城市内涝监测预报预警系统解决方案

城市内涝监测预报预警系统解决方案城市内涝监测预报预警系统解决方案目录TOC\o"1-5"\h\z\u53142.1总体设计 381312.1.1总体思路 330432.1.2总体原则 3290042.1.3总体框架 441352.1.4系统网络拓扑图 584482.2项目软硬件建设方案 6220522.2.1基础设施建设方案 7122522.2.2通信方案设计 1526294移动通信指挥系统设计 1510200通信网络设计 19241512.2.3排水防涝综合信息管理平台 203159平台组成 244173.1数据服务引擎 244921.2GIS基础服务 3129694.3数据挖掘与分析 354930.4事务处理引擎 3513869.5应用服务引擎 3615093.6统一认证及授权 3721750排水防涝综合信息管理平台功能 39315112.2.4应用系统建设 409400各应用系统交互关系 4210867积水监控及预警系统 4219801.1系统组成 4321656.2系统功能 432682.3功能模块 4429605指挥调度系统 543746.1系统组成 555474.2系统功能 5510343.3功能模块 5711833视频会议（会商）系统 62530.1系统组成 6512485.2系统功能 6622371.3功能设计 6930484城市内涝模拟系统 726739.1系统组成 7213011.2系统功能 741800.3功能模块 75总体设计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。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：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。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。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。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。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。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。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。总体框架城市内涝监测预报预警系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。图SEQ图\*ARABIC2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。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；整个系统由中心监控系统和监测站组成，拓扑图如下所示。图SEQ图\*ARABIC3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LED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，为人员和车辆导航提供最佳行驶路径。平台支持远程设定LED显示内容和警戒水位的功能。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、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。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SEQ图\*ARABIC4城市道路积水监测点部署方案图SEQ图\*ARABIC5积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部署能够实时监测下立交积水状况的监测站点。图SEQ图\*ARABIC6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、LED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LED显示屏，提醒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块备用电池。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0.3m/s时，RTU切断流量计供电电源。