基于广播电视网络的桥涵积水预警系统的研究

罗雪莲

（山东广电网络有限公司胶州分公司，山东 胶州 266300）

0 引 言

近年来，各地广电网络有限公司纷纷参与到智慧城市的建设中。智慧城市建设也从原来的一线二线城市逐渐延伸到三四线城市[1]。智慧城市建设体现在方方面面，桥涵积水预警系统就是最近一两年各地市政部门开始建设的智慧城市的重要组成部分，这套系统对于保障人们的生命财产安全尤为重要。

1 有线电视网络建设智慧城市的优势

1.1 政治优势

政府宣传通常采用传统媒体即广播电视方式，尽管新媒体对其有一定影响，但广电网络在媒体中的地位依旧重要。在智慧城市建设过程中，对于广电网络更科学有效的使用，可以推进智慧城市建设，也有利于广播电视稳定持续发展[2]。

1.2 物理网络优势

信息传输网络是智慧城市建设的基本前提。智慧城市建设首先要求网络覆盖面广，能够覆盖到所有区域信息，其次是保证容量与充足的带宽，保证信息和数据传输量足够[3]。以专业视频传输为基础建设的有线电视网最显著的特征就是传输容量大，特别是接入网、分配网，在该领域有“高速路最终1公里”的美称，容量与带宽的优势尤为显著。因此，广播电视网络能够很好地满足智慧城市建设过程信息采集和传输对网络容量的要求，同时能够保证数据安全[4]。

1.3 网络成本优势

智慧城市建设点多、线长、面广，持续时间长，是系统性和综合性都很强的工程。信息采集以及网络层和感知层建设工作量较大，若对已有网络采取网络新建方式进行扩展，必然需要投入大规模资金。有线电视网络的改造工程已经历经很长时间，尤其是实现数字化之后，闲置的传输资源依然很多，可以在智慧城市建设中更好地使用，这样，智慧城市建设的投资规模就能得到有效控制[5]。

2 市政桥涵积水预警系统建设目标

智慧市政是智慧城市建设最重要的一个组成部分，基于广电专网实现的城市市政桥涵积水预警系统是智慧市政的一个子系统。

桥涵积水预警系统能够在暴雨等恶劣天气条件下自动启动工作，对城市内低洼道路积水情况进行实时的监测，及时准确地将桥涵积水水位信息实时显示在桥涵两侧的显示屏上，提醒过往车辆和行人注意，避免误入发生安全事故，水位下降后系统自动进入待机状态。

将桥涵积水预警系统应用到市政管理，有利于掌握城区整体内涝和排水等情况，进而提升管理效率和管理水平。市政、交通管理部门应用此系统后，可掌握路段实时情况，并借助微信、广播、电视等方式给人们提供出行指南，避免出行人员或车辆在深水区行驶导致生命或财产受到威胁。

3 市政桥涵积水预警系统介绍

城市桥涵积水预警系统主要包括水位数据采集（水位计）、主控制器、LED显示屏、广电专线光终端（ONU）、市政控制中心系统以及微立方云平台等。

系统基于面向服务的架构（Service-Oriented Architecture，SOA）的一体化应用架构设计，充分应用计算机、网络及物联网等技术，以数据采集和交换、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、数据分析挖掘以及信息展示等技术为手段，全面建设业务流程灵活、数据联系明确、应用接口开放、运行管理严密、技术手段先进的智慧市政信息化系统，运维人员可以在大屏幕上通过GIS地图系统实时查看监测点的数据信息。

建设部门在立交桥涵洞设立监测点，使用水位计对积水深度等参数进行实时监测，并通过广电专网将数据传输到控制中心服务器。当系统检测到积水时，主控制器会根据预先设定的警告策略开启双向车道两侧的LED显示屏，积水深度小于30 cm时显示屏为黄色文字警示，显示目前实际积水深度同时提醒车辆行人小心通过；积水深度大于30 cm时显示屏为红色文字警示，显示当前路面实际积水深度并警示车辆行人禁止通行。

