基于物聯網技術的防汛搶險綜合管理云平臺設計與研究

劉雪芹 梁云輝 梁 甜 胡彥明

近年來，隨著物聯網技術的飛速發展和國務院公布的國家戰略規劃《中國制造2025》，在“互聯網+”的理念下推動互聯網由消費領域向生產領域拓展，如何利用互聯網技術、物聯網技術、云計算以及大數據等技術，進一步提高水利信息化建設水平成為新的研究方向和發展目標。基于物聯網技術的防汛搶險綜合管理云平臺正是在國家大力推進物聯網建設和“智能制造2025”的背景下，進一步提升江蘇省防汛防旱搶險中心的信息化水平和規劃的前瞻性，提升中心防汛防旱搶險的應急水平，對中心的物資、設備和人員進行科學和高效智能化管理而確立的。

一、現狀背景

在防汛防旱工作管理中，物資儲備是保障防洪防汛安全的基本條件。防汛物資和搶險設備是防汛搶險的重要物質基礎，防汛物資的及時有效供應與搶險設備的迅速高效聯動，直接影響著防汛搶險的成敗，倉儲管理工作在防洪防汛物資管理中具有特殊地位，是提高防汛物資管理工作的精確性與效能的重點。

由于洪澇等自然災害具有一定隨機性，很多時候無法預測，因此對于防汛物資進行及時、精準、合理調配和使用非常重要。傳統的物資、設備和人員管理采用紙張或計算機記錄存儲，會出現物資與臺賬不符、保養信息不清、人員安排混亂的情況，因此需對防汛物資、搶險設備及人員進行科學高效的管理，以適應防洪防汛工作的需求。

二、設計思路

江蘇省防汛防旱搶險中心綜合管理云平臺是利用物聯網技術對防汛物資、搶險設備及人員進行管理，為每一件物資貼上RFID（射頻識別技術）電子標簽，利用RFID 讀寫器與電子標簽通信進行信息的錄入、識別，通過網絡傳輸到服務器綜合管理平臺。在綜合管理平臺上對采集的信息進行處理，對物資的驗收入庫、保管保養、質量檢查、及時補充、倉庫盤點、物資出庫等環節進行信息化管理，實現防汛物資的科學管理和高效利用。系統平臺設計為4 層架構，分別對應為：

私有云層：面對管理者與決策者的應用系統，主要包括日常工作數據匯總、數據分析與報表、與其他業務或信息系統的交互與集成等。

系統管理層：銜接應用系統與底層硬件設備的中間層，主要用于解析業務系統任務目標，向設備發送工作指令，接收與緩存基礎數據，執行結果的數據解析，向業務系統反饋任務結果等。

采集與交互層：主要是指硬件設備及相關的數據傳輸通道，是將日常作業行為轉換為系統所需數據的信息采集平臺，以及與之相關的作業指引、操作邏輯控制等。

作業層：主要是指日常工作的各項內容，以上幾層信息系統是將物理層的各項作業轉換為決策層所需掌握的關鍵數據。

綜合管理平臺設計遵循開放的標準，并便于用戶要求功能擴展，包括功能和軟件的升級。在系統操作上具有良好的用戶體驗，方便用戶操作。

三、綜合管理平臺系統架構

物聯網涵蓋了信息化、網絡化、智能化和數字化等現代化技術，可以歸納為全面感知、可靠傳送、智能處理，主要劃分為三個層次：感知層、網絡層和應用層。基于物聯網的綜合管理云平臺利用智能傳感器和智能設備、物聯網技術、云計算技術以及智慧物流技術，通過智能傳感器對搶險中心所有倉庫環境信息、設備存儲數據進行收集、分析和研判，通過有線或無線網絡將信息上傳至監控指揮中心應用層，對數據信息實時監控，進行計劃制定和調度作業，科學合理安排日常保養維修工作，全面提升搶險中心的信息化水平和服務響應能力。