（3）LED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LED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LED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CIF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（512×3600÷8÷1024）×5×15=16875MB，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SEQ表\*ARABIC4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有超时检测机制，重发功能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处理设备告警上来的数据，并对数据进行解析打包有用的信息，并以业务通道上报给前置消息总线过滤无用的消息文件管理支持设备上报的文件存储支持文件下发给设备拓展业务管理支持拓展业务的控制命令和业务数据支持三方数据库，接口的通讯过程支持串口通信（实现短信和电话的功能）平台集中管理配置管理统一平台配置文件格式集中管理配置文件，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查看系统组件信息，版本信息等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，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案，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，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。通信方案设计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：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；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；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；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；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，客户端无需添加任何硬件；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。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；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。图SEQ图\*ARABIC7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：图SEQ图\*ARABIC8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Internet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；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；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。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，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SEQ图\*ARABIC9通信网络架构图排水防涝综合信息管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、GIS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SEQ图\*ARABIC10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API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API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：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SEQ表\*ARABIC5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SEQ表\*ARABIC6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公共信息数据库管理部门业务所需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SEQ表\*ARABIC7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。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、GIS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、GIS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。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信息数据库、动态信息数据库、基础信息数据库、历史汛情数据库和各种专题数据库以及各种非结构化的文件数据存储系统。数据服务引擎支持多种类型的数据流的处理和存储，数据流服务利用Websocket技术实现，支持全双工双向通信。实时接入雨量、流量、积水点水位、监控视频流，通过流服务接收实时数据流实现即时可视化，而数据库持续更新与数据即时可视化显示分来处理，实现高系统可靠性，支持数据库主备和动态切换；实现高存取效率，支持对数据库读写的分离。对外提供数据存储操作、管理控制、服务调用和数据更新操作。数据服务引擎是为了建立数据应用资源互操作的模式，对异构环境下的数据库实现联接或文件系统实现联接的服务；在分布式系统中，重要的数据都集中存放在数据服务器中，它们可以是关系型的、复合文档型、具有各种存放格式的多媒体型，或者是经过加密或压缩存放的，这类服务引擎将为在网络上虚拟缓冲存取、格式转换、解压等带来方便。封装的数据包括结构化数据和非结构化数据，对应的操作如下：对结构化提供数据增、删、改、查服务；对结构化提供数据更新服务；对非结构化数据提供数据的增、删、改、查服务；对非结构化数据提供更新服务。图SEQ图\*ARABIC11数据服务引擎数据服务引擎子系统分为数据服务接口模块、核心控制模块、数据服务模块、数据存储接口模块、业务执行环境五个模块。1、数据服务接口模块数据服务接口模块主要负责与外部系统的数据交互和控制，完成协议编解码处理，提供具体的数据接口服务，主要包括基本数据服务、扩展数据服务、业务数据服务功能。以WebService接口方式对外提供数据访问服务，接收应用系统所进行的数据访问请求、消息完成性校验、协议编解码器，并向数据调度器发起数据服务请求。接口主要针对的包括基本数据服务、扩展数据服务、业务数据服务三类。基础数据服务基本数据服务包括权限类数据服务、字典类基础数据服务、智慧城市基础库、结构化业务数据类数据服务、非结构化业务数据类数据服务、日志类基础数据服务、统计报表类数据服务。对应的基础数据服务的操作能够完成扩展数据服务扩展数据服务包括数据同步服务、位置信息数据、同步服务数据等。对应的外部系统向数据服务接口发送数据查询请求消息，数据调度模块获得查询结果后对查询结果数据量进行分析判断，数据量超过阀值，数据服务接口外部系统发起数据同步通知。业务数据服务模块业务数据服务包括基础数据自检服务、已有应用数据同步服务、数据统计分析服务、实时数据同步服务、关系数据同步服务等。满足外部系统对于业务数据的同步要求，在外部系统发起的结构化数据更新流程结束后，数据调度模块会将数据更新同步，还能够提供数据统计和数据自检服务。城市内涝监测预报系统的数据接入服务提供双向的数据通信功能，是监测系统软件运行的基础。（1）远端数据的上行流程是将底层测量设备测量到的雨量、流量、水位和视频等通过监测传输设备上传至数据接入服务，通过支撑层的数据转换服务，进入监测数据库。（2）应用系统命令数据的下行流程是将查询或配置命令通过数据接入服务送至监测传输设备以实际指挥底层设备进行具体的操作，数据传输基于TCP/IP协议。数据接入服务提供定时数据采集、实时数据采集、监测站配置三种功能。（1）定时数据采集由监测站发起数据通信过程，监测站对数据进行定时采集，按照预先设置的发送时间间隔发送到监测中心。（2）实时数据采集由应用系统发起的数据通信过程，应用系统通过数据接入服务向监测站发出查询指令，监测站接到指令后立即执行数据采集操作，并将结果立即通过数据接入服务回馈给应用系统。（3）监测站配置由应用系统发起的数据通信过程，应用系统通过数据接入服务向监测站发出改变上传数据时间间隔等监测站配置指令，监测站接到指令后立即执行命令，并将命令执行结果立即通过数据接入服务回馈给应用系统。2、核心控制模块核心控制模块控制服务过程，模块完成的功能包括：管理控制器、过载控制器，告警管理器、配置管理器、共享内存管理器、业务控制器。负责数据服务的调度与控制，协调各模块共同提供数据访问服务。负责协调控制其它数据服务功能模块协同工作，提供业务数据的增、删、改、查操作的控制服务，同时对数据访问者和数据服务请求进行过载控制、管理控制、日志管理、配置管理和服务统计控制。模块的主要功能如下：管理控制器属于控制模块，负责数据服务功能的管理与控制。