基于物联网的智能防雷检测系统设计与实现

康 庄

（河南省商丘市气象局，河南商丘 476000）

随着防雷体制改革的不断深入，气象部门进一步转变观念和方式，以加强防雷安全监管为主线，对易燃易爆场所防雷安全管理进一步深化，但由于易燃易爆场所点多、面广、位置分散，为防雷安全检测和行政管理带来诸多不便[1]。防雷检测是一项纷繁复杂的安全工作，有些防雷检测企业人力物力有限，已受理的检测项目不能及时完成，在一定时间段内给被检测企业和民众带来安全隐患。在以往的检测工作中，通常是在现场检测后，由检测人员手工记录检测数据，后期再通过计算机系统录入现场检测数据，最后生成检测报告。随着物联网和无线互联技术的发展，基于物联网的智能雷电灾害防御检测系统，可以较好地提高防雷检测工作的效率[2]。通过建立“一单两库”，并集合应急、住建等部门的数据，有效解决雷电灾害防御管理协助难、碎片化问题，达到防雷检测管理一体化目标，实现防雷安全管理的信息化、规范化，为科学有序开展防雷减灾工作奠定基础。

在物联网、大数据时代下，伴随着现代工业的智能化，大量电子产品和硬件设备等投入使用，当电子产品遭受雷击或过电压后，将可能引起人员伤亡和财产损失[3]。因此，基于物联网的智能雷电灾害防御检测系统的研究，对保障设备可靠运行尤其重要。

1 系统主要研究内容

基于物联网的智能雷电灾害防御检测系统，依托物联网信息管理技术，将防雷检测对象纳入系统之中，切实提高防雷检测业务服务水平，实现防雷检测信息智能化、工作动态可视化和多源数据分析三大功能，有效推进气象信息化建设和应用。

以第三方地图平台为基础，利用图层叠加技术，将防雷安全日常管理信息与地理信息融合，实现可视化[4]。通过基本视图标识，标注被检测对象地理位置，显示被检测对象基础资料和安全监管数据，对于到期没检测或存在安全隐患限期没整改的单位，标识点将闪烁，并有智能语音提示，同时将提醒信息发送到被检测对象手机端。

系统可准确定位易燃易爆场所、学校医院等重点防雷单位及区域，通过现场检测人员上传的实时影像视频及各工作节点资料，详细了解该检测项目从开始检测，到整改及后续回访等一系列涉及防雷装置检测的工作。系统还包含后台数据管理、人员定位跟踪等模块，可实时同步各种信息，对检测状态、人员状态、工作状态的可视化监管和系统多样化数据进行分析，防雷检测更醒目、更高效，系统工作流程如图1所示。

图1 系统工作流程

系统整合执法、技术服务数据、管理时间节点等内容，利用地图坐标点的标记，通过区域划分，明确防雷安全重点单位责任人，实现防雷检测业务网格精细化管理。

2 技术方法

2.1 系统架构设计

在传统的三层架构基础上，系统采用C/S架构和B/S架构相结合开发，电脑端采用B/S架构，移动终端采用C/S 架构[5]，系统总体架构设计如图2所示。

图2 系统总体架构

系统设计主要有位置智能、账户安全、数据安全等，具体设计内容如下：

（1）位置智能。防雷检测信息在WebGis上可视化显示，业务数据协同管理，地理位置可视化，管理高效、敏捷和精确，提升防雷检测效率[6]。

（2）账户安全。系统平台支持Https协议访问，平台提供了身份验证登录系统保护账户，用户密码采用安全性极高的BCrypt＋Salt算法存储，杜绝密码原文泄漏。

（3）数据安全。一是全部数据储存在政务云数据库上，采用多副本冗余方案和数据定期备份，具有99%以上的高安全性；二是数据传输安全，经过SSL协议加密通信，防止数据窃取和篡改。

2.2 系统功能设计

系统功能设计主要包括四个功能模块，分别是系统用户权限管理模块、常规检测模块、记录审核模块、后台数据管理整合模块。如图3所示。

图3 系统功能模块

各模块主要功能如下：

（1）系统权限管理模块是系统的安全模块，主要功能是面向系统管理人员和开发人员，操作按钮和信息内容有新增模块组、编辑模块组、删除模块组、移动模块组和模块组，以及排序功能和备注信息等。

