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1、城市内涝监测预报预警系统解决方案目录5I总体设计32.1.1 总体思路32.1.2 总体原贝U32.1.3 总体框架42.1.4 系统网络拓扑图.52.2项目软硬件建设方案62.2.2通信方案设计152.2.2.2通信网络设计192.23.1.3数据挖掘与分析3522314事务处理引擎352.23.2排水防涝综合信息管理平台功能3922422系统功能442244彳NsC2.2.4.5.1系统组成732.2.4.5.2系统功能752.2.4.53功能模块7621总体设计2.1.1总体思路为提升城市管理服务水平，增强城市内涝等灾害事件处理及防范预警能力，根据国家及城市管理的相关法律与政策规范，利用
2、云计算、物联网、大数据、图形图像等新一代信息技术，建设包含积水监控及预警、指挥调度、视频会议（会商）、城市内涝模拟的城市内涝监测预报预警系统。通过对城市内涝信息的实时监测、预报预警和管理以及各类IT设施的维护，实现系统的可持续性运营和维护，提高城市内涝灾情处理、分析预报预警能力，为保护人民生命财产、和谐社会做出贡献。2.1. 2总体原则为确保系统的建设成功与可持续发展，按照“高标准、高水准”和“服务政府、方便群众”的建设目标，信息系统设计和建设应贯彻以下原则：1 .统筹规划、统一设计统筹制订城市智慧防汛信息总体规划，做好顶层设计，构建智慧防汛信息信息系统,同时建立和完善数据更新和运营服务体系。
3、尤其是应用系统建设结构、数据模型结构、数据存储结构以及系统扩展规划等内容，均需从全局出发、从长远的角度考虑。2 .统一标准、协同设计结合国家和行业制定的一系列标准，建立智慧防汛信息的数据规范，在统一标准的基础上，开展项目设计，优化和合理配置各类信息资源，整合各相关行业管理部门现有的数据资料，通过系统间互联、数据交换实现城市防汛信息的融合，建成立体覆盖的信息数据体系。3 .继承优化、整建结合总体设计要坚持整合改造与开发建设并重、继承优化的原则。在网络、设备、基础软件、应用软件、数据库和展示层上都要考虑对已有资源的整合，对于能够很好适应当前服务的数据、平台和系统，充分继承其优点；对于需要进行少量修
4、改的，对其进行优化，并纳入项目建设；对于新建设的应用系统，以需求为导向，以应用促发展，充分论证需求和适应性。4 .共享资源、共建共享城市防汛信息实行共同建设，资源共享。根据政府、行业及公众需求，不断更新现状数据、优化服务流程及质量，并提供可扩展的功能接口和应用接口，实现城市防汛信息的资源共享和持续更新。5 .安全可靠、经济实用系统设计和数据架构设计中充分考虑系统的安全性和可靠性，既考虑信息资源的充分共享，也考虑了信息的保护和隔离；系统在各个层次对访问都进行控制，设置严格的操作权限；并充分利用日志系统、健全的备份和恢复策略增强系统的安全性。在设计时采用可靠的技术，系统各环节具备故障分析与恢复和容
5、错能力，并在安全体系建设、复杂环节解决方案和系统切换等各方面考虑周到、切实可行。系统的设计实施在满足防汛应用需求的前提下，面向实际，注重实效，坚持实用、经济的原则，充分合理利用现有设备和信息资源尽量降低建设成本节省项目投资，设计系统性能优良价格合理，具有较好的性能价格比。6 .可扩展性，易维护性在设计时应具有一定的前瞻性，充分考虑系统升级、扩容、扩充和维护的可行性。在硬件、软件、数据库承载能力、业务环节、数据指标、信息量、功能设置等方面具备可扩展性，充分考虑如何大幅度提高业务处理的响应速度以及统计汇总的速度和精度，具备足够的兼容性、可扩展性和易维护性。6.1. 3总体框架城市内涝监测预报预警系
6、统保障体系由基础设施“硬保障”和“软保障”两项基础保障。“硬保障”主要由基础网络、基础数据采集设备组成。“软保障”主要由数据库（空间信息、动态信息和公共信息等三个数据库）、排水防涝综合信息管理平台以及积水监控及预警、指挥调度、视频会议（会商）、城市内涝模拟四大应用系统组成，平台系统总体架构如下图所示。系设用建应统用户层桌面用户监控中心移动APPWeb政策法规体系标准规范体系防合管台水综息平排涝信理业务应用层积水监控及预警系统指挥调度系统视频会议（会商）系统城市内涝模拟系统应用支撑层数据服务引擎事务处理引擎GIS基础服务应用服务引擎数据挖掘与分析统认证及授权三fW三-b三T1.公共信息数据库信息