管理对应的数据服务操作和请求符合认证要求，对于每个数据服务和负责对数据服务请求者进行身份和接入信息验证，保障数据访问者每次服务的系统内身份合法性和接入合法性。控制数据服务引擎子系统对于所有的业务需求在系统内的协同工作，合理规划资源，共同完成业务对于所需数据的增、删、改、查操作，并通过内存数据缓存等相关高端机制提供高效的数据访问服务，完成服务控制。过载控制器属于控制模块，负责数据服务引擎负载情况的监控和管理，过载控制模块负责根据系统资源（CPU、内存）当前负荷和TPS设定值对数据访问请求进行控制，当系统当前业务压力超过警戒水位时，通过直接拒绝服务请求的方式确保系统工作负荷在允许的警戒红线内，避免负荷过高导致系统宕机、服务中断。告警管理器属于控制模块，负责数据服务过程中出现告警情况的监控和管理，实时检查数据服务中出现报警参数的门限值设置。负责判断进入子系统的所有业务数据和操作的数据量不超过配置要求，采用轮询制度的检查方式，一旦出现高优先级的进行告警和对于告警的分级控制，超过一定时间告警不能够处理，则子系统自动升级告警的级别，直到处理，保障子系统的正常运行。配置管理器属于控制模块，配置管理模块负责提供数据服务引擎正常运行所需的系统运行基础参数配置功能。例如包括日志文件生成方式、日志文件大小、循环日志文件数量、大数据交换缓冲区设置等。共享内存管理器数据服务中为了提高处理数据，部分数据存储在内存中，对于共享内存的大小、分配属性、内存参数、缓冲区管理及控制等。共享内存提升子系统的运行速度，合理的释放内容空间既不能丢失业务系统所需的数据而且能够最大程度的利用空间就是这个功能需要解决的问题。业务控制器数据服务接口处理三类数据对应的业务和应用进行管理。业务控制器中纯粹的对于外部系统中的应用程式或者链接的外部应用型的服务内容进行管理和控制，区别于来自于平台内部的其他子系统内的请求。能够直接通过外部门户进行操作和设置。3、数据服务模块数据服务模块是数据服务引擎的核心，通过任务调度器连接消息队列和自动机队列实现具体的数据服务功能，经过处理后访问和存储数据。数据服务模块提供包括数据调度、接入认证、日志管理、服务统计、数据缓存、数据同步、大数据同步等多项服务。通过任务调度器连接消息队列和自动机队列实现具体的数据服务功能，经过处理后访问和存储数据。负责根据核心控制模块的控制与调度，根据数据服务请求类型提供相应的服务服务功能，包括数据缓存、已有系统数据同步、基础数据自检、大数据同步和服务访问等。模块的主要功能如下：数据访问器数据访问器是数据服务模块的调度服务核心，负责根据数据访问请求类型提供相应的数据访问服务。不同类型的服务要求所需访问数据的位置、关联、步骤先后、返回结果都有所不同，部分访问仅为“成功”“失败”，业务返回是查询到的数据和需要增减的数据内容。数据访问操作直接访问数据存储接口，完成对于服务的处理和结果的返回。数据缓存器负责管理、协调、调度内容中驻留业务数据，将近期访问频率高的业务数据放到内存中，提高数据访问效率和性能，并定期在内存和存储介质间同步业务数据，将临时缓存的数据变化存储到非易失型存储介质上。数据缓存原则具备一定的配置能力，以便在特殊应用场合提高某类业务数据的访问效率。已有系统数据同步器负责监控指定数据的相关变化，并将该变化通过数据服务接口通知接入网关，由接入网关再同步给应用系统，例如企业办公系统，实现企业所关心数据的实时同步功能。基础数据自检器负责响应运营支撑管理系统的业务请求，完成基础数据自检。自检项目包括智慧城市的基础数据库也包括业务相关的基础数据。大数据交换器负责以文本文件为载体、以FTP为通信方式，实现数据服务引擎和外部系统或模块的大数据量同步，避免通过实时接口（WebService）交互大量数据影响系统性能。实时数据同步器为提高数据访问效率，关系数据存储的部分静态数据需要实时存储，因此数据服务引擎需要提供针对这类数据同步服务，并维护两个数据库之间的数据一致性。4、数据存储接口模块数据存储接口模块主要负责与外部数据库或文件的数据交互和控制，包括数据访问存储服务和多种数据库适配器、文件适配器的兼容。负责对实时数据库Redis、分布式数据库HBase、结构化关系数据库Oracle、文本或二进制文件的访问方式进行封装，通过各种适配器模块屏蔽各种数据库和文件的数据读写操作的差异性，对外提供统一的数据访问接口来实现数据访问服务。包括数据存取服务接口、Redis适配器、HBase适配器、Oracle适配器、文件适配器。负责对上层应用提供统一的数据存取接口，屏蔽物理存储介质和数据支撑系统接口的差异性，完成多种类型数据的适配和文件适配，包括适配器、存储器、访问器、缓冲器、编解码器。模块的主要功能如下：适配器负责对多种类型数据库的数据适配方式和接口进行封装，对上层应用提供抽象服务接口和服务能力。包括对于结构化数据所需的关系数据库、链接数据库数据类型的适配，也包括对于非结构化数据存取所需实时数据库的适配，也支持文件适配。在业务服务中针对链接应用所采用的不同数据库和对于数据类型的要求通过子系统提供的对应适配器的适配能力完成对于数据的适配，满足统一接口的存储和访问。