市政工程处路灯GIS

1 项目概述项目概述 1 1 项目背景项目背景 随着城市建设的发展 路灯已不再局限于街道照明 而是发展为表现城市景 观 体现城市形象的重要标志 城市照明建设越来越注重于城市的形象 道路照 明和景观照明的规模和数量越来越大 同时 也为政府部门对城市照临系统的管 理提出了越来越高的要求 依靠时钟 光电的低压侧开关控制方式 依靠人工巡 检的工作方式已远远不能满足城市的发展需求 急需依靠先进的信息技术建立路 灯管理系统 对城市路灯的规划设计 工程建设 日常巡查 维修管理等进行网 络化 精细化 规范化 日常化管理 1 2 建设目标建设目标及意义及意义 依托先进的空间信息技术 GIS GPS 整合利用计算机 GPRS 通讯技术 视 频监控技术 建立全市路灯管理系统 有效实现路灯监控的网络化 可视化 摆 脱了传统的路灯管理模式 及时全面的了解市区照明系统的运行状况 有助于减 少道路交通事故的发生 美化城市形像 通过对城市路灯的规划设计 工程建设 日常巡查 维修管理等进行网络化 精细化 规范化管理 从而进一步保障了城市照明稳定的运行 2 现状与需求现状与需求 2 1 系统现状系统现状 厦门市市政工程管理处作为厦门市市政园林局的下属单位 负责与人民群众 生活密切相关的市政公共设施的建设 运行 维护 养护等 目前已完成基于 GPRS 无线传输的路灯监控系统与视频监控系统 路灯 GPRS 监控系统实现了对市区范围内的全夜灯 半夜灯和景观灯的开 关 Comment k1 均可实现自动控制 同时 系统具备的自动报警和巡查 选测功能 使调度人员 可以在故障发生后的数秒钟内及时了解故障的地点和状态 视频监控作为城市照明系统的辅助手段 可以实时地观测路灯系统的运行状 况 当路灯 GPRS 监控系统产生告警时 通过人眼的观看 确认故障是否真实存 在 修正路灯 GPRS 监控系统的误告警 从而达到辅助分析处理故障的目的 目 前只在市区重要路口安装了八个监控点 两个已正式启用 2 2 现有系统现有系统的不足的不足 单一的路灯 GPRS 监控系统与视频监控系统虽然做到了城市照明系统的集中 控制管理 但是由于其基于 GPRS 无线传输以及监控终端设备 数据接收设备自 身的可靠性 仍存在以下不足 1 现有系统无法反映出城市照明系统各用电 配电设备 如路灯 夜景灯 配电控制箱 的地理位置 容易出现施工检修时 人员找不到设备在哪 给设备 的安装维护等造成一定的不便 特别是在故障抢修时 快速定位故障设备的地点 有助于缩短故障恢复时间 2 系统只监控配电柜内的配电设备和检测输入电压及回路电流电压等 无 法真实反应配电柜至路灯此段的线路情况 在软件界面上只单一地用文本标识配 电柜内有多少回路及名称 无法清楚地获知此配电柜具体管理的路灯范围 3 监控终端设备采线的数据通过 GPRS 无线传输 GPRS 信号的不稳定以及所 处的基站通讯繁忙有可能造成数据上传失败或出错 从而在监控系统的中心端造 成误告警 虽然有视频监控系统进行辅助故障分析判断 但需要人工干预 管理 人员必须先了解故障点处于哪个视频监控点的监控覆盖范围 再调阅视频 这就 要求管理人员要对视频监控点的监控覆盖范围非常熟悉 4 路灯监控数据目前是采用周期性采集方式 每 30 分钟更新一次 也就是 从故障实际发生到值班人员得知故障 最悲观的估计是 30 分钟 将对故障解决 造成一定的延误 2 3 需求分析需求分析 通过建设 GIS 系统整合现有的路灯 GPRS 监控与视频监控系统 弥补现有系 统的不足 采用网格管理法和城市照明部件 事件管理法相结合的方式完善全市 