7、安全体系运营服务体系传输层4GIntemet传输图1城市内涝监测预报预警系统架构图其中，基础设施建设模块包括传感器感知层和网络传输层两个部分；综合信息管理平台集成了空间信息、动态信息和公共信息三个数据库组成的数据管理系统，借助数据云存储、大数据挖掘、数据安全管理、虚拟化服务等技术手段，为四大应用系统服务并实现“状态实时感知”、“资源可视可控”、“响应及时高效”、“措施安全可靠”建设目标；保障体系建设模块主要包括政策法规体系、标准规范体系、信息安全体系和运营服务体系。2.1.4系统网络拓扑图道路积水监测预警系统主要对下穿桥、道路等低洼处进行实时水位监测，同时对积水现场起到现场和远程预警功能；整个
8、系统由中心监控系统和监测站组成，拓扑图如下所示。电子水位计摄像头雨量“ftii主工作站图2城市内涝监测预报预警系统网络拓扑图监测站主要监测下穿桥实时水位、雨量数据，同时当水位达到警戒水位时，摄像头自动录制积水现场视频或抓拍图片，结合水位、雨量等数据一起通过4G无线网络上传至中心监控系统。在下穿桥入口显眼位置，通过1.ED现地屏实时显示下穿桥内部积水信息，提示行人和过往车辆注意绕行或避让。中心监控系统通过平台软件，接收并处理由监测站发来的数据，给决策者提供决策依据。整个系统通过WEB对外发布实时水位信息，可通过网络浏览器、手机APP等途径查看积水位置、实时积水深度、积水现场照片等，为人员和车辆导
9、航提供最佳行驶路径。平台支持远程设定1.ED显示内容和警戒水位的功能。Z2项目软硬件建设方案城市内涝监测预报预警系统主要包括基础设施、平台、应用系统等三方面的建设内容。基础设施建设。建设内容主要为硬件设施，包括传感及视频监控站网建设、移动通信指挥系统、通信网络建设三部分内容所涉。平台建设。建设排水防涝综合信息管理平台主要为软件部分内容，实现数据接入、数据存储、数据挖掘分析、空间信息服务、应用服务管理和统一认证及授权等功能。应用系统。主要建设积水监控及预警系统、指挥调度系统、视频会议（会商）系统和城市内涝模拟系统。积水监控及预警系统：提供监测数据的实时显示、数据智能分析、危险预警、险情应急预案、
10、事故影响范围评估等功能；指挥调度系统：提供防汛管理、险情会商、事故应急处理、移动APP等功能；视频会议（会商系统）：提供实时音视频交互、桌面及程序的共享、同步播放多媒体文件、文件分发、远端会场控制等功能；城市内涝模拟系统：提供降雨计算、地表径流模拟、GIS与SWMM模型的系统集成、基于雨洪模型的内涝模拟等功能。2. 2.1基础设施建设方案基础设施建设主要内容包括38个道路积水监测点、13个下穿立交积水监测点和20个关键部位（位于积水及下穿立交监测点周围排水管网检查井内部）排水流量监测点。关键部位排水流量监测点主要采集流量信息，作为内涝模拟系统重要的数据来源。通过部署道路积水监测点、下穿立交积水
11、监测点、排水流量监测点及预警预报平台，实现雨天积水点水位实时监测以及预警信息发布功能，方便防汛应急等管理部门及社会公众及时了解路况信息，为及时安排抢险队伍就近备勤提供及时准确的决策依据。1、道路积水监测点建设城市道路的主要功能是满足车辆、行人的交通需求，但在超标降雨或周围排水不畅情况下，道路要承担城市行洪通道的功能，因此在可能产生内涝危害时，有些地势偏低或者周围排水情况不理想的路段容易成为易积水点。对这些道路积水点进行积水水位自动监测，将对交通避险、交通疏导和内涝治理提供有力支撑。图3城市道路积水监测点部署方案-光永恒计舞头、太阳版电池板I-RTUttM保M的It波烟亚水门明固定法兰接头图4积
12、水监测原理图道路积水监测点主要包括遥测终端机（RTU）、激光水位计、网络摄像机、雨量计、太阳能电源系统及安装立杆等设备，实现对积水点水位、雨量数据和视频的监测、采集和传输。激光水位计实时采集积水水深数据，并通过RS485总线将数据传给RTU5网络摄像机负责拍摄水位快速上涨过程的视频，RTU的内置4G路由器通过RJ45网口获取网络摄像机视频。水位数据和视频均通过RTU的4G无线网络上传至市城管局监控中心及市数字办智慧时空信息云平台，市城管局可依据实时视频通过应急办统一出口发布人工预警指令。监控中心可根据水位实时测值和设定报警阀值发布预警信息通知防汛应急队伍注意巡查，并可通过公众信息平台发布信息提
