理各类基础资料与系统分析的成果数据。按数据获取的时间来划分，包括实时的和历史的数据；按信息类型来划分，包括数据表、数据文件、图形、图像、文本、程序、音频、视频信息等；按空间类型来划分，包括非空间的属性数据、空间二维数据、空间三维数据等。

2）应用层设计。应用层是环卫设施信息管理系统的核心，可完成信息系统的三维渲染，业务数据库更新、查询和视频信号接入的工作。基于GIS的信息系统平台实现通用的地理信息处理，且数据接口实现应用系统对数据的直接访问，完成环卫设施管理及各类分析等综合应用。

3）人机交互层设计。人机交互界面是系统使用者与应用软件之间的接口，构筑系统运行的软件环境。具体功能包括控制应用软件运行、运行控制参数的输入和运行结果的表达等。系统采用直观的图形用户界面技术（GUI），信息的表达形象、直观、简捷明了；各种模型和系统界面控制程序之间的接口要平滑过渡；系统操作要以菜单、图形、图标等形象化的界面元素为基础，使操作更为方便快捷。

1.3 网络架构

环卫设施信息管理系统并不是运行在一个单一的内部网上。系统中的视频监控接入功能需要该系统链接现有的环卫设施监控网络，以实现视频信号的传输。环卫设施信息管理系统和各环卫设施监控系统运行在不同的内部网上。因此，需要对这些 网 络 进 行 链 接［5］。具 体 网 络 架 构［4］如 图3所示。

图3 网络架构

1.4 数据库设计

1.4.1 综合数据库设计

信息管理系统所使用的数据库包括4个部分，即三维场景模型库、二维图形库、科室业务数据库以及探头监控视频库。在系统的实际实现过程中，这4个部分的数据库是相互关联、相互引用的。在三维场景模型库中需要添加对视频监控数据库的引用，二维图形和三维场景之间的相互查询等等。因此，在数据库设计上，应该充分整合各个数据库之间的关系，构造一个综合的数据库，使该综合数据库为系统提供服务。系统综合数据库设计如图4所示。

图4 数据库设计图

三维模型场景数据库和二维图形数据库同属于空间数据库这一类型，因此可以将三维模型场景数据库和二维图形数据库进行整合，并添加空间元数据，构造空间综合数据库。空间综合数据库分为3大类：业务数据库、空间数据库、视频数据库。这3个库的调用方式各不相同，因此需要在调用各自不同的数据引擎中间件的基础上，添加元数据，构造环卫设施信息管理综合数据库，为系统功能的实现提供服务。

1.4.2 科室业务数据库设计

科室业务数据包括多个子库［6］：生活垃圾收集点；生活垃圾压缩收集站；生活垃圾生化处理收集站；垃圾转运站；生活垃圾处置（理）场；化粪池、倒粪站；公共厕所；粪便无害化处理场；环卫工人休息场所；环卫汽车场；环卫汽车；道路清扫。

数据库的结构设计根据环卫设施的自身特征属性进行。如生活垃圾收集点设计使用21个数据项：所属区、所属街道、所属区委会、地址、名称、启用时间、服务人口数、日均吞吐量、建筑总面积、垃圾收集方式、收集点设施分类、容器类型、容器数量、收集点日清次、运距、照片等。

2 功能设计

在充分了解环卫设施信息管理系统需求的基础上，可以将系统的功能分为9个大的模块，即：环卫系统概况、三维场景操作、员工信息管理、环卫设施管理、环卫设备管理、保洁清运管理、系统用户管理、探头监控视频以及科室业务信息等。这9大模块之间存在一定的逻辑关系，即环卫系统概况等9大模块是建立在系统用户管理的基础上。用户的角色不同，对应系统功能的使用权限也就不同，通过权限的划分，可以确保系统数据的安全性。