存储器负责对多种类型数据库的存储方式和存储接口进行封装，对上层应用提供抽象服务接口和服务能力。已经存在的应用系统和未来扩展的应用系统都会有按业务需求进行数据存储的需要，子系统提供统一的存储器对于不同数据库存储所需数据格式进行数据的存储，屏蔽掉对于平台多种数据库之间的差异性，对于提供统一的数据存储要求和存储接口。访问器负责对多种类型数据库的访问方式和访问接口进行封装，对上层业务提供抽象服务接口和服务能力。数据存储接口的访问器就是对于不同数据库内数据接口访问，对于提供的不同类型的接口类型进行整合，对外提供统一的类型，提升子系统的数据存储性能。编解码器负责对业务数据和文本文件进行二进制的编解码，对于编码和接口进行封装，对应用模块提供抽象服务接口和服务能力。满足了结构化数据的编解码，而且针对非结构化数据的查询和删除操作，将一种格式变换保证传输、存储、判断、和加密，也能够满足外部系统恢复操作，最大程度的解决了不同格式编码之间的互相转换效率和对于外部系统的支持能力。5、业务执行环境模块业务执行环境SLEE负责提供应用逻辑执行容器，为数据服务接口、控制与服务、数据存取各模块提供运行环境，包括多业务并发执行、业务加载、业务更新、业务管理、多协议支持等，提供高并发、高性能、高可靠的业务逻辑执行机制。业务执行环境是数据服务引擎的应用逻辑运行环境，为各种业务功能模块提供执行容器和公共服务能力，包括多业务并发执行、业务加载、业务更新、业务管理、多协议支持等，并通过多进程、自动机、进程守护等机制提供高性能、高并发、高可靠的运行服务能力功能，其模式类似Weblogic容器。它基于SCF框架，处于应用系统底层，一般不直接对外接口，通过总线完成信息传输。模块的主要功能如下：业务并发执行器执行环境提供基本逻辑运行环境支持，能够满足业务同步多进程并发，多线程执行。业务加载服务器负责服务引擎加载业务，并对于多个连接到服务总线，通过总线完成信息的传输。业务更新执行器负责服务引擎加载业务的更新，对于更新的业务连接到服务总线，通过总线完成信息的传输。业务管理服务器负责对于业务逻辑环境的管理，通过自动机和进程守护等来保障系统的正常运行和系统的性能。多协议支持服务能够支持INES协议、SOAP协议、XML协议等多种协议在运行环境中的编解码过程和控制管理。通信协议支持能够支持基础的通信方式，支持SOCKET、HTTP、FTP等多种数据传输的协议。GIS基础服务GIS基础服务为城市内涝监测预报提供空间数据管理、空间数据挖掘与分析和多维数据可视化三个方面的技术支撑。GIS服务分为GIS数据服务和GIS功能服务两类，包括基础的WMS、MapService服务、实时数据采集入库所涉及到的FeatureService、GeoEventService等；为其他应用系统提供空间操作、空间查询、空间分析、对象绘制的GeoprossingService、GeocodingService、GeoeventService、GeometryService等，提供已封装的基本空间操作、空间分析等通用服务。平台利用ArcGISSever发布并管理GIS相关服务，其工作过程简单描述如下：客户端向排水防涝综合指挥平台发出数据服务请求，GIS服务解析来自客户端的请求，并把这些请求转化成数据管理平台能够接受的数据请求格式，ArcSDE客户端的请求最终转化成SQL语句，向数据库检索相应的空间数据和属性数据，并把数据传回排水防涝综合指挥平台，平台将结果数据以接口形式回传客户端显示。GIS主要由两部分组成：GIS服务器和ArcSDE数据管理服务器，GIS服务器主要用来接收客户端请求进行并发控制；ArcSDE数据管理服务器主要是提供对数据库的接口。GIS基础服务作为排水防涝综合信息管理平台中的空间功能部分，为其他子系统提供基础的空间分析与操作功能。1、GIS基础服务架构图SEQ图\*ARABIC12GIS基础服务架构GIS基础服务总体架构分为四个层次：GIS应用层、GIS服务层、GIS中间件层和GIS空间数据库。GIS基础服务的目标是建立时空数据共享与服务平台，为其他分系统提供空间操作、空间查询、空间分析、对象绘制等空间数据处理、查询与分析服务；提供已封装的基本空间操作、空间分析等通用服务，利用统一的数据标准和软件平台，为系统提供GIS支持。2、GIS基础服务组成GIS基础服务由GIS应用层、GIS服务层、GIS中间件层以及GIS空间数据库四部分组成。GIS应用层GIS应用层为二维的WebGIS控件，在浏览器中实现GIS功能，提供空间操作、空间分析、空间查询、对象绘制、数据交换等功能。应用系统通过调用WebGIS控件提供的API进行相关业务应用的开发。GIS服务层GIS服务层通过标准的OGC服务以及RESTful的方式为其他子系统提供空间分析、空间查询、对象绘制、地图切片等服务。GIS应用层通过调用GIS服务层提供的相关服务进行GIS功能的实现。外部的应用系统也可以直接调用该子系统提供的服务进行相关的业务应用开发。GIS中间件层GIS中间件由GISServer、GISEngine、小文件存储集群等基础中间件组成，为GIS服务子系统提供基础的GIS功能，GIS服务子系统基于GIS中间件提供应用接口，对GIS服务进行封装。