（2）常规检测模块是系统的核心模块，主要功能是工作人员进行现场检测作业时，将采集到的信息通过移动客户端（PAD）录入，智能模块加入记忆联想功能，根据历史记录进行推荐、联想，方便工作人员现场录入，还可以在系统后台后期录入（补录）。

（3）记录审核模块是系统后台审核审批模块，主要功能是校验人员对通过网络发过来的检测现场记录数据进行校准、审核，只有通过审核，才能进行检测报告的打印，否则没有打印报告的权限。

（4）后台数据管理模块是历史记录查询、整理模块，主要功能是提供历史检测数据的查询、整理和大数据计算，对当年检测数据进行整合和往年整改意见的检查，此模块也可以通过大数据批量生成检测记录，可进行打印并作为年度资料存档备案。

除以上系统功能外，系统还设计了移动客户端以浏览器访问方式，连接云服务器地址，与固定电脑端（PC）共用一套检测模块，以Html5方式开发自适应移动终端页面[7]。

2.3 系统功能实现

系统功能的实现有：查询功能（检测企业在地图上做标记）、监管分类（更加直观的企业分类）、到期预警（自动检测到期企业并提醒）、任务分派（在线工作任务分派系统）、项目监控（工作进度、项目进度、责任人进度查询管理）、定位监控（人员实时定位跟踪）、统计分析（被检测对象的数据分析）。具体内容如下：

（1）业务站 点监管标注。实 现Excel、API、PAD定位采集等快速网点标注热力图、分类、灯光图等10余种可视化方案标注属性、照片视频，多终端实时更新，同步百万级数据编辑管理，千万级数据秒级渲染[8]。

（2）业务片区划分。实现手动可选沿路画区海量位置，数据自动分区、合并、拆分、咬合，无缝隙，无重叠，并可自动载入行政区划图。

（3）业务监控提醒。实现项目不达标预警提醒，业务状态变更预警时间到期提醒，新增或删除数据预警提醒，PAD+PC多终端实时监测业务变化情况提醒。

（4）实时轨迹监控。实现人员车辆实时定位、电子区域提醒、轨迹数据自动纠偏、历史轨迹查询分析。

（5）业务动态发布。实现检测记录、问题隐患、日志报告等各种业务动态图文随时发布，上报动态模板，自定义扩展，统计分析人员轨迹。

（6）业务数据分析。实现格网分析、智能分区、聚类分析、插值分析、周边搜索、等时圈分析、地理编码、地理逆编码等，互联网+PAD端与PC端数据互联共享。

3 系统应用效益及推广价值

针对防雷安全检测业务需求，提高防雷业务管理质量和效益，充分发挥物联网管理技术优势，运用WebGIS、地图大数据、云端技术等研发智能防雷检测系统，实现防雷业务网格精细化管理，防雷检测业务工作效率明显提高，防雷设施日常监管和检测力度进一步提升[9]。

2018年以来，系统投入业务使用，并在河南省商丘六县两区一市范围内进行了实际应用，共有500多家单位纳入平台管理，系统应用以后，受到了高度评价，获得了显著的社会效益和经济效益，经粗略计算，2018—2021年产生直接经济效益约3 000多万元。结果表明，防雷监管部门针对商丘防雷业务的工作效率得到了较大提升，单项防雷检测项目成本降低，实现了防患于未然，达到了减少事故发生的目的。

气象部门在与住建部门、安检部门进行联合执法、联合监管的过程中，以智能防雷检测系统数据为依托，检测数据多部门共享，为部门合作提供了有力保障。在涉及防雷安全场所的监管中，做到数据共享，监管人、监管对象实时了解防雷安全基本情况信息，实现了防雷整体业务公开、公正。

系统具有良好的推广价值，目前该系统已在河南省内外推广应用，省外有西藏自治区那曲市的相关单位，省内有商丘市、郑州市、许昌市、信阳市、濮阳市、周口市、驻马店市、新蔡县、鹿邑县、永城市、柘城县、睢县、民权县、宁陵县、夏邑县、虞城县、睢阳区和梁园区等地的有关单位。

4 结语

基于WebGIS、物联网管理、移动通信等技术，采用C/S架构和B/S 架构设计，借助大数据和云计算分析，开发了全国通用的智能防雷检测系统。系统具有良好的推广价值，在河南省、西藏自治区等多个单位的业务应用，产生了显著的社会效益和经济效益。在实际工作中系统功能完整性及稳定性还存在一些不足，需要在今后的应用中不断修改完善。