1.總體架構

在監控指揮中心部署數據服務器和應用服務器，架構搶險中心私有云，設備倉庫、維修倉庫通過部署無線網絡環境，將各個倉庫中的所有物聯網設備接入私有云中，將收集的各個倉庫數據實時傳輸到信息數據中心的服務器上。系統總體架構見圖1。

圖1 系統總體架構圖

倉儲管理中心實時查看各個倉庫設備情況，通過大屏將數據實時展示，全局掌握所有關鍵數據，作為分析研判調度的重要參考；倉儲管理中心和維修中心管理人員通過PC 客戶端可以遠程控制各個倉庫的所有物聯網智能設備（如通風、照明、視頻系統等），同時實時查看對應業務范圍的所有數據，并產生精確的報表統計。巡檢工作人員通過4G 手持智能終端，將巡檢設備的情況及時上報到中心云平臺，監控指揮中心即刻調取數據，查看巡檢記錄和工作匯報。

2.系統功能

綜合管理平臺主要由人員管理、任務管理、設備物資管理和倉儲管理等功能模塊組成，與江蘇省水利地理信息共享平臺進行融合，充分利用該平臺豐富的地理信息、水情信息、氣象信息等資源，提高防汛搶險決策支撐能力。同時將視頻監控和安全監測系統進行整合，使用統一的系統界面、用戶系統和接口規范。

（1）人員管理：人員管理模塊主要對人員檔案進行管理，對人員各項專業能力進行評判，按照防汛搶險預案布置搶險任務分組，實現人員統一調配。

（2）任務管理：任務管理模塊主要實現防汛搶險任務流程化管理，包括任務創建、設定方案、領導審核、物資與人員準備、任務分配等功能，人員調動、集合、撤回通過系統自動產生，發出短信通知相關人員，人員接受信息后進行操作確認，任務地點位置信息通過調用GIS 地圖查詢。

（3）設備物資管理：創建物資、設備定義，包括名稱、規格、技術參數、存儲形式、保管要求、操作維修手冊等；設備和物資組合設置，將需要使用的設備、物資進行預配置，在調用時自動按配套設備添加到出庫單據中；設備檔案，查看設備基本信息和維修、測試、運行詳細記錄；設備運行測試和維修保養計劃、記錄管理等。

（4）倉儲管理：倉庫定義、編輯，制定責任人、管理員，設置庫位，打印庫位管理標簽；配置倉庫平面圖和安全監測傳感器標記，在平面圖上動態顯示倉庫安全監測數據；倉庫物資庫存、倉位明細記錄，倉庫管理操作的流水記錄，搜索查詢；驗收、入庫、檢查、出庫、報廢流程的控制管理，系統生成打印單據等。

倉儲管理實現基于RFID 技術的出入庫管理和智能化管理功能，設備物資倉儲管理功能見圖2。

圖2 設備物資倉儲管理功能圖

四、RFID 和物聯網技術在綜合管理平臺建設中的優勢

RFID 是通過射頻信號完成對物品的識別和追蹤的一種技術，是目前最成熟可靠的標識與信息采集手段。通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無需人工干預，操作快捷方便，可應用于各種惡劣環境。

物聯網技術通過各種智能傳感器實時感知環境信息，實現倉庫安全監控；通過防汛車輛安裝的GPS 裝置及人員手持智能終端，實時監測車輛和人員位置、軌跡，并且在GIS 地圖上疊加雨情、水情、搶險作業點分布、設備位置和狀態，實現了人與人、人與物、物與物三者之間的交流和高度融合。

五、結語

以物聯網為核心的新技術革命突飛猛進，各行各業利用人工智能產品通過互聯網平臺以及大數據的分析和整合，讓物聯網與傳統作業進行深度融合，創造新的發展形態。基于物聯網的防汛搶險綜合管理云平臺具有領先的技術與架構，是一種全新的管理方式，具備廣泛開放性和數據訪問能力，使應急處置規范化、防汛搶險專業化，實現對物資、設備和人員更加精準、高效的管理，進一步提高了防御洪澇災害的能力■