基于物聯網技術的排水管網監控管理系統

何智華，甘慶華（中國四聯儀器儀表集團有限公司，重慶　400700）

基于物聯網技術的排水管網監控管理系統

何智華，甘慶華
（中國四聯儀器儀表集團有限公司，重慶400700）

摘要：基于物聯網技術對排水管網監控系統進行了研究。先進行了總體設計，再對對系統的技術方案進行了詳細的分析，最后實現了相關的功能，經過實踐檢驗有一定的實用價值。

關鍵字：物聯網；排水管網監控；信息系統

1　引言

隨著科技的進步和時代的發展，我國城市化進程的不斷加快，城市排水管網建設也有了較大的發展，但是隨著而來的排水管網的管理問題也日漸增多，尤其近年來暴雨頻發，我國己有連續多個城市出現內澇的問題，這對城市排水管網的升級改造、防汛應急搶險、日常養護維修管理提出了更為迫切的信息化管理要求。

將物聯網技術應用在排水管網監測是目前較為熱門的研究方向，國外對于這方面的研究成果主要體現在物聯網底層的傳感器上面。隨著近年來模型技術、GIS技術以及物聯網技術等的發展，將管網模型和GIS以及物聯網技術整合在一起的應用是目前比較新的信息化管網建設方向。2013年，住房和城鄉建設部提出了全面物聯的“智慧城市”概念，將物聯網技術與GIS技術和SWMM模型等水動力模型相結合將會成為智慧管網建設的新趨勢。基于物聯網技術的排水管網監控管理系統的研究具有重大意義。

2　需求分析及總體設計

2.1需求分析

排水設施管理處對排水管網信息管理系統的建設要求主要有以下幾點:

（1）系統需采集不同點位的液位、流量、流速、雨量等管網信啟、，并實現信自、數據的動態更新顯示。

（2）系統實現監測數據管理、報表統計、數據分析、應急決策支持等功能，并能通過與集合了3D技術和SWMM技術的下穿隧道積水模擬系統的集成，實現對街下穿隧道暴雨時積水情況的模擬預警。

（3）系統需支持用戶自定義的報警規則，如液位、流速、流量等閨值，并能夠將報警數據推送至已有管網GIS平臺，同時需具備用戶接警管理的功能。

（4）系統功能需通過網頁展示，同時要求系統訪問便捷、維護方便，需支持多種移動設備如手機、Ipad等的訪問。

2.2總體設計

2.2.1管網數據采集方案設計

為了監控排水管網運行狀態，需要采集管網運行時的各項數據指標，排水管網的主要數據指標有:水管管徑、下水井井深、管道內液位高度、污水管道內流速、污水管道內流量。同時為了實現系統雨、洪預警功能，還需采集雨量數據，建立雨量與管網內部液位數據關系。管網數據采集方案選用物聯網實現，底層的感知層是各類水信自、傳感器，中間的網絡層考慮了地下管網的復雜地理環境，選取GPRS尤線傳輸方案，而最終的應用層就是本文的排水管網信自、管理系統，將采集到的管網數據處理分析，為排水設施管理處等管理部門提供管網建設的決策依據。

2.2.2GIS和下穿隧道積水模擬系統的接口設計

設計的排水管網信息管理系統為管網已有GIS平臺和下穿隧道積水模擬系統提供數據接口，在系統的信息集成平臺中實現對下穿隧道積水模擬系統的接口，系統與管網GIS平臺的通信采用報警服務集成平臺和通訊服務器實現。下穿隧道積水模擬系統由下穿隧道3D仿真模型和SWMM暴雨洪水管理模型結合實現，該系統是以成都市羊市街下穿隧道為原型設計，可以根據羊市街雨量站監測的雨量數據，結合SWMM模型計算得出下穿隧道積水情況。由于該系統己經開發完成，所以本文設計的排水管網信息管理系統需提供接口與之集成。本文的接口設計采用ApacheCamel+ActiveMQ實現。

3　系統實現

3.1實時監測

系統的實時監測菜單需具備管網狀態監測和站點狀態監測功能，以管網狀態監測功能為例進行驗證說明，管網狀態監測功能需顯示管網中各個站點在距離當前時一刻4個小時以內的最新的實時數據，如果站點在超過4個小時內都沒有收到數據則不在此頁顯示，該功能是用來體現管網整體的最新工作狀態，同時還要求數據可以根據用戶設制的報警顏色級別區分顯示。點擊實時監測，在彈出的下拉菜單中選擇管網狀態監測，進入管網狀態監測界面，可以看一出系統成功的實現了對管網狀態的監測。

3.2數據管理

數據查詢主要分為以下六個子模塊:逐條審核、批量審核。由于篇幅所限，驗證測試。實時數據、原始數據、歷史數據、報警數據、選取實時數據、原始數據和逐條審核功能進行驗證測試。

3.3接警管理

接警管理功能中包括警情列表、警情處理和警情結果，三個子功能項目，該功能主要實現對異常情況的報警和接警功能，是為了方便排水設施管理處人員處理管網險情而做的設計。其中警情列表功能需實現查詢當前時間內的警報情況，同時還可以新增警報:警情處理功能可以使用戶查看當前警情處理的狀態;警情結果則應查詢到最終警情處理的結果。

3.4數據報表

數據報表模塊主要分為以下幾個子模塊:日報表，周報表，月報表，季報表，年報表。以日報表功能為例進行功能驗證，日報表功能需分析當前站點一天內的數據。得出一天內數據的最大值、最小值、均值，同時對數據和分析結果提供導出功能。

3.5數據分析

數據分析模塊主要分為以下幾個子模塊:單站多參，多站單參，趨勢分析，環比分析，因子K線圖。以單站多參功能為例進行功能驗證。單站多參功能需顯示一個站點的若干因子在一個時間段內的原始數據的曲線變動情況，通過該功能可以洋細分析、對比具體站點的各因子波動情況。

3.6報警管理

報警管理功能包括報警參數、羊市街仿真、羊市街模擬三個子菜單功項，這里選能取報警參數功能和羊市街模擬功能進行功能驗證說明。

3.7系統管理

系統管理功能主要包括以下幾個子功能:菜單管理，角色管理，用戶管理，因子管理，站點管理，設備管理，站點因子配置。由于篇幅限制只對站點管理子功能進行驗證說明。站點管理功能的實現對站點信息的管理功能，還可以新建站點，更新站點信息，包括對站點因子，站點圖片進行編輯，處理，以及刪除站點功能。

作者簡介：何智華（1982-），男，江西撫州人，研究方向：物聯網應用方面的開發工作。