GIS空间数据库GIS空间数据库提供各类GIS空间数据的存储以及查询支持。基于基础地理信息空间数据库、业务交换数据空间数据库以及管理数据库，其他各层可以通过对GIS空间数据库的操作对外提供元数据服务、Web要素服务，用户可获取GIS空间数据的相应信息。3、GIS服务类型GIS服务通过接口暴露封装的功能。GIS服务包括GIS数据服务和GIS功能服务，GIS数据服务通过接口向外提供空间数据，GIS功能服务通过接口向外提供空间数据处理功能。WMS服务Web地图服务（WMS）利用具有地理空间位置信息的数据制作地图。其中将地图定义为地理数据可视的表现。这个规范定义了三个操作：GetCapabitities返回服务级元数据，它是对服务信息内容和要求参数的一种描述；GetMap返回一个地图影像，其地理空间参考和大小参数是明确定义了的；能够根据用户的请求返回相应的地图（包括PNG，GIF，JPEG等栅格形式或者是SVG和WEBCGM等矢量形式）。WMS支持网络协议HTTP，所支持的操作是由URL定义的。GetFeatureInfo（可选）返回显示在地图上的某些特殊要素的信息。WFS服务Web要素服务（WFS）返回的是要素级的GML编码，并提供对要素的增加、修改、删除等事务操作，是对Web地图服务的进一步深入。OGCWeb要素服务允许客户端从多个Web要素服务中取得使用地理标记语言（GML）编码的地理空间数据，GetCapabilites返回Web要素服务性能描述文档（用XML描述）；DescribeFeatureType返回描述可以提供服务的任何要素结构的XML文档；GetFeature为一个获取要素实例的请求提供服务；Transaction为事务请求提服务；LockFeature处理在一个事务期间对一个或多个要素类型实例上锁的请求。WMTS服务即切片地图Web服务，WMTS提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。WMTS弥补了WMS不能提供分块地图的不足。WMS针对提供可定制地图的服务，是一个动态数据或用户定制地图（需结合SLD标准）的理想解决办法。WMTS牺牲了提供定制地图的灵活性，代之以通过提供静态数据（基础地图）来增强伸缩性，这些静态数据的范围框和比例尺被限定在各个图块内。这些固定的图块集使得对WMTS服务的实现可以使用一个仅简单返回已有文件的Web服务器即可，同时使得可以利用一些标准的诸如分布式缓存的网络机制实现伸缩性。地理处理服务地理处理服务的基本目的是帮助各应用系统自动完成GIS任务，几乎所有的GIS应用都会包含需要重复执行的工作。地理处理服务构建了一个地理处理的框架，在这个框架下支持多步骤任务的定义和自动完成，支持工作流文档的自动编制，以及模型的共享。地理处理还支持空间建模和空间分析。GISServer支持将服务器上的地理处理工具和模型发布成服务，供客户端远程调用，而任务本身在服务器上运行。例如可以将内涝预测模型发布成地理处理服务，城市内涝模拟系统调用地理处理服务处理实时雨量、管网、城市三维模型数据，地理处理服务异步执行，并将处理结果返回城市内涝模拟系统。地理数据服务地理数据服务允许通过GISServer调用基础地理数据库，GISServer暴露空间数据操作的接口，实现数据库的编辑、数据库复制，甚至数据库导出操作，以及空间数据库的查询。地理数据服务支持所有类型的空间数据库，包括ARCSDEGeodatabase、POSTGIS和各种文件空间数据库。数字办智慧时空云平台为城市内涝监测预报预警系统提供城市地图服务、基础地理信息数据服务、地表部件信息数据服务、地下管线信息数据服务，通过地理数据服务管理，为应用系统提供空间数据地图可视化、空间查询、空间分析的服务支撑；此外城市内涝监测预报预警系统所涉及的雨量计、水位计、流量计、泵站点位数据作为系统自身空间数据，存入系统自身空间数据库，为系统提供空间数据库的入库更新、编辑、数据库导出和数据查询服务。这样基础地理信息数据、城市部件信息数据和城市地下管线数据由时空云平台通过地理数据服务提供给应用系统，而雨量计、流量计、泵站点位等空间数据由排水防涝综合信息管理平台自身管理，以GIS服务的形式提供给应用系统。地理数据服务将这两类空间数据进行数据同步，在两个数据库之间共享变化的部分。数据挖掘与分析数据挖掘与分析为积水监控与预警系统和城市内涝模拟系统提供数据查询统计等计算分析服务。1、信息查询服务信息查询服务为积水监控与预警系统提供水位、流量、雨量、视频信息、报警信息以及系统登录日志、系统操作日志的查询服务后台。积水监控与预警系统向排水防涝综合信息管理平台发起信息查询请求，调用信息查询服务接口，排水防涝综合信息管理平台将查询结果返回给积水监控与预警系统。2、统计分析服务统计分析服务为积水监控与预警系统提供监测点历史水位、雨量、积水时长、积水原因、视频监控、管网流量、系统报警信息、水情简报、雨情简报和系统日志统计分析服务。