13、醒社会大众注意通行安全。鉴于当前城市降雨的时空不均匀性、城市地理环境等多个因素，每个积水监测站点均配置一台翻斗雨量计，用于测量积水点周边的降雨情况，为后续的水文模拟提供降雨量情况，并作为电子水位计自动调整水位采集频率的参考条件之一。考虑到安装立杆的绿化带一般高出路面十几公分的现状，要求道路积水监测点要处理好道路积水水位与立杆上水位监测设备监测面的连通，并保证连通通道不易被杂物堵塞。2、城市下穿立交积水监测点建设分布于城市中的下穿立交和桥涵等低洼路段在遭遇短时强降水天气时会由于排水不畅或者排水能力不足而形成深度积水，轻则阻塞交通，重则危害过往车辆和行人安全。市政、防汛、路政等政府相关管理部门亟需
14、部署能够实时监测下立交积水状况的监测站点。R电也图5城市下穿立交积水监测点部署方案下穿立交监测点主要由遥测终端机(RTU).激光水位计、网络摄像机、雨量计、1.ED显示屏、太阳能电源系统及安装立杆等组成。激光水位计实时采集积水水深数据,并通过RS485总线将数据传给RTU；网络摄像机负责拍摄水位快速上涨过程的视频，RTU的内置4G路由器通过RJ45网口读取网络摄像机视频。水位数据和视频均通过RTU的4G无线网络上传至市城管局监控中心及市数字办智慧时空信息云平台，市城管局可依据实时视频通过应急办统一出口发布人工预警指令。RTU同时可根据水位实时测值和设定报警阀值发布预警信息至1.ED显示屏，提醒
15、过往车辆和行人注意通行安全。3、城市排水井流量监测点建设为提高城市内涝模拟系统的精度，单纯依赖地面积水监测数据还远远不够，地下排水管网的流量信息是城市产汇流的重要组成部分，因此十分有必要对积水点周围的主要排水节点的流量进行监测。排水流量监测点的选址原则。流量监测点应安装于主干道路积水监测点所在封闭排水区域内的干流排水井内，用于提供排水区域的流量进/出情况,与积水水位和降雨量形成联动效果，为后续的内涝模拟提供数据支撑和验证依据。针对排水管网内液体非满管、无压流、多杂质的特殊性，通常用于供水管网流量测量的电磁流量计、超声波（时差法）流量计等均无法实现满足流量测量需求。本项目拟采用针对排水管网流量测
16、量而研发的非满管声学多普勒流量计，通过多普勒效应实时测量排水的断面流速，通过陶瓷压力传感器测量排水水位，然后通过“速度-截面积”法计算得到瞬时流量和累积流量。流量结果通过RS485总线传送至RTU,经由RTU内置的GPRS模块将流量数据无线远传至数据中心。流量计和RTU均通过电池供电，一体化程度高，适合安装于检查井、排水井、沉沙井附近管道出口处。4、设备供电及节能措施a）设备供电方案如果采用就近取用市电为各监测站点的设备供电，将会面临布线和防雷两项考验,这两项措施都将极大地增加项目的成本预算。而太阳能供电系统正好通过光伏供电的独立性有效克服布线和防雷的困惑，由于独立于电网系统，直接免受通过电网
17、引入的雷击。免维护铅酸蓄电池由于其成本及稳定性优势成为独立光伏供电系统中蓄电池的首选，一般选用12V电压等级的铅酸蓄电池，而蓄电池的容量通常根据连续阴雨天气下最大工作时间的设计要求，即在无太阳能电池板的充电输入的情况下，整个系统可连续工作多少天。太阳能电池板的电压等级需要与蓄电池匹配，而其功率大小则取决于对蓄电池恢复最大容量的时间要求。独立光伏供电系统的一大优势就是防雷措施成本低，基本上通过安装杆最高处加装避雷针及做好接地就可实现，一般不需要再做花费比较大的地网。考虑充电不方便和安装尺寸有限，排水管网流量计的供电电源选择100AH锂电池供电，流量计监测点运行1年后需要充电维护1次或更换1块备用
