基于贵州修文县城市生命线安全预警系统应用

吴丁三元,徐 果,刘雪岭

(1.贵州地理空间科技有限公司,贵州 贵阳 550018;2.贵州理工学院矿业工程学院,贵州 贵阳 550003)

0 引言

当前,方兴未艾的信息技术革命推动着城市信息化向智慧城市发展,特别是以物联网、移动通信、云计算、大数据、三网融合等为代表的新一代信息技术已渐渐渗透到城市规划、市政管理、交通、医疗、教育、环保、能源等城市管理的各个领域,影响并改变着城市生产生活方式[1-3]。由于城市生命线信息类型广泛,涉及多个城市运维部门,各自为政,对城市生命线的信息把控不足,日常运行信息沟通传递水平不高,日常运行协调难度大,安全运行和应急管理的指挥协调难度大,降低了领导决策的准确性、科学性;同时当前城市生命线行业运行分管部门多、协调头绪多、相互干扰大、隐患排查难的问题仍然存在。因此,完善和整合城市生命线信息,提高城市安全管理效率,创新运行管理机制,是当前现代化城市应急管理部门的当务之急[4-5]。为完善城市生命线多元信息的整合,共享机制,以达到统一协调城市生命线日常监测预警、应急指挥与管理的实现,达到城市生命线现代信息化综合管理的目的,本文设计构建了三位一体管理模式的基于贵州修文县城市生命线安全预警系统。

1 系统需求分析

1.1 设计思路

城市水网、电网、燃气、交通、气象等是现代城市生产和生活中重要的基础设施及组成部分,是现代化城市工业生产、商业发展、居民生活的重要保障[6]。系统设计是以全面、准确、实时动态的城市水网、电网、燃气、交通、气象等监测数据为基础,处理以监测数据、管网、地形为核心的空间信息以及其相关信息的综合信息系统。采用软、硬件技术以及网络技术来改变以往的传统管理模式,使城市生命线水网、电网、燃气、交通、气象等逐渐规范化、自动化、科学化的管理,实现实时、准确、高精度地提供图形信息和属性信息监控管理[7-9]。基于贵州修文当前地理信息与管理应用的发展和需求, 构建了三位一体管理模式下的城市生命线安全预警设计构想,如图1所示。对城市水网、电网、燃气、交通、环境等城市生命线,建立完整的城市生命线工程远程监测预警系统框架,如图2所示。为城市综合管理者提供调度、实时监测、抢修等提供科学决策与依据,实现城市化管理的全信息化操作过程。

图1 城市生命线三位一体管理模式

图2 城市生命线工程远程监测预警系统框架

1.2 设计目标

系统目标满足以下几个方面:

(1)先进性与经济性相结合。利用现代信息网络及软件技术,结合成熟且性能稳定的硬件平台,设计构建多元性、安全性、完整性、经济性及实用性监测预警系统。同时结合并利用现有本地资源,提高资源的综合利用率。

(2)实用性。系统设计应充分考虑经济实用,满足要求,做到功能的完整,操作便捷,维护升级方便,性能稳定可靠。

(3)开放性与可扩展性。设计遵循B/S的设计思路,结合网络为纽带,客户机、服务器为应用框架的系统结构,达到系统具有较强的伸缩性。并以易扩容性为系统应用原则,使现有的传统文本与数字、空间信息有机结合,以交互式、可视化方式直观生动地展现,以达到智能化、易学易用的效果。同时,采用多模块化结构,保证了系统开放、扩展性,为系统未来应用更新、功能拓展保留了空间。

(4)安全保密性。系统设计要求具有数据的安全和保密性,具有分级管理、数据加密等安全保密机制。

(5)标准化和规范化。信息字段定义应完整统一,严格执行国家行业标准和规范,并结合考虑现有资源信息的转换与融合。

2 系统架构

城市生命线监测预警系统以C/S 架构设计。该架构的特点就是能够对系统环境优势实现最大限度发挥,并可根据客户机端应用与服务器端应用合理分配相应任务,降低系统的硬件投入成本。系统由系统数据服务群和多用户客户端两部分组成。其中系统数据服务器群应用平台,一是从各行业子系统中采集城市生命线的监测对象实时运行信息、综合类指标信息、计划信息、监测对象基本信息、重大活动保障基本信息、预案信息、应急资源等信息。二是通过自行建立的系统数据采集终端群集直接获取、采集城市生命线的监测对象实时数据。多用户客户端可借助PC、墙面大屏等多种显示形式,实时显示、预警、预测、分析等功能,并可远程管理系统数据服务器群数据进行检索、备份、修正等管理。城市生命线监测预警系统主系统界面,如图3所示。

图3 城市生命线监测预警系统主系统界面

根据城市生命线工程监测预警系统架构,系统服务器端应用承担:(1)各行业自身采集汇聚的数据与本系统对接,并完成数据储存、压缩处理和算法;(2)完成系统客户端所需数据后台算法计算、统计分析,并发送客户端前台在线显示;(3)所有数据汇聚、冗余备份;(4)系统自身对各行业数据补充性的物联网连接设置。城市生命线监测预警系统服务器架构,如图4所示。

图4 城市生命线监测预警系统服务器架构

3 数据处理

城市生命线工程监测预警系统无论是连接行业服务器,还是自身数据采集服务器,终端最终需要大量接入设备,构成一张庞大的网络——物联网。系统包括传感器、执行、智能、人机交互等终端设备,根据城市生命线管理系统的特点,通过ZigBee、WiFi、TCP/IP 等网络与终端节点连接,最终将数据运用3G/4G/5G/Internet 连接传送至服务端。根据这一流程特点,城市生命线工程监测预警系统应用中间件总框架结构设计,如图5所示。

图5 城市生命线工程监测预警系统应用中间件总框架

4 结语

随着城市化建设的高速发展,传统的城市水网、电网、燃气、交通、环境等各自独立的监测预警方式已无法满足城市管理的需求,也无法达到现代化城市最新应急响应的管理标准。为了提高贵州省城市生命线管理的信息化水平,基于贵州修文县城市生命线安全预警系统设计并构建了全方位全天候实时感知监测、城市安全风险预警防控,“以治为主”向 “以防为主”转变的三位一体管理模式体系。该系统具有快速便捷地对城市水网、电网、燃气、交通、环境等生命线进行自动化信息采集、监测与分析、查询统计等功能,实现实时监控数据图形化显示、预警、调度等综合功能,最终实现城市生命线信息全面实时、动态、可视化管理。