当积水深度超过预警深度，控制中心大屏幕上监测点图标会根据设置变成黄色、红色等警示色，运维人员也可以通过手机直接查看监测点的信息。系统可存储监测得到的数据，制成各种报表和曲线图，方便查看历史记录。如果监测到参数出现异常，可通过云平台给指定的交通信息LED屏幕推送消息，也可借助广播、电视、手机等方式为出行人员提供出行指南，避免损失。

3.1 网络结构

整个桥涵积水预警系统的网络结构为一个标准物联网系统架构，包括感知层、网络层及应用层3层。感知层包括桥涵水位采集传感器、主控制器（网关）及LED显示大屏等；网络层依托广电专网实现数据处理、传输和交换，每个桥涵的主控制器IP和市政指挥大厅的工作站通过广电专网组成一个VPN网络，各站点光纤路由就近接入广电城域网光纤交接箱，组成光纤专用网；应用层由应用管理服务器、数据库服务器、数据分发服务器及软件平台组成。

3.2 数据采集系统

数据采集系统的数据传输使用广电光纤专线网，将所有桥涵积水数据信息传输到市政控制中心机房。水位采集器（水位计）通过RS-485接口将水位数据传输至主控制器；主控制器通过以太网接口与ONU连接，将水位数据通过广电专网上传到云服务平台，再分发到控制中心应用平台进行数据存储、处理、推送及展示等；主控制器通过RS-485控制LED屏的启、断及信息显示；主控制器对收到的水位数据进行判断分析，若数据超过预设预警阈值，则将相应的警示信息发送至LED屏进行显示，方便过往车辆及行人及时获得桥涵积水路况信息。

每个桥涵内安装双向两套水位采集节点，选择洞内最低处安装；安装一套主控制器；桥涵两端各安装一个LED屏，安装于桥涵入口中间引导带内或道路两侧过往车辆及行人易于看到的位置。水位采集节点、主控器及LED屏的位置分布如图1所示。

图1 水位采集节点、主控器、LED屏位置图

3.3 控制中心系统

控制中心系统由物联网数据分发服务器、系统数据存储服务器、应用管理服务器及系统软件平台组成，实现桥涵水位数据汇集、预警阈值设置、数据分析、预警、预警信息产生工单、自动发布预警信息至LED大屏和微信公众号以及预警工单处理等功能。预警信息可自动生成数字城管案件工单并下发到相关单位进行处置。控制系统能够直接向业务人员手机端、微信公众服务号以及政府对外公共平台等发送预警信息，方便公众及时获得桥涵积水路况信息，同时提供相应的Restful API接口供其他业务系统调用。

4 市政桥涵积水预警系统创新点

桥涵积水预警系统的数据远程传输通过广电专网实现，数据传输更加安全、可靠；系统数据存储使用区块链技术，实现了数据的分布式存储，可以对过程数据（如水位数据、警示数据、气象数据、维护工单等）进行存证，保证数据的全程可追溯和不可篡改；系统的数据分析功能可以实时分析水位数据、比对阈值、生成预警信息，可对数据进行数据挖掘，包括同比和环比分析，桥涵水位曲线变化情况以及与气象数据的相关性分析等；系统实现了对LED屏的充分利用，包括积水状况、气象、路况及公益宣传等信息的展示；系统可以提供对接市政微信公众服务号、数字城管服务平台等政府对外服务平台的接口，推送桥涵积水、路况等信息。

5 结 语

桥涵积水预警系统是山东广电网络有限公司胶州分公司参与智慧城市建设的试点项目，试运行测试良好。下一步将加强与政府部门的联系，为未来进一步参与智慧城市建设积累经验和人才。

智慧城市建设工程项目具有长期性和系统性特征。广电网络是传统媒体的主要构成，在智慧城市建设过程中将充分发挥自身优势，以最快的速度精准定位、积极参与智慧城市建设与运营，完成建设与盈利方式的规划，保证利益方实现共赢，进而确保智慧城市建设持续健康发展。