18、电池。b）电源系统节能措施通过对功率较大设备的电源控制策略，尽量保证节能效果，力争将蓄电池容量控制在100AH以内，电池采用地埋方式或者安装于挂在立杆上的设备箱内。（1）水位测量设备的电源控制策略。为满足积水监测点的低功耗设计要求，在没有降雨产生时，RTU不为电子水位计/雷达水位计提供供电电源。当有降雨产生但未达到警戒水位（一般设置在15Cm或27cm）时，电子水位计每5分钟采集1次积水水位并无线上传1次数据；当达到警戒水位后，电子水位计每30秒采集1次当前积水水位，每1分钟无线上传1次数据。（2）流量计的电源控制。流量计在有降雨产生后才进入全速采集模式，平时RTU不为流量计提供供电电源，最大
19、程度地节省电池电量。流量计在全速采集模式时，持续采集瞬时流量并完成流量累积，每隔5分钟通过GPRS网络上传1次时段累积流量；当瞬时流量采集值低于0.3ms时，RTU切断流量计供电电源。（3） 1.ED显示屏的电源控制。为节省监测站点电源功耗开销，在满足预警信息发布的前提下，通过RTU对1.ED的电源进行控制。只有当本测站监测到有降雨发生（即雨量计有雨量脉冲产生）时，RTU才会打开电子开关，为1.ED显示屏提供12VDC供电电源。5、数据传输网络部署一般的数据测报系统，由于需要无线传输的字节少，可以通过GPRS无线网络实现传输，流量卡的资费也比较便宜。本项目中由于涉及到视频的传输，对网络带宽要求
20、高，GPRS无线网络无法满足传输速率和实时性要求。当然分布于城市中的光纤接入是高速通信和视频传输的首选，但考虑到本项目中各积水点位置分散情况及监测设备的可移动性，选择无线4G网络通过RTU实现网络通讯，与太阳能供电系统的供电方案一道，保证了本项目供电电源和通信网络的独立性和快速部署特性。积水监测站点数据量计算对监测站点中数据流量贡献最大的摄像机作流量估算，以选择合适的4G流量套餐。网络摄像机按512KbPS定码流（即ClF格式）计算，每月有雨天数按15天计算，水位超过15Cm才启动摄像机产生视频传输，这个时间假设每天为5小时，则每月产生的视频文件大小为（512X360081024）515=16
21、875MB,约为16.5GB。由于上述估算所作的降雨天数假设及每天视频传输时间的假设都偏大，实际中不太可能达到这类极限假设，因此选择月套餐20G的流量卡足以满足视频4G无线传输的流量需求。流量计监测站点数据量计算流量监测站点没有视频数据传输，只有排水累积流量的GPRS传输，因此20个流量监测点的SIM卡数据流量选择包月流量100M即可满足无线数据传输需要。城市内涝监测预报预警系统前端传感器所采集数据最终要传输至存储服务器。前端传感器与平台之间需要建设前置机软件以保证外部所采集的数据不能直接访问核心存储服务，而是通过前置机系统开发不同接口与前端传感器对接，由前置机对数据进行处理分发清洗校验再传送
22、至后台存储服务器。前置通讯软件是针对我国水文规约所开发的主要用于接收终端设备数据、保存管理历史数据、对采集的数据进行图表化显示、数据的分类统计、远程管理水文设备、告警信息发布，并提供数据同步等功能。从业务角度来看，前置机提供了业务数据与核心存储服务交流的一个桥梁，主要处理前端设备的接入、数据转发、提供网管功能，屏蔽网络、短信、电话或与其他三方数据库、接口等的通讯过程。主要实现统一设备管理和平台集中管理作用。表1前置机软件与硬件配合功能模块功能描述统一设备管理设备列表管理维护前置机中的设备列表管理，并定时检测设备状态设备登陆建立通信通道，设备数据包上来之后，对数据包进行解析，记录此刻设备上线的时
23、间，如果是设备第一个数据包或之前设备已经下线,将设备上线的状态和基本信息通过网管通道上报给前置消息总线设备登出1、设备正常下线，记录改段时间总共的在线时长，并将设备下线的消息和统计信息通过网管通道上报给前置消息总线2、设备异常下线，记录改段时间总共的在线时长，并将设备下线的消息和统计信息通过网管通道上报给前置消息总线参数管理1、响应前置消息总线上的命令通道中的查询参数和配置参数的命令，并给相应的设备下发相应的命令2、有超时检测机制，重发功能模块功能描述3、上报设备参数管理对应的正常或者异常消息升级管理1、响应前置消息总线上的命令通道中的设备升级管理的命令，并给相应的设备下发相应的命令。2、支持