系统功能主要可以分为以下几个类别：

1）设施属性数据浏览：对数据库中13种环卫设施进行分类浏览，可按照设施某项特征进行排序。例如可以对转运站进行运距排顺序或逆序，即根据每个垃圾中转站相对垃圾填埋场的距离以及清运路线的实际情况来自动设置垃圾清运车最佳的行驶路线，如图5所示为垃圾中转站运距排顺序示意图。

图5 垃圾中转站运距排序示意图

2）环卫作业车辆监管：在环卫作业车辆上安装CPS定位装置，将其相关信息输入数字化信息管理系统后，车辆每天的出车情况、运行轨迹将显示在电子地图上，可以随时掌握每辆车的运转状态，并记录备案其相关作业信息便于随时调用查询。

3）环卫作业监管：通过信息采集员（监管员）或者移动视频监控车在其相关区域内巡查可以实时掌握环卫作业过程，及时发现环卫作业中发生的问题并将问题及时上传数字化信息管理系统，经分析处理后派发到相关作业部门及时处理，整个过程都在指挥中心数字平台上的图像信息显示出来。实时透明的监管处理极大地提高了对环卫作业的监管力度，特别是针对道路保洁监管，将提高管理部门的反应灵敏度，有效地建立快速反应机制，严格量化标准及措施，快速及时发现道路上的随机污染物并及时清除，并建立起实时、透明、直观的动态监管机制。

4）环卫设施监管：将公厕、垃圾中转站、步行道路上的果皮箱等环卫设施标注在电子地图上，同时将各类设施的属性输入数字信息系统的数据库，可以在电子地图上随时查看任意一个设施的状态；通过信息采集员和视频监控设备可以及时发现环卫设施出现的问题，并能够快速派发给相关管理、作业部门进行处理，达到对环卫设施的有效监管。

5）废物终端处置监管：在垃圾卫生填埋场、垃圾焚烧厂、粪便处理厂等废物终端处置场所安装视频信息采集设备，依靠信息传输通道，可以在指挥中心随时查看这些终端的处置情况，掌握垃圾的日产生量、日处理量以及日清运率等实时数据信息，通过数字信息管理系统进行统筹调度，实现在线监管、远程监控。

6）统计分析查询及输出打印功能：环卫设施的统计分析由设计系统中的统计模块完成，用户可以在不懂得复杂的SQL数据库查询语句句法的情况下，通过人机交互界面，完成复杂的环卫设施统计。例如统计在某一区划中的公厕等级为1级和2级并且建筑总面积＞50m2的公厕座数，同时通过系统将输出的所有结果以报表形式输出打印。

7）三维地图：提供对三维地图的浏览，任意的放大、缩小，任意区域的漫游，地图距测，图层控制等功能。图6为公厕分布图，图7为公厕三维模型效果图。

图6 公厕分布图

图7 公厕三维模型效果图

3 结束语

城市环卫设施三维管理信息系统的建立，使管理者彻底摆脱繁重的手工操作，利用信息系统技术辅助管理和进行决策分析、环境规划等，提高工作的科学化、规范化水平，高效利用各种信息，保证资料的完备性、实时性，提高查询的速度，促进信息共享。本系统在城市信息化管理中具有广阔的应用空间。

［1］林岚岚，杨硕.告别垃圾污染时代—真空垃圾收集系统［J］.建筑知识，2004（4）：27－29.

［2］李定龙，王凯全，陆华兴，等.城市环境卫生信息数据库管理系统设计［J］.环境卫生工程，2003，3（2）：35－37.

［3］陈启军.环卫设施信息管理系统研究与设计［J］.计算机应用，1997，11（17）：21－23.

［4］常小萍.计算机在环卫信息管理方面的应用［J］.环境卫生工程，2000（1）：32－34.

［5］韦芸，徐慧剑，章剑林.基于WebGIS技术的物流系统研究与开发［J］.计算机与现代化，2006（7）：17－20.

［6］上海市市容环境卫生信息中心.CJ－T171－2002城市环境卫生设施属性数据采集表及数据库结构［S］.北京：中国标准出版社，2003.