基于物联网技术的排水管网监控管理系统

何智华，甘庆华（中国四联仪器仪表集团有限公司，重庆　400700）

基于物联网技术的排水管网监控管理系统

何智华，甘庆华
（中国四联仪器仪表集团有限公司，重庆400700）

摘要：基于物联网技术对排水管网监控系统进行了研究。先进行了总体设计，再对对系统的技术方案进行了详细的分析，最后实现了相关的功能，经过实践检验有一定的实用价值。

关键字：物联网；排水管网监控；信息系统

1　引言

随着科技的进步和时代的发展，我国城市化进程的不断加快，城市排水管网建设也有了较大的发展，但是随着而来的排水管网的管理问题也日渐增多，尤其近年来暴雨频发，我国己有连续多个城市出现内涝的问题，这对城市排水管网的升级改造、防汛应急抢险、日常养护维修管理提出了更为迫切的信息化管理要求。

将物联网技术应用在排水管网监测是目前较为热门的研究方向，国外对于这方面的研究成果主要体现在物联网底层的传感器上面。随着近年来模型技术、GIS技术以及物联网技术等的发展，将管网模型和GIS以及物联网技术整合在一起的应用是目前比较新的信息化管网建设方向。2013年，住房和城乡建设部提出了全面物联的“智慧城市”概念，将物联网技术与GIS技术和SWMM模型等水动力模型相结合将会成为智慧管网建设的新趋势。基于物联网技术的排水管网监控管理系统的研究具有重大意义。

2　需求分析及总体设计

2.1需求分析

排水设施管理处对排水管网信息管理系统的建设要求主要有以下几点:

（1）系统需采集不同点位的液位、流量、流速、雨量等管网信启、，并实现信自、数据的动态更新显示。

（2）系统实现监测数据管理、报表统计、数据分析、应急决策支持等功能，并能通过与集合了3D技术和SWMM技术的下穿隧道积水模拟系统的集成，实现对街下穿隧道暴雨时积水情况的模拟预警。

（3）系统需支持用户自定义的报警规则，如液位、流速、流量等闺值，并能够将报警数据推送至已有管网GIS平台，同时需具备用户接警管理的功能。

（4）系统功能需通过网页展示，同时要求系统访问便捷、维护方便，需支持多种移动设备如手机、Ipad等的访问。

2.2总体设计

2.2.1管网数据采集方案设计

为了监控排水管网运行状态，需要采集管网运行时的各项数据指标，排水管网的主要数据指标有:水管管径、下水井井深、管道内液位高度、污水管道内流速、污水管道内流量。同时为了实现系统雨、洪预警功能，还需采集雨量数据，建立雨量与管网内部液位数据关系。管网数据采集方案选用物联网实现，底层的感知层是各类水信自、传感器，中间的网络层考虑了地下管网的复杂地理环境，选取GPRS尤线传输方案，而最终的应用层就是本文的排水管网信自、管理系统，将采集到的管网数据处理分析，为排水设施管理处等管理部门提供管网建设的决策依据。

2.2.2GIS和下穿隧道积水模拟系统的接口设计

设计的排水管网信息管理系统为管网已有GIS平台和下穿隧道积水模拟系统提供数据接口，在系统的信息集成平台中实现对下穿隧道积水模拟系统的接口，系统与管网GIS平台的通信采用报警服务集成平台和通讯服务器实现。下穿隧道积水模拟系统由下穿隧道3D仿真模型和SWMM暴雨洪水管理模型结合实现，该系统是以成都市羊市街下穿隧道为原型设计，可以根据羊市街雨量站监测的雨量数据，结合SWMM模型计算得出下穿隧道积水情况。由于该系统己经开发完成，所以本文设计的排水管网信息管理系统需提供接口与之集成。本文的接口设计采用ApacheCamel+ActiveMQ实现。

3　系统实现

3.1实时监测

系统的实时监测菜单需具备管网状态监测和站点状态监测功能，以管网状态监测功能为例进行验证说明，管网状态监测功能需显示管网中各个站点在距离当前时一刻4个小时以内的最新的实时数据，如果站点在超过4个小时内都没有收到数据则不在此页显示，该功能是用来体现管网整体的最新工作状态，同时还要求数据可以根据用户设制的报警颜色级别区分显示。点击实时监测，在弹出的下拉菜单中选择管网状态监测，进入管网状态监测界面，可以看一出系统成功的实现了对管网状态的监测。

3.2数据管理

数据查询主要分为以下六个子模块:逐条审核、批量审核。由于篇幅所限，验证测试。实时数据、原始数据、历史数据、报警数据、选取实时数据、原始数据和逐条审核功能进行验证测试。

3.3接警管理

接警管理功能中包括警情列表、警情处理和警情结果，三个子功能项目，该功能主要实现对异常情况的报警和接警功能，是为了方便排水设施管理处人员处理管网险情而做的设计。其中警情列表功能需实现查询当前时间内的警报情况，同时还可以新增警报:警情处理功能可以使用户查看当前警情处理的状态;警情结果则应查询到最终警情处理的结果。

3.4数据报表

数据报表模块主要分为以下几个子模块:日报表，周报表，月报表，季报表，年报表。以日报表功能为例进行功能验证，日报表功能需分析当前站点一天内的数据。得出一天内数据的最大值、最小值、均值，同时对数据和分析结果提供导出功能。

3.5数据分析

数据分析模块主要分为以下几个子模块:单站多参，多站单参，趋势分析，环比分析，因子K线图。以单站多参功能为例进行功能验证。单站多参功能需显示一个站点的若干因子在一个时间段内的原始数据的曲线变动情况，通过该功能可以洋细分析、对比具体站点的各因子波动情况。

3.6报警管理

报警管理功能包括报警参数、羊市街仿真、羊市街模拟三个子菜单功项，这里选能取报警参数功能和羊市街模拟功能进行功能验证说明。

3.7系统管理

系统管理功能主要包括以下几个子功能:菜单管理，角色管理，用户管理，因子管理，站点管理，设备管理，站点因子配置。由于篇幅限制只对站点管理子功能进行验证说明。站点管理功能的实现对站点信息的管理功能，还可以新建站点，更新站点信息，包括对站点因子，站点图片进行编辑，处理，以及删除站点功能。

作者简介：何智华（1982-），男，江西抚州人，研究方向：物联网应用方面的开发工作。