24、升级策略管理功能3、有超时检测机制，重发功能4、上报设备升级管理对应的正常或者异常消息远程控制管理1、响应前置消息总线上的命令通道中的设备远程控制管理的命令，并给相应的设备下发相应的命令2、有超时检测机制，重发功能3、上报设备升级管理对应的正常或者异常消息业务数据管理1、处理设备主动和被动上报上来的数据，并对数据进行解析2、打包有用的信息，并以业务通道上报给前置消息总线3、过滤无用的消息告警管理1、处理设备告警上来的数据，并对数据进行解析2、打包有用的信息，并以业务通道上报给前置消息总线3、过滤无用的消息文件管理1、支持设备上报的文件存储2、支持文件下发给设备拓展业务管理1、支持拓展业务的控制
25、命令和业务数据2、支持三方数据库，接口的通讯过程3、支持串口通信（实现短信和电话的功能）平台集中管理配置管理1、统一平台配置文件格式2、集中管理配置文件，提供风格一致的配置界面3、提供配置文件导出备份组件管理1、查看系统组件信息，版本信息等2、监控组件的运行状态6、硬件设备防盗、防破坏措施市政、水利、防汛、电力、通信等公共设施为防止蓄意破坏，将设备箱、摄像机、雨量计、太阳能电池板等均安装在立杆的2.2米以上的位置，这样人便不能轻易触摸到设备或攀爬上来。对于装在下立交处的电子水位计，专门加装防护围栏，并在旁边喷涂“防汛设施，严禁破坏”警示字样，以防人为破坏。在设备箱外喷涂“防汛设施，严禁破坏”等
26、警示字样，提醒公众注意保护。为防立杆生锈，对立杆表面作镀锌处理。7、硬件设备防雷措施雷电主要包括直击雷和雷电感应两大类。直击雷防御系统的主要作用，是捕捉雷电闪击点，保护建筑物及室外部份设备免受雷电的直接打击。直击雷防御系统的主要组成部分为接闪器（避雷针、带、网）、引下线、接地装置。雷电感应防御系统的主要作用是降低雷击时的冲击电位差和雷电电磁感应强度，保护电子设备免受雷击过电压和雷电电磁脉冲的危害。雷电感应防御系统的主要组成部分为电磁屏蔽、电涌保护器、等电位连接。在防雷工程设计时应综合考虑直击雷防御和雷电感应防御，因地制宜地进行防雷工程的设计。具体到本项目中，由于积水监测点的立杆多安装在绿化带上
27、，大规模做接地网建设会破坏绿化带，开挖、回填、恢复绿化的成本相当高；同时考虑到积水点的位置可能存在变动，即整个监测点有可能整体搬迁，因此进行全面的接地网建设可能会造成较大的浪费。因此本项目的电源防雷要求是，首先通过安装立杆顶部安装的避雷针将雷击电流引入深埋于绿化带1.5米深的铜包钢接地棒上，借助于绿化带一般比较湿润的情况，只要加少许降阻剂即可能将接地电阻降到4欧姆左右。信号防雷思路则是在天线上串接信号防雷器，将可能从天线引入的雷电接入上述接地棒上，同时做好机箱外壳的接地处理。通过这种简化的防雷设计，既可控制成本投入，又易于迁移，满足测站可能整体搬迁的要求，避免了投资上的浪费。8、硬件设备重复使
28、用措施考虑到积水点的位置可能是变动的，因此必须考虑到监测点整体搬迁的可能，即从设计到施工阶段都要考虑到设备的可拆卸性和可移动性。如果积水点位置变了，监测装置可以随着积水点的变化而搬迁。对于本项目，测站整体迁移的最大障碍就是接地设计和立杆的固定安装设计。基于上述的防雷设计方窠，避免了做大规模的地网建设，给搬迁带来了便利，也不造成浪费。接地棒可以考虑挖出来挪到新位置继续使用，降阻剂比较便宜，到新位置后重新投洒（如果需要降阻剂）即可。立杆上的设备箱、摄像机、太阳能电池板和雨量计等电子设备，与安装立杆的连接均通过螺杆实现，尽量避免焊接，即保证这些电子设备的可拆卸性和可维护性。关于立杆，主要是固定问题，
29、在设计及施工阶段考虑到立杆底盘与混凝土安装底座（每个测站单独提前浇筑）通过法兰盘和膨胀螺栓连接，膨胀螺栓选择时要保证质量（不生锈，不断裂），这样即可在不破坏立杆等设备的前提下可将各种传感器顺利拆卸保证设备的重复使用。在新的积水监测点位重新浇筑混凝土安装地笼后，再次通过法兰盘和螺栓将立杆固定于新的点位，对所有设备调试后与监控中心建立通讯正常运行。遵循上述设计和施工原则，监测站点的整体迁移将会非常高效顺利，同时也不会带来额外成本的明显上升，即原测站的装备做到了最大化利用。2.2.2通信方案设计2.2.2.1移动通信指挥系统设计移动通信指挥系统主要用于现场防汛指挥，采集音频、视频并上传至监控中心，建
