基于物聯網的智能防雷檢測系統設計與實現

康 莊

（河南省商丘市氣象局，河南商丘 476000）

隨著防雷體制改革的不斷深入，氣象部門進一步轉變觀念和方式，以加強防雷安全監管為主線，對易燃易爆場所防雷安全管理進一步深化，但由于易燃易爆場所點多、面廣、位置分散，為防雷安全檢測和行政管理帶來諸多不便[1]。防雷檢測是一項紛繁復雜的安全工作，有些防雷檢測企業人力物力有限，已受理的檢測項目不能及時完成，在一定時間段內給被檢測企業和民眾帶來安全隱患。在以往的檢測工作中，通常是在現場檢測后，由檢測人員手工記錄檢測數據，后期再通過計算機系統錄入現場檢測數據，最后生成檢測報告。隨著物聯網和無線互聯技術的發展，基于物聯網的智能雷電災害防御檢測系統，可以較好地提高防雷檢測工作的效率[2]。通過建立“一單兩庫”，并集合應急、住建等部門的數據，有效解決雷電災害防御管理協助難、碎片化問題，達到防雷檢測管理一體化目標，實現防雷安全管理的信息化、規范化，為科學有序開展防雷減災工作奠定基礎。

在物聯網、大數據時代下，伴隨著現代工業的智能化，大量電子產品和硬件設備等投入使用，當電子產品遭受雷擊或過電壓后，將可能引起人員傷亡和財產損失[3]。因此，基于物聯網的智能雷電災害防御檢測系統的研究，對保障設備可靠運行尤其重要。

1 系統主要研究內容

基于物聯網的智能雷電災害防御檢測系統，依托物聯網信息管理技術，將防雷檢測對象納入系統之中，切實提高防雷檢測業務服務水平，實現防雷檢測信息智能化、工作動態可視化和多源數據分析三大功能，有效推進氣象信息化建設和應用。

以第三方地圖平臺為基礎，利用圖層疊加技術，將防雷安全日常管理信息與地理信息融合，實現可視化[4]。通過基本視圖標識，標注被檢測對象地理位置，顯示被檢測對象基礎資料和安全監管數據，對于到期沒檢測或存在安全隱患限期沒整改的單位，標識點將閃爍，并有智能語音提示，同時將提醒信息發送到被檢測對象手機端。

系統可準確定位易燃易爆場所、學校醫院等重點防雷單位及區域，通過現場檢測人員上傳的實時影像視頻及各工作節點資料，詳細了解該檢測項目從開始檢測，到整改及后續回訪等一系列涉及防雷裝置檢測的工作。系統還包含后臺數據管理、人員定位跟蹤等模塊，可實時同步各種信息，對檢測狀態、人員狀態、工作狀態的可視化監管和系統多樣化數據進行分析，防雷檢測更醒目、更高效，系統工作流程如圖1所示。

圖1 系統工作流程

系統整合執法、技術服務數據、管理時間節點等內容，利用地圖坐標點的標記，通過區域劃分，明確防雷安全重點單位責任人，實現防雷檢測業務網格精細化管理。

2 技術方法

2.1 系統架構設計

在傳統的三層架構基礎上，系統采用C/S架構和B/S架構相結合開發，電腦端采用B/S架構，移動終端采用C/S 架構[5]，系統總體架構設計如圖2所示。

圖2 系統總體架構

系統設計主要有位置智能、賬戶安全、數據安全等，具體設計內容如下：

（1）位置智能。防雷檢測信息在WebGis上可視化顯示，業務數據協同管理，地理位置可視化，管理高效、敏捷和精確，提升防雷檢測效率[6]。

（2）賬戶安全。系統平臺支持Https協議訪問，平臺提供了身份驗證登錄系統保護賬戶，用戶密碼采用安全性極高的BCrypt＋Salt算法存儲，杜絕密碼原文泄漏。

（3）數據安全。一是全部數據儲存在政務云數據庫上，采用多副本冗余方案和數據定期備份，具有99%以上的高安全性；二是數據傳輸安全，經過SSL協議加密通信，防止數據竊取和篡改。

2.2 系統功能設計

系統功能設計主要包括四個功能模塊，分別是系統用戶權限管理模塊、常規檢測模塊、記錄審核模塊、后臺數據管理整合模塊。如圖3所示。

圖3 系統功能模塊

各模塊主要功能如下：

（1）系統權限管理模塊是系統的安全模塊，主要功能是面向系統管理人員和開發人員，操作按鈕和信息內容有新增模塊組、編輯模塊組、刪除模塊組、移動模塊組和模塊組，以及排序功能和備注信息等。