路灯管理 实现对城市路灯的规划设计 工程建设 日常巡查 维修养护等的网 络化 可视化 精细化管理 从而实现精确 敏捷 高效 全时段 全方位覆盖 的管理方式 2 3 1 功能需求功能需求 2 3 1 12 3 1 1建设成果展示建设成果展示 现有 GRPS 路灯监控系统中 只有配电设备的文本信息展示 没有路灯具体 的相关信息 更无法提供相关设备的照片 说明信息等 因此需要借助 GIS 平台 进行相关业务数据的落图 提供在 GIS 地图平台上对路灯的照片 设备业务信息 等进行编辑 管理等 2 3 1 22 3 1 2快速查询 定位快速查询 定位 需要能提供各类快速的查询功能 如通过维护责任人 配电 用电设备编号 安装时间段等 进行业务数据的查询 同时提供在地图上以点选 矩形框选 多 边形等多种方式进行基于地理范围的选择 从而支持数据的快速查询及定位 后续考虑通过和民政局的地名公共服务平台进行联动 获取全市的地名数据 从而支持热心市民进行的电话反馈时 业务人员可以快速的根据地名信息 快速 定位到问题路灯 2 3 1 32 3 1 3维护及管理维护及管理 通过数据库层面集成来自其它系统中的配电箱的信息 实现在派遣相关维修 人员到现场前 可以直接在 GIS 地图平台上查看指定位置的配电箱的具体设备型 号 详细配件清单 方便的将配电设备信息 及待检测故障描述信息通过短信息 发送到维修责任人手上 维修人员完成维修后 可以回复相关短信 根据回复短 信内容 自动更新设备的维修状态 传统的路灯及配套设施的维修缺乏预见性 或是等资金到位 或是等设施损 坏再修 这种养护方式不利于路灯设施设备的养护 借助 GIS 平台的分析功能 可以综合分析路灯的生产厂商 使用情况 历史维修信息等相关数据 合理安排 维护计划 实现了运行效能提高与维护费用降低的双赢 实现路灯设施的科学管 养 2 3 1 42 3 1 4实时调阅监控视频实时调阅监控视频 需要能提供在 路灯管理一张图 上 同时显示来自 全球眼监控 系统的 数据及现有路灯的位置信息 支持直接在地图上调取显示视频信息 实现业务人 员查看实时视频信息 判断 GPRS 路灯监控系统的路灯状态 和实际的路灯运行 状态是否一致 从而判断出具体的问题 从而支持数据的快速查询及定位 2 3 2 数据需求数据需求 2 3 2 12 3 2 1管理海量空间数据管理海量空间数据 平台需要能存储及管理厦门市的基础地形图及遥感影像图 实现电子地图与 遥感影像的叠加显示 路灯数据可以划分为点状 线状数据 路灯一般是以 20 米为距 进行铺设 因此全厦门的路灯空间数据相对属性数据还是比较大的 2 3 2 22 3 2 2读取实时监测数据读取实时监测数据 目前的 GPRS 路灯监控系统 采用每半个小时 读取瞬时的设备及线路的状 态信息 目前可以通过两种方式进行数据的读取 第一种 读取来自组态软件的 实时数据包 第二种 读取监控系统的数据库数据 读取数据包需要提供具体的 数据包结构信息 读取数据库数据 可能存在一定的延迟 2 3 2 32 3 2 3调取视频监控数据调取视频监控数据 目前已经上线的 8 路视频监控服务 需要提供对应的读取实时及历史视频监 控数据 对于视频监控信息的调取 如果需要实现在 GIS 平台上实时操作摄像头 的焦距 角度等 则需要视频监控服务商提供相关的开发接口及相关控件 2 3 2 42 3 2 4读取供电局的数据读取供电局的数据 需要能与电业局供电系统对接户号和供电杆 实现快速的断电分析与恢复 特别是单个配电箱的供电出现问题时 可提供最短路径可供电来源分析 为决策 