30、立起通信指挥车与监控中心之间迅速、准确、有效的信息传递通道，保证实时通信传达调度命令。主要解决防汛现场指挥中面临的三个问题：一是由于积水点位分散且现场情况复杂多变，利用移动通信指挥系统覆盖监控范围盲区；二是积水点现场应急处理等实时信息反馈不全面；三是如遇突发重大事件持续时间长、地点不固定，需通过移动指挥系统及时了解现场情况支撑领导研究问题、分析决策、下达命令。移动通信指挥系统满足以下建设原则：A先进性：运用最新的4G通讯技术，针对4G无线网络采用信道动态适配、可靠的传输纠错等技术，保证视频传输的最佳效果。系统采用基于WEB嵌入式的车载无线硬盘录像机为核心的视频监控系统,它采用超低码率H.264
31、视频压缩技术，图像更清晰，视频压缩效率更高，是基于第三代嵌入式技术的网络视频监控产品；A实用性：系统支持用户的网络监控需求，可多用户多画面实时监控、远程控制、集中录像、可连接多种报警设备、报警可定时布防撤防等功能，完全满足用户的监控要求；A兼容性：设备可以轻松接入原有系统，本系统也可以灵活接入融入其它系统，做到系统整体升级，保护用户原本投资;A扩展性：系统软、硬件系统采用模块化设计，用户系统升级时，只需要增加前端的服务器，并升级相应的系统软件即可，不用额外添加或者废弃原有设备；A灵活性：系统组网灵活，适合在局域网、广域网和无线网络中使用；在网络中的授权用户可通过IE浏览器实时监控前端现场，客户
32、端无需添加任何硬件；A可靠性：采用嵌入式实时操作系统和专用的硬件结构，保证了嵌入式无线车载硬盘录像机比基于PC机的系统具有更高的实时性、稳定性和可靠性。A规范性：整个系统的各种软硬件应符合相关的国际、国内标准，相关行业规范;便捷性：整个系统的各项技术手段和功能以满足现场防汛工作应急指挥需要为原则，操作和维护简捷、方便、易用；安全性：整个系统在信息、设备、车辆和人身安全上具有较高的保障；A经济性：整个系统配置合理，充分利用和整合现有资源和通信手段，节省投资；高效性：整个系统的各个子系统配置科学、合理，开通及运行快捷、高效。车载DVR图6移动通信指挥系统设计1、系统建设内容通过车载NVD连接车顶视
33、频监控红外云台摄像机,车内视频监控摄像机,报警器，对讲设备，4G/WIFI模块等采集车外、车内视频图像，音频信号等，实现本地硬盘存储并通过无线网络将数据上传到监控平台处理。实现对现场及车内进行音视频监控，并协助监管人员完成语音通话、指挥调度及其他业务功能。移动通信指挥系统硬件设备利用城市管理局内现有防汛专用车辆，通过对车辆内部空间改造，在原有车内空间的基础上安装1台红外云台一体化摄像机，1台或2台红外半球摄像机，1个云台键盘，1台液晶显示器，1个车载手咪及扩音器，1台车载DVR设备。移动车载监控主要包括以下单元:音视频信号采集单元摄像机拾音器车载报警单元报警按钮移动通信指挥系统信号传输单元数据
34、存储单元显示/语音单元电源保障单元GPS定位单元音视频、报警线缆车载硬盘显示器，喇叭，对讲机等车载电源模块GPS设备网络传输单元3G、Wifi模块图7移动通信指挥系统单元划分音视频采集单元：通过红外云台一体化摄像机，车内拾音监控器、红外半球摄像机采集现场车内音视频、车外视频信息。车载报警单元：通过手咪、扩音器对周围情况报警。信号传输单元：将音视频数据传送至DVR设备。数据存储单元：通过对音视频数据压缩处理，存储于DVR硬盘中。显示/语音单元：通过液晶屏幕实时显示车外情况，对应急事件通过手咪、扩音器告知周围群众。电源保障单元：车载电源。GPS定位单元：DVR设备内置了GPS模块和移动通信模块的终
35、端，用于将GPS模块获得的定位数据通过移动通信模块（GSM/GPRS网络）传至Imernet上的一台服务器上，从而可以实现在电脑或手机上查询终端位置。网络传输单元：移动4G网络传输。2、系统功能移动通信指挥系统有以下功能：到达指定的区域，用于现场防汛指挥；有效的危机处理机制，充分保证人员与财产的安全；保证视频随时随地可以打开浏览实时图像，保证视频文件不间断录像；A监控中心可管理所有移动视频监控系统，并应能够提供录像、检索、播放等系统管理方式；A视频文件应存储在本地硬盘上，网络中的授权用户，可以方便地检索、下载、回放，并可以转送到投影仪或者某个监视器上；移动通信指挥系统主要实现对前端设备的集中管