积水监控与预警系统向排水防涝综合信息管理平台发起统计分析请求，调用统计分析服务接口，排水防涝综合信息管理平台将统计分析结果返回给积水监控与预警系统。事务处理引擎事务处理引擎为系统提供支持大规模事务处理的可靠运行环境。事务处理监控界于客户端和服务器端之间，进行事务管理与协调、负载平衡、失败恢复等，以提高系统的整体性能。它可以被看作是事务处理应用程序的“操作系统”。总体上来说，事务处理引擎有以下功能：1、进程管理包括启动各种服务进程的启动和停止、服务任务分配、监控其执行并对负载进行平衡。2、事务管理即保证在其监控下的事务处理的原子性、一致性、独立性和持久性。3、消息管理为客户端和服务器之间提供了多种通讯机制，包括请求响应、会话、排队、订阅发布和广播等。消息管理用来屏蔽掉积水监控与预警系统、指挥调度系统、视频会议系统、城市内涝模拟系统之间的特性，实现在不同平台之间通信，实现分布式系统中可靠的、高效的、实时的跨平台数据传输，实现应用程序之间的协同，并建立与外部服务如时空云平台信息交互的统一规则，为系统提供统一的消息管理平台。事务处理引擎能够为大量的client提供服务，并负责各客户端调用过程中服务器的并发请求和负载均衡，在同一时刻并不是所有的client都需要请求服务，而一旦某个client请求了服务，它希望得到快速的响应。事务处理监控在操作系统之上提供一组服务，对client请求进行管理并为其分配相应的服务进程，使server在有限的系统资源下能够高效地为大规模的客户提供服务。应用服务引擎系统应用服务引擎由多个组件构成，负责各业务应用系统向平台发起的数据或服务请求，以及平台向业务应用系统的信息回传。具体包含以下内容：设备管理组件为平台提供设备接入、远程控制、数据透传等基础服务。视频转发组件分布式组件，负责实时视频的采集和分发。图片组件负责接收图片，保存图片和发布主题图片，提供图片查询、删除。流媒体组件分布式组件，将采集视频数据转码后，经过RTSP流媒体协议分发出去。存储组件分布式海量数据存储，并提供备份、容灾扩展服务。水雨情组件从消息总线获取水位数据、雨量时段数据，进行实时数据和历史数据存储，并针对水位特征值和统计值进行计算，同时对雨量小时、日、月、年进行统计存储，为来水分析，面雨量计算提供服务接口。流量组件从消息总线获取流量实时数据，进行实时流量数据和累计水量数据存储，并进行水量小时、日、月、年进行统计存储，为内涝监测管理应用提供服务接口。排水防涝预报组件具有预报方案构建、作业预报、预报系统管理等功能，实现排水防涝作业预报的自动化，设计中引入云计算技术，利用其他系统所有已部署服务器的空闲资源进行计算，提高应用业务软件系统高负载时的运算速度。地图组件为平台提供专业的ArcGIS、超图、百度、谷歌等地图服务，支持上万量级的数据批量标注与展示，并提供多种可视化方式。统一认证及授权统一认证及授权是集统一身份认证、统一授权管理、支持可扩展和单点登录认证为一体的多层分布式访问控制服务子系统。统一认证及授权访问控制模型以RBAC模型为基础，集中存储与管理各个应用系统的用户及授权模型，并为各应用系统集中提供统一身份认证及授权服务。统一认证及授权通过抽象扩展，内置ETRBAC、EORBAC两套可扩展的访问控制模型，并实现统一的用户管理、机构管理、认证管理和授权管理，实现用户一次登录、全网通用，实现各应用系统的权限分配和权限变更统一化管理，实现多层次、多维度用户统一授权，实现对各种权限使用情况的审计。图SEQ图\*ARABIC13统一认证及授权架构统一认证及授权功能架构主要由用户层、服务层、数据层三部分组成。用户层：防汛应急指挥中心与各防汛成员单位以及相关工作人员，可以通过移动端、WEB页面方式登录排水防涝综合信息管理平台。服务层：登录排水防涝综合信息管理平台需要通过相关组件功能模块注册账号，对身份进行验证审核。数据层：用户通过数据库访问组件ODAC实现数据库访问功能，并按照LDAP目录访问协议及LDAP后端数据库访问组件调取数据库组织人员数据、权限数据，从而来定义用户所属组织机构及可使用操作权限。1、组织人员管理组织人员管理包括组织机构管理（机构管理、部门管理、岗位管理、用户组管理）、人员管理、角色管理几个子模块。负责管理系统内的组织、人员、岗位等要素的关系，明确组织和人员的归属，为授权建立主体基础。2、账户同步账户同步主要针对通过与已有应用服务建立用户的一一映射关系，实现与已有应用服务的账户同步，保证为已有的应用服务提供基本的统一认证功能，甚至授权功能。3、模型管理由于系统内置两套可扩展的访问控制模型（ETRBAC，EORBAC），模型管理模块提供了对两套模型的配置管理功能。4、分级授权由于系统的授权结构主要是基于组织人员的，分级授权模块提供在组织人员分级的机构下，提供分级授权的基本规则。5、访问策略主要提供对于访问主体（操作者），访问客体（资源），和访问类型（访问权限）及其关系的管理。6、配置管理配置管理提供根据实际需要，配置系统复杂度，裁剪系统不必要单元的功能，如用户组是否被需要，组织机构的层次限定等。7、数据编码数据编码模块为系统提供统一的标准管理，主要包括国标编码，行标编码，应用数据编码管理。可以根据需要导入标准编码，或者更新标准编码。