井下排水智能控制系统的设计探讨

金朝阳

摘要：检查井是城市排水系统重要组成部分，其数量大、分布范围广。检查井井盖多位于城市马路路面上，其破损、缺失后形成的马路“陷阱”是不可忽视的城市安全隐患。近年来“夺命”井盖事件频繁发生，引起社会各方面的广泛关注。本研究综合应用物联网技术和计算机技术，建设了城市排水智能井盖监管系统，加强对城市排水井盖监督管理，进而实现井盖问题报警及时、定位准确、处理迅速。

关键词：城市排水；智能井盖；监管系统

1城市排水智能井盖监管系统系统概述

城市排水智能井盖监管系统主要由物联网监测设备、信息监管中心和移动端三部分组成，信息传输主要依靠移动网络、Internet网络等进行。通过物联网监测设备对井盖状态信息进行采集，实时监测每个井盖状态，并通过监管平台显示井盖属性、状态、故障处理等信息。当物联网监测设备发现井盖丢失、破损情况时，将井盖信息上传到监管平台，管理人员可以通过监管平台第一时间了解到井盖事故信息，同时将事故信息发送到移动终端，以便于现场人员及时对事故进行定位处理。

2城市排水智能井盖监管系统模块设计

2.1物联网监测设备

自主研发井盖监测设备，该设备采用分体式设计，包括触发器和集控器两部分。触发器安装在井盖下面，包括多个触头、弹性机构和触发器本体；集控器安装在检查井盖外部，一个集控器可以管理100～200个触发器。触发器与井盖外部的集控器采用无线通讯连接。当井盖处于正常位置时，触发器触头被井盖压迫成一定角度。井盖一旦倾斜或移开，就会有至少一个触头在弹性机构的作用下弹起，由触发器本体检测到倾斜角度的变化，判断出井盖的状态，并将状态通过内置的无线模块发送出去，由井盖外部集控器接收处理后，向监管系统发送报警信号。监测设备间的信息传输采用无线方式，方便设备安装，施工时只需把设备固定适宜方位即可，装置方位灵敏，节省成本。无线传输网络增强了设备抗雷击性能。采用触发器与集控器分体式的设计，独立性好，同时应用无线传输和低功耗技术解决了供电问题。因此便于井盖监测设备大面积的安装部署，有很好的应用性和推广性。

2.2信息监管中心

2.2.1数据库设计

数据库设计分为空间数据库设计和业务数据库设计两部分。空间数据库设计依托ArcSDE空间数据管理技术，集中管理已有的雨水管线数据、污水管线数据，并通过地图服务发布为信息监管中心、移动端提供使用访问。业务数据库是服务于井盖管理调度流程实现、井盖报警监控、案件上报与管理、日常考勤、日常办公等功能。该数据库主要依托Oracle数据库管理，实现同时多终端（桌面浏览器、巡检手机APP）并发服务，实现数据审核和数据备份操作，保证系统数据安全稳定且与外业数据相一致。井盖监控触发器和集控器图形数据、属性数据均被存入业务数据库中统一管理。同时，业务数据库能够录入新的监测设备，并可以在数据库中将监测设备与井盖空间对象建立对应关系等。

2.2.2信息监管平台

信息监管平台是在井盖物联网监测设备与数据库建設的基础上，为用户提供井盖事故及时发现和维护管理的平台。通过该平台可以快速接收、方便查询上报的井盖报警信息，及时发现井盖的安全隐患并分派处理，强化井盖管理工作。平台主要模块及功能如下：（1）井盖监控：对已安装触发器的井盖进行实时监控，实时上传的触发器数据包括离线井盖个数显示、施工打开井盖的个数显示和报警井盖个数显示。（2）查询定位：根据地理要素数据库提供的特征要素信息，系统通过属性信息查询实体要素的空间信息，再利用空间信息进行准确的地图定位。包括点击查询、区域查询、交叉口查询、道路名查询等。（3）视图操作：包括全图显示，矩形放大，矩形缩小，前一视图，后一视图，地图漫游，清空临时图层，面积测量，距离测量，图层控制，比例尺缩放，动态标注，鹰眼显示，地图滤镜等便于用户对地图进行操作。（4）巡检监控：外业工作人员通过手机端将井盖事故情况上报至此模块，可以通过平台查看所有的上报信息；也可以进行将事故处理任务通过该平台下发到移动端，巡检人员通过移动端接收任务，进行事故处理。（5）信息维护：可以对触发器，集控器进行添加、编辑、删除和查询等操作，主要信息包括设备编号、物探点号、坐标X轴、坐标Y轴、设备寿命和电池寿命。

2.3移动端开发

城市排水智能井盖监管系统移动端开发综合考虑了排水管网日常巡检工作需求，开发移动巡检APP，并安装在多台智能手机上，组成移动端系统网。排水系统巡检员可随身携带智能手机，通过移动通信网络连接到信息监管平台，实现排水井盖报警接收、处理、反馈，现场案件上报、接单、上下班考勤等功能。移动端系统功能模块如下：（1）我的任务：接收来自信息监管平台指派的案件信息，并完成对接收到信息的确认、反馈等操作。（2）井盖报警：接收来自信息监管平台推送的井盖打开报警信息，并完成井盖报警信息的确认、反馈、处理等操作。（3）案件上报：巡查人员对管理区域内发现的各类问题情况进行上报或者用户根据巡查过程中所发现的问题的处理结果进行上报。上报工作操作步骤包括：发现问题拍照、输入案件所在位置信息、输入案件相关描述、案件上报。（4）系统设置：包括数据同步、服务设置、上报记录、开启震动、加载管线等5个功能设置模块。其中数据同步功能保证了服务器中信息配置与手机端的保持一致；移动端APP安装完成后已经默认配置完整，除服务器端IP地址或端口发生变更，一般情况下不要修改默认配置；通过上报记录功能可查看最近一周的案件上报记录。

3结语

综上所述，城市排水智能井盖监管系统经过科研论证、系统设计、功能开发、测试使用等阶段，实现了实时掌握排水井盖状态、及时发现“问题井盖”、快速定位分析，直接派单处理等功能，并先后在多个城市得到应用，取得良好效果。

参考文献：

[1]基于物联网的城市窨井盖管理系统[J].韩东升，宫洪涛.中国科技信息.2014（14）.

[2]城市井盖智能化管理方法综述[J].郑丰收，周文，宋永明.城市勘测.2013（06）.

[3]基于高清全自动模型数据的井盖数据采集[J].羌树华，李广伟.现代测绘. 2014（05）.

（作者单位：天津市排水管理处）