36、理，音视频流媒体的存储、分发，业务运营管理等。主要包括系统配置、实时信息回传、指挥调度、GPS定位、监控视频存储、视频查询、视频回放、报警管理等功能。系统配置：通过软件或WEB页面对车载DVR、红外云台一体化摄像机，红外半球摄像机等设备进行参数的调整，修改配置。实时信息回传：通过红外云台一体化摄像机对现场情况进行拍摄，按照系统配置参数标准压缩处理通过DVR设备对视频，转换为IP数据流，通过4G网络将现场视频数据回传至防汛监控中心。指挥调度：移动指挥车接入视频会议系统，实现与各应急小组联动，指挥中心可根据移动指挥车现场情况调动相应应急人员及物资。GPS定位：通过DVR设备GPS通信模块，监控中心
37、可以24小时监控所有被控车辆的实时位置、行驶方向、行驶速度，以便最及时的掌握车辆的状况。监控视频存储：将现场车内、车外监控视频存储于DVR硬盘中，支持SD卡接入。视频查询：根据日期查询相关视频，支持视频导出功能。视频回放：支持对历史视频查询回放、现场实时拍摄视频回放。2.2.2.2通信网络设计城市内涝监测预报预警系统通过实时采集积水点内的水位、图像、流量等参数，建立完善的动态信息监测及预报预警系统，提高城市积水点排水调度、内涝灾情处理和监测现状；满足城市管理局利用本系统规范管理，完成基础信息管理、内涝灾情预报、监测及预警处理工作，做好对监测数据的分析评估发现安全隐患，及时采取措施排除内涝灾情，
38、对于重大灾情上报应急办并采取有效措施，联合排除灾情。为城市内涝灾情预防、预警处理和智能化预报提供科学依据和有效手段。考虑内涝监测区域跨度大，同时结合网络技术的现状以及将来的发展方向，从区域来说，应尽可能采用4G技术，使其监测点不受时空局限。因此本项目通信网络建设，根据“统一规划、分布实施”原则，采用全IP扁平化网络架构模式，利用IP数据网络作为骨干传输链路，构建基于IP网络的4G宽带无线传输网络系统，在满足重点区域监测的同时，实现工作人员通过相关终端即可访问现有的办公网络平台，为在积水监测的全面推广和可持续性发展奠定基础。图8通信网络架构图现场数据采集网关数据路由器2.2.3排水防涝综合信息管
39、理平台排水防涝综合信息管理平台以虚拟化、分布式计算、分布式存储等云计算技术为基础，以物联网、GIS移动通信等多种技术为支撑，为排水防涝监测预报系统提供海量数据集成与融合存储、大规模数据处理、业务流程调度、信息交换共享等基础服务。排水防涝综合信息管理平台遵循标准的程序接口和协议，包含一组连接应用后台和数据库以及上层业务应用之间的接口和服务，可在一台或多台机器上的多个软件通过网络进行交互。为业务应用和数据后台之间提供消息传输和互操作接口，它包括数据服务引擎、GlS基础服务、数据挖掘和分析、事务处理引擎、应用服务引擎、统一认证及授权和一系列WebService接口，不仅为积水监控及预警系统、指挥调度
40、系统、视频会议（会商）系统、城市内涝模拟系统之间提供数据互联，还实现各业务应用子系统之间的网络通信和数据互操作。排水防涝综合信息管理平台部署在在操作系统、网络和数据库的上层，业务应用系统的下层，总的作用是为处于自己上层的业务应用系统提供运行与开发的环境，为高效、灵活的开发和集成各种业务应用子系统提供交换传输平台，统一管理计算资源和网络通信。交换传输是服务支撑平台的核心功能，它将负责服务请求方与服务提供方之间的消息传输，消息传输包括异步通讯、同步通讯、点对点通讯和规则路由通讯。基于排水防涝综合信息管理平台基础的各类业务应用可根据需要灵活建设。平台为各类业务应用提供预留的服务接口和多种数据接口，防
41、汛管理相关部门可通过平台提供的标准规范进行相关业务系统的设计研制，通过服务定制等手段动态的提高平台对业务应用的支持。实现快速部署业务应用、统一分析数据资源、统一硬件/存储/安全方案、高效集成第三方系统、共享系统资源。排水防涝综合信息管理平台系统架构如下图所示，位于数据层和应用层之间，底层以计算中心基础设施建设为基础提供平台系统部署的物理环境、设备安全管理、运行安全管理的基础支撑和保障；下层为各类数据库，平台提供各种数据互操作接口和消息通信机制为各业务应用系统提供支撑。图9排水防涝综合信息管理平台架构排水防涝综合信息管理平台作为整个系统的服务平台，为应用开发提供接口和软件运行环境的平台层服务。平