（2）常規檢測模塊是系統的核心模塊，主要功能是工作人員進行現場檢測作業時，將采集到的信息通過移動客戶端（PAD）錄入，智能模塊加入記憶聯想功能，根據歷史記錄進行推薦、聯想，方便工作人員現場錄入，還可以在系統后臺后期錄入（補錄）。

（3）記錄審核模塊是系統后臺審核審批模塊，主要功能是校驗人員對通過網絡發過來的檢測現場記錄數據進行校準、審核，只有通過審核，才能進行檢測報告的打印，否則沒有打印報告的權限。

（4）后臺數據管理模塊是歷史記錄查詢、整理模塊，主要功能是提供歷史檢測數據的查詢、整理和大數據計算，對當年檢測數據進行整合和往年整改意見的檢查，此模塊也可以通過大數據批量生成檢測記錄，可進行打印并作為年度資料存檔備案。

除以上系統功能外，系統還設計了移動客戶端以瀏覽器訪問方式，連接云服務器地址，與固定電腦端（PC）共用一套檢測模塊，以Html5方式開發自適應移動終端頁面[7]。

2.3 系統功能實現

系統功能的實現有：查詢功能（檢測企業在地圖上做標記）、監管分類（更加直觀的企業分類）、到期預警（自動檢測到期企業并提醒）、任務分派（在線工作任務分派系統）、項目監控（工作進度、項目進度、責任人進度查詢管理）、定位監控（人員實時定位跟蹤）、統計分析（被檢測對象的數據分析）。具體內容如下：

（1）業務站 點監管標注。實 現Excel、API、PAD定位采集等快速網點標注熱力圖、分類、燈光圖等10余種可視化方案標注屬性、照片視頻，多終端實時更新，同步百萬級數據編輯管理，千萬級數據秒級渲染[8]。

（2）業務片區劃分。實現手動可選沿路畫區海量位置，數據自動分區、合并、拆分、咬合，無縫隙，無重疊，并可自動載入行政區劃圖。

（3）業務監控提醒。實現項目不達標預警提醒，業務狀態變更預警時間到期提醒，新增或刪除數據預警提醒，PAD+PC多終端實時監測業務變化情況提醒。

（4）實時軌跡監控。實現人員車輛實時定位、電子區域提醒、軌跡數據自動糾偏、歷史軌跡查詢分析。

（5）業務動態發布。實現檢測記錄、問題隱患、日志報告等各種業務動態圖文隨時發布，上報動態模板，自定義擴展，統計分析人員軌跡。

（6）業務數據分析。實現格網分析、智能分區、聚類分析、插值分析、周邊搜索、等時圈分析、地理編碼、地理逆編碼等，互聯網+PAD端與PC端數據互聯共享。

3 系統應用效益及推廣價值

針對防雷安全檢測業務需求，提高防雷業務管理質量和效益，充分發揮物聯網管理技術優勢，運用WebGIS、地圖大數據、云端技術等研發智能防雷檢測系統，實現防雷業務網格精細化管理，防雷檢測業務工作效率明顯提高，防雷設施日常監管和檢測力度進一步提升[9]。

2018年以來，系統投入業務使用，并在河南省商丘六縣兩區一市范圍內進行了實際應用，共有500多家單位納入平臺管理，系統應用以后，受到了高度評價，獲得了顯著的社會效益和經濟效益，經粗略計算，2018—2021年產生直接經濟效益約3 000多萬元。結果表明，防雷監管部門針對商丘防雷業務的工作效率得到了較大提升，單項防雷檢測項目成本降低，實現了防患于未然，達到了減少事故發生的目的。

氣象部門在與住建部門、安檢部門進行聯合執法、聯合監管的過程中，以智能防雷檢測系統數據為依托，檢測數據多部門共享，為部門合作提供了有力保障。在涉及防雷安全場所的監管中，做到數據共享，監管人、監管對象實時了解防雷安全基本情況信息，實現了防雷整體業務公開、公正。

系統具有良好的推廣價值，目前該系統已在河南省內外推廣應用，省外有西藏自治區那曲市的相關單位，省內有商丘市、鄭州市、許昌市、信陽市、濮陽市、周口市、駐馬店市、新蔡縣、鹿邑縣、永城市、柘城縣、睢縣、民權縣、寧陵縣、夏邑縣、虞城縣、睢陽區和梁園區等地的有關單位。

4 結語

基于WebGIS、物聯網管理、移動通信等技術，采用C/S架構和B/S 架構設計，借助大數據和云計算分析，開發了全國通用的智能防雷檢測系統。系統具有良好的推廣價值，在河南省、西藏自治區等多個單位的業務應用，產生了顯著的社會效益和經濟效益。在實際工作中系統功能完整性及穩定性還存在一些不足，需要在今后的應用中不斷修改完善。