8、身份认证身份认证提供平台管理的管理员身份认证，是统一认证及授权子系统安全认证的基础。9、应用注册应用注册为需要接入的应用或者服务提供应用注册的统一接口。提供应用服务接入的控制功能，即采用统一认证及授权子系统进行统一认证及授权的应用系统必须使用应用注册组件进行注册，审批。10、单点登录单点登录提供注册应用或者服务的统一认证功能，即用户可以一次登录多应用的功能。11、日志审计日志审计负责记录系统的操作日志和访问日志的信息，便于管理人员及时发现系统的异常，同时监控系统的使用情况。排水防涝综合信息管理平台功能1、数据交互共享实现城管局与防汛相关单位数据的互联互通、信息共享，能够将分散城市各处积水监测点采集的各类数据集中到监控中心，并且建立起与外部系统数据交互的通道。2、数据存储支持多种存储方式，以适应水位、雨量、视频等不同形式数据的存储需求以及满足不同效率的访问需求。通过数据采集、数据整合接入（气象、水文、规划、城管等部门）建立汛情数据库、监测数据库、基础地形数据库、案例数据库、专题数据库等。城市内涝监测预报预警系统数据包括空间数据和属性数据。其中，空间数据又分为基础数据和专业设备数据，基础数据包括行政界线、道路边界图层、水系图层、建筑物图层和高程点图层；专业设备数据包括雨水管网图层、河流管网图层、检查井图层、雨水井图层、出水口图层和泵站图层等。3、身份认证授权能够进行统一身份认证、权限管理、支持可扩展和单点登录认证。4、统一访问数据实现对数据存储方式的封装，用统一的访问接口访问结构化数据和非结构化数据，支持多种类型的数据流的处理和存储；可实现高系统可靠性，支持数据库主备和动态切换；可实现高存取效率，支持对数据库读写的分离。5、第三方服务支持提供第三方服务支持，用户可根据自己需要扩展的或者引入的基于SOA架构的、平台级服务。6、报警管理系统判别报警信息，自动或人工定位事发位置，并在GIS地图上显示。7、信息查询管理对防汛单位、积水点、防汛队伍、防汛技术、防汛档案等有关信息进行统一管理、维护。查询事发点相关信息，如空间位置、一定范围内的建筑道路分布、救援物资存放、监控设施等信息。8、辅助决策根据自动或人工定位事发地点、相关信息查询、GIS基础服务提供的空间分析功能（地形分析、路径分析等），辅助指挥员做出决策，并通过网络实现防汛命令的远程下达。9、视频联动实现分隔在不同地点的双方或多方进行视频会议、视频转发、分发、回传、录制、回放等。10、实时监控通过道路监测点、下穿立交监测设备及移动通信指挥车辆的视频回传，实现监控中心、现场通信指挥车及防汛抢险人员的实时监控。11、报表打印输出支持包括统计报表、专题地图、防汛基础信息、支援方案等各类信息的输出。应用系统建设城市管理局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）、城市内涝模拟等系统在内的城市内涝监测预报预警系统平台。软件平台系统基于GIS平台，采用模块化、对象化设计方式来实现的，通过提供积水监测、预警、统计分析、联合指挥、决策管理等服务功能，为内涝灾害监测、消除、分析模拟、预测预防提供信息支持；为系统运行与后期维护提供技术支持，保障系统正常安全运行，提升系统可靠性、扩展性；最后可通过对外交互接口服务与时空信息云平台、泵站信息管理系统以及管线综合信息系统进行互联互通，实现资源信息共享，提高内涝灾害防护、消除能力，为保护人民群众生命财产安全提供支持。积水监控及预警系统积水监控及预警系统利用地理信息系统(GIS)、大数据等信息技术进行构建，借助GIS系统将各类监测点位采集的数据，如积水点水深、视频等进行综合展示；同时可对各个监测点位进行预警阀值设置，并根据气象信息、点位积水情况等数据，通过大数据分析处理，可预测预警内涝的发生，从而能及时发现、预警、消除内涝灾情的发生，为城市内涝灾情联合指挥、快速决策、灾情处理提供支持；同时进行各站点之间横向以及站点时间纵向的统计分析，满足城市管理业务处理需求。指挥调度系统指挥调度系统利用地理信息系统(GIS)、大数据等信息技术进行构建，实现对视频监控、水位监控、移动视频、视频会议及城市内涝模拟系统的综合应用，从而实现实时监控、预警，调度控制，统计分析，信息服务等功能；同时可根据内涝模拟系统获取灾害严重程度，并依据城市洪涝灾害预警系统，判别预警处理方案，并将实际处理方案更新保存到案例库。对于灾情处理良好的案例，将灾情处理方案分解更新到知识库，为以后自动生成预案处理提供科学依据。系统同时集成了市政局下穿立交的水位监测信息（视频和水位信息）、自动排水泵站的运行信息，以及河道处对河道水位的视频监控信息，对来自这两个单位的防汛信息状态进行查看与监管。实际发生灾情时，通过对外信息交换系统与这些系统进行监测数据对接，帮助市政局河道处两单位及时发现灾情，消除灾害隐患；而防汛应急办只是通过系统对相应的信息进行查看浏览。视频会议会商系统视频会议（会商）系统专门用于防汛应急事件的处置指挥与方案会商，它由一个主会场加十五个分会场（各区防汛机构及局属防汛主要单位）组成，主会场机房安装高清视讯服务器MCU，同时在每个会场安装视频会议（会商）解码终端，