42、台能将现有各种业务能力进行整合，具体可以归类为应用服务器、业务能力接入、业务引擎、业务开放平台，向下根据业务能力需要测算基础服务能力，通过提供的APl调用硬件资源，向上提供业务支撑服务，实时监控平台的各种资源，并将这些资源通过APl供应用系统调用。平台对外提供的服务不同于其他的服务，这种服务的背后是强大而稳定的基础运营平台。这种服务能够保证支撑业务应用系统长时间、稳定的运行。平台的实质是将资源服务化为可编程接口，为第三方开发者或上层业务应用系统提供资源和服务平台。有了平台的支持，WEB应用的开发变得更加敏捷，能够快速实现业务应用需求的开发能力。首先，封装各种分布式文件系统、分布式数据库、关系数
43、据库、空间数据库、实时数据库、小文件存储系统作为平台存储服务，统一管理城市内涝监测预报预警系统各类数据,具体包括：1 .空间信息数据库各种更新频率低可长期稳定使用的成果型数据，包括城市基础地理信息数据、城市三维模型数据、城市排水地下管线数据、城市防涝设施地表部件数据、内涝监测站点、流量计位置数据。表2空间信息数据库数据类别数据内容数据来源城市基础地理信息市行政区划、土地利用、地形、交通、地名等不同比例尺电子地图通过数字办时空信息云平台交互城市三维模型市五区及郑东新区、经济开发区、高新区三维模型城市排水地下管线市内地下排水管线截流沟、盖板沟、连接管、合流管、雨水管、污水管数据城市防涝设施地表部件
44、数据城市各类事部件数据内涝监测站点积水点位置数据内涝监测预报预警系统采集流量计位置流量计位置数据2.动态信息数据库各类在线监测终端采集、更新频率很高的数据，包括各种视频监控数据、气象数据、水位数据、流量数据、设备状态信息数据、实时报警信息数据等。表3动态信息数据库数据类别数据内容数据来源气象数据降雨量、降雨历时等数据通过数字办时空信数据类别数据内容数据来源息云平台交互视频监控积水点现场视频摄像头采集水位积水点位置电子水位计采集流量流量计位置流量计采集设备状态设备类型、基础信息、基础参数、设备厂商、设备说明遥测终端机采集实时报警信息积水点水位报警信息告警智能分析3.公共信息数据库管理部门业务所需
45、要的和业务过程中所产生的信息，包括人员信息数据、部门信息数据、防汛预案数据、防汛知识数据、防汛案例数据、防汛演练数据；此外，还包括历史汛情数据库、专题数据库、报表和内部管理数据等。表4公共信息数据库数据类别数据内容数据来源人员信息职位、联系方式系统录入部门信息防汛相关部门信息防汛预案抢险人员、积水点位置数据、预处理时间文件录入、会商决策防汛知识防汛相关经验知识人工录入防汛案例包括处理人员信息、处理时间、积水详细数据、处理措施系统生成防汛演练模拟积水点报警数据，处理人员信息系统模拟历史汛情历史积水点详细数据、降雨量、降雨时长系统录入防汛物资防汛物资存放位置、数量、类型等系统录入其中在时空信息云平
46、台雨量数据存放至雨量信息数据库，并与积水点位数据做关联;水位数据存放至水位信息数据库，并与积水点位数据做关联；排水井流量数据存放在时空信息云平台流量信息数据库，并与流量监测点位数据做关联；视频监控数据以视频流形式上传至视频监控数据库，以视频文件形式存放，在积水点（包含道路积水点和下穿立交积水点）数据中存放对应视频监控文件路径，当需要查看各积水点视频监控时向视频服务器发起请求，视频服务器根据文件路径调用视频监控文件。平台为以上各类数据提供统一的数据服务引擎，屏蔽数据结构差异和存储系统差异,供上层业务系统进行各类异构数据的存储、归档及查询服务。在下层操作系统和上层业务应用系统之间提供统一认证及授权、数据互操作、外部数据接入控制、GIS基础服务、消息通信、流程控制、数据清洗、大数据分析和可视化操作、业务应用等服务支持。2. 2.3.1平台组成排水防涝综合信息管理平台主要由数据服务引擎、GlS基础服务管理、数据挖掘和分析、事务处理引擎、应用服务引擎、统一认证及授权和一系列WebSerViCe接口组成，为系统提供用户授权与认证、数据互操作、采集数据接入控制、GlS服务调用、消息传输、数据分析与可视化、系统进程控制、业务应用等服务支撑。3. 2.3.1.l数据服务引擎数据服务引擎实现对数据存储方式的封装，用统一的访问接口访问各种空间