提供科学的数据支持 2 3 3 性能需求性能需求 系统需提供稳定的 7 24 小时的服务 对于各类简单的操作 需要控制在 2 秒以内 对于涉及复杂的 GIS 空间分析等 需要控制在 1 分钟以内 3 系统设计系统设计 3 1 技术路线技术路线 本系统采用主流的 GIS 平台 ESRI 的 ArcGIS 大型关系数据库技术 SQL2008 先进的 成熟的企业级技术架构 Net 在充分考虑与其它信息 系统的开放互联 多源数据接口 数据之间的关联以及网络环境开放性的基础上 支持复杂应用环境 对现有应用系统 数据库资源进行有效整合 形成以完备的 地理信息数据库为基础 以开放的专题地理信息信息服务为依托 建设城市照明 的基础地理信息系统 系统开发工具选择用 Microsoft Visual Studio NET 2010 开发平台的 Microsoft Visual C NET 3 2 体系结构体系结构 基于三层体系结构的 C S 模式 C S Client Server 结构 一般运行于局 域网 面向相对固定的用户群 对信息安全的控制能力很强 是应用较为成熟的 软件体系架构 C S 三层体系结构把客户端应用程序的核心业务逻辑分离出来形 成中间层应用服务器 客户端应用程序只负责用户界面表现 核心业务处理调用 中间层应用服务器的方法来完成 应用服务器操作数据层的数据 C S 模式的应 用系统一般具有丰富的用户端界面 具有较强的交互性 SQL SQL 用户界面表述逻辑业务逻辑数据逻辑数据存储 表现层中间层数据层 三层体系结构示意图 如上图所示 通过引入独立的中间层 产生了适应于 Internet 应用环境多 层体系结构 业务处理集中在中间层实现 客户端仅包含简单的校验逻辑 不对 业务处理的完整性产生影响 系统将业务处理拆分为业务逻辑和数据逻辑 分离的业务逻辑和数据逻辑使 核心业务过程可以独立于数据存储实现 业务逻辑又细分为核心业务组件和高层 业务过程 将容易变动的部分转化为流程的定制和算法的定制 使之可以独立于 核心代码被修改 3 3 系统构成系统构成 视视频频监监控控 数数据据库库 基基础础地地理理信信 息息数数据据库库 城城市市照照明明设设施施专专 题题数数据据库库 业业务务管管理理 数数据据库库 城城市市照照明明运运行行 状状态态数数据据库库 城城市市照照明明监监控控 模模型型数数据据库库 城城市市照照明明监监 控控数数据据库库 数数据据库库管管理理 A Ar rc cS SD DE E 城城市市照照明明 视视频频监监控控 系系统统 城城市市照照明明 G GP PR RS S监监控控系系统统 A Ar rc cG GI IS S E EN NG GI IN NE ES Se er rv vi ic ce e A AP PI IA AP PI I 无无线线监监控控管管理理路路灯灯基基本本管管理理 视视频频监监控控管管理理综综合合决决策策支支持持 城城市市照照明明G GI IS S系系统统 指指挥挥中中心心系系统统管管理理员员技技术术工工程程人人员员运运维维保保障障人人员员 用用户户层层 数数据据层层 中中间间层层 应应用用层层 系统构成图 3 3 1 数据层数据层 根据对城市路灯监控业务的分析 底层数据分别有基础地理空间数据 城市 照明设施专题数据 业务管理数据 1 基础地理信息数据库 负责存储全市域范围内的基础地理数据 包括行政区划 路网 植被 水系 建筑物等信息 条件许可情况下 还包括遥感影像数据 基础地理空间数据构成 城市路灯监控管理的空间基础 2 城市路灯设施专题数据库 