井下排水智能控制系統的設計探討

金朝陽

摘要：檢查井是城市排水系統重要組成部分，其數量大、分布范圍廣。檢查井井蓋多位于城市馬路路面上，其破損、缺失后形成的馬路“陷阱”是不可忽視的城市安全隱患。近年來“奪命”井蓋事件頻繁發生，引起社會各方面的廣泛關注。本研究綜合應用物聯網技術和計算機技術，建設了城市排水智能井蓋監管系統，加強對城市排水井蓋監督管理，進而實現井蓋問題報警及時、定位準確、處理迅速。

關鍵詞：城市排水；智能井蓋；監管系統

1城市排水智能井蓋監管系統系統概述

城市排水智能井蓋監管系統主要由物聯網監測設備、信息監管中心和移動端三部分組成，信息傳輸主要依靠移動網絡、Internet網絡等進行。通過物聯網監測設備對井蓋狀態信息進行采集，實時監測每個井蓋狀態，并通過監管平臺顯示井蓋屬性、狀態、故障處理等信息。當物聯網監測設備發現井蓋丟失、破損情況時，將井蓋信息上傳到監管平臺，管理人員可以通過監管平臺第一時間了解到井蓋事故信息，同時將事故信息發送到移動終端，以便于現場人員及時對事故進行定位處理。

2城市排水智能井蓋監管系統模塊設計

2.1物聯網監測設備

自主研發井蓋監測設備，該設備采用分體式設計，包括觸發器和集控器兩部分。觸發器安裝在井蓋下面，包括多個觸頭、彈性機構和觸發器本體；集控器安裝在檢查井蓋外部，一個集控器可以管理100～200個觸發器。觸發器與井蓋外部的集控器采用無線通訊連接。當井蓋處于正常位置時，觸發器觸頭被井蓋壓迫成一定角度。井蓋一旦傾斜或移開，就會有至少一個觸頭在彈性機構的作用下彈起，由觸發器本體檢測到傾斜角度的變化，判斷出井蓋的狀態，并將狀態通過內置的無線模塊發送出去，由井蓋外部集控器接收處理后，向監管系統發送報警信號。監測設備間的信息傳輸采用無線方式，方便設備安裝，施工時只需把設備固定適宜方位即可，裝置方位靈敏，節省成本。無線傳輸網絡增強了設備抗雷擊性能。采用觸發器與集控器分體式的設計，獨立性好，同時應用無線傳輸和低功耗技術解決了供電問題。因此便于井蓋監測設備大面積的安裝部署，有很好的應用性和推廣性。

2.2信息監管中心

2.2.1數據庫設計

數據庫設計分為空間數據庫設計和業務數據庫設計兩部分。空間數據庫設計依托ArcSDE空間數據管理技術，集中管理已有的雨水管線數據、污水管線數據，并通過地圖服務發布為信息監管中心、移動端提供使用訪問。業務數據庫是服務于井蓋管理調度流程實現、井蓋報警監控、案件上報與管理、日常考勤、日常辦公等功能。該數據庫主要依托Oracle數據庫管理，實現同時多終端（桌面瀏覽器、巡檢手機APP）并發服務，實現數據審核和數據備份操作，保證系統數據安全穩定且與外業數據相一致。井蓋監控觸發器和集控器圖形數據、屬性數據均被存入業務數據庫中統一管理。同時，業務數據庫能夠錄入新的監測設備，并可以在數據庫中將監測設備與井蓋空間對象建立對應關系等。

2.2.2信息監管平臺

信息監管平臺是在井蓋物聯網監測設備與數據庫建設的基礎上，為用戶提供井蓋事故及時發現和維護管理的平臺。通過該平臺可以快速接收、方便查詢上報的井蓋報警信息，及時發現井蓋的安全隱患并分派處理，強化井蓋管理工作。平臺主要模塊及功能如下：（1）井蓋監控：對已安裝觸發器的井蓋進行實時監控，實時上傳的觸發器數據包括離線井蓋個數顯示、施工打開井蓋的個數顯示和報警井蓋個數顯示。（2）查詢定位：根據地理要素數據庫提供的特征要素信息，系統通過屬性信息查詢實體要素的空間信息，再利用空間信息進行準確的地圖定位。包括點擊查詢、區域查詢、交叉口查詢、道路名查詢等。（3）視圖操作：包括全圖顯示，矩形放大，矩形縮小，前一視圖，后一視圖，地圖漫游，清空臨時圖層，面積測量，距離測量，圖層控制，比例尺縮放，動態標注，鷹眼顯示，地圖濾鏡等便于用戶對地圖進行操作。（4）巡檢監控：外業工作人員通過手機端將井蓋事故情況上報至此模塊，可以通過平臺查看所有的上報信息；也可以進行將事故處理任務通過該平臺下發到移動端，巡檢人員通過移動端接收任務，進行事故處理。（5）信息維護：可以對觸發器，集控器進行添加、編輯、刪除和查詢等操作，主要信息包括設備編號、物探點號、坐標X軸、坐標Y軸、設備壽命和電池壽命。

2.3移動端開發

城市排水智能井蓋監管系統移動端開發綜合考慮了排水管網日常巡檢工作需求，開發移動巡檢APP，并安裝在多臺智能手機上，組成移動端系統網。排水系統巡檢員可隨身攜帶智能手機，通過移動通信網絡連接到信息監管平臺，實現排水井蓋報警接收、處理、反饋，現場案件上報、接單、上下班考勤等功能。移動端系統功能模塊如下：（1）我的任務：接收來自信息監管平臺指派的案件信息，并完成對接收到信息的確認、反饋等操作。（2）井蓋報警：接收來自信息監管平臺推送的井蓋打開報警信息，并完成井蓋報警信息的確認、反饋、處理等操作。（3）案件上報：巡查人員對管理區域內發現的各類問題情況進行上報或者用戶根據巡查過程中所發現的問題的處理結果進行上報。上報工作操作步驟包括：發現問題拍照、輸入案件所在位置信息、輸入案件相關描述、案件上報。（4）系統設置：包括數據同步、服務設置、上報記錄、開啟震動、加載管線等5個功能設置模塊。其中數據同步功能保證了服務器中信息配置與手機端的保持一致；移動端APP安裝完成后已經默認配置完整，除服務器端IP地址或端口發生變更，一般情況下不要修改默認配置；通過上報記錄功能可查看最近一周的案件上報記錄。

3結語

綜上所述，城市排水智能井蓋監管系統經過科研論證、系統設計、功能開發、測試使用等階段，實現了實時掌握排水井蓋狀態、及時發現“問題井蓋”、快速定位分析，直接派單處理等功能，并先后在多個城市得到應用，取得良好效果。

參考文獻：

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（作者單位：天津市排水管理處）