负责存储与管理全市范围内所有监控的城市路灯设施数据 包括这些设施的 静态空间信息及其属性信息等 3 业务管理数据库 负责存储该系统运维保障人员 技术工程人员 系统管理员等非照明设施以 外的信息 Comment k2 Comment k3 3 3 2 中间层中间层 中间层主要包括地理信息平台 GPRS 监控以及视频监控服务与接口 通过这 些服务与接口实现视频监控系统 路灯 GPRS 监控系统 GIS 系统的基本业务 同 时也为系统间的数据调用提供了必要的技术手段 3 3 3 应用层应用层 应用层为本层 GIS 系统开发的主要内容 结合当前业务需求 开发路灯基本 管理模块 无线监控管理模块 视频监控管理模块 综合决策支持模块 GIS 系 统建立在路灯 GPRS 监控与视频监控系统之上 不仅能够进行传统的监控操作 还能够实现基于空间的道路信息可视化 以及相关的空间查询与检索等操作 同 时 基于视频的空间范围分析 也为城市照明的安全运营提供了强有力的技术保 障 3 3 4 用户层用户层 用户层构成系统的最终使用者 是系统需求的来源 也是系统功能的最终服 务目标 根据不同用户类型 在 GIS 系统中设置了不同的操作权限 3 3 5 网络结构网络结构 本系统无需改变现有的网络结构 可继续沿用现有网络 只需要保证可以同 时访问视频监控系统与路灯 GPRS 监控系统的相关服务器即可 4 系统开发系统开发 4 1 路灯基本管理模块路灯基本管理模块 4 1 1 路灯及配套设施管理路灯及配套设施管理 实现对路灯及配套的设施的落图管理 可以在地图上直接查看管理对象的各 类属性信息及多媒体信息 如图片 视频等 1 对管理对象的位置信息 点状 线状 等的的新增 编辑 修改 删除 功能 2 对数据的历史版本管理 3 查看设施设备的维修记录 产品型号 负责人等相关管理信息 4 1 2 路灯设施查询定位路灯设施查询定位 提供通过业务关键字 如路灯编号 配电箱编号 道路名称 等多关键字的 单个 组合查询 支持查询结果定位到地图上进行高亮显示 提供通过在地图上 进行点选 矩形框选 多边形等多种方式进行管理对象 的查询 实现以图选灯 4 1 3 日常维护计划管理日常维护计划管理 在业务上已经指定了片区的路灯设施的维护企业 维护责任人 系统支持定 期生成维护计划材料 支持生产图文并茂的维护书 在短信模块的支持下 可配 置提前通知相关维护责任人的 4 1 4 供电局电网管理供电局电网管理 通过定期的导入来自供电局的电网数据 实现与电业局供电系统对接户号和 供电杆 1 数据的导入功能管理 Comment k4 2 供电网络业务图的导出及打印功能 4 2 无线监控管理模块无线监控管理模块 现有 GPRS 系统上 可以直接进行路灯的远程测量 控制 以上功能 将通 过简单的接口封装 进行二次调用 从而支持在 GIS 平台上进行相关的操作 在 GIS 平台的支持下 配合路灯 GPRS 监控系统 在路灯出现故障时 可以 调出所处监控范围的视频信号 4 3 视频监控管理模块视频监控管理模块 1 1 实现对视频监控点的落图管理 实现对视频监控点的落图管理 提供在 一张图办公 模板上的视频监控点的自定义管理 科室的业务人员 可以根据实际部署的视频监控点 进行监控点的调整 2 2 支持分析视频的覆盖范围 支持分析视频的覆盖范围 视频覆盖范围分析 将路灯 配电箱与视频监控点覆盖范围相关联 支持手动点选路灯或配电箱 从而调阅覆盖此区域的视频图像 因此人工观察路灯是否亮起无需操作人员清楚 路灯 配电箱与视频监控点的关联性 也可以通过事件驱动 如路灯故障 电线 断