上海市下立交积水自动监测系统设计

2010-07-16潘崇伦

水利信息化 2010年3期

潘崇伦

（上海市防汛信息中心，上海 200050）

0 前言

上海天气情况比较复杂，灾害性天气时有发生，几乎每年都会不同程度地遭受热带气旋、暴雨的危害，常会出现突发性强对流灾害性天气，受城市热岛效应等因素影响，市区出现的机率比郊区高[1]。强降雨时，在下立交容易出现积水现象，原有设立的排水设施不能及时将积水排除，造成交通中断，并由局部影响到整个道路阻塞，由于水雨情采集系统没有涵盖下立交积水自动监测，积水信息无法及时传递，排水实时情况不明，防汛决策指挥和道路交通指挥滞后，影响了城市防洪减灾措施的实施，增加了灾害损失。

本市外环、中环等快速干道建成后，车速快，车辆密集，拥堵后又无法调头撤离，一旦下立交积水导致交通中断会在极短时间内造成车辆严重阻塞，并长时间难以疏解。

信息技术的迅速发展，为下立交自动监测提供了良好的基础，国内部分大城市对下立交积水监测已经进行了探索。上海市使用的覆盖上海城市排水服务区域的综合信息系统共 33 个站点[1]，大多是对道路的积水监测，下立交的积水监测还是空白。

1 系统结构设计

系统包括积水监测点、通信网络和中心站 3 部分。系统整体架构底层是积水监测点，通过 GPRS或 GSM 短消息方式将数据发送至中心站，监测点发送的 GPRS 或 GSM 短消息通过通信服务器进入中心站的系统服务器。中心站系统通过市政务外网将数据传给上海市防汛信息中心，数据由上海市水务局电子政务门户进行发布，相关防汛成员单位能及时掌握下立交的实时积水情况，并制定出合理的防汛调度方案。系统结构如图1 所示。

图1 系统结构图

2 工作模式及数据流程设计

积水监测点采用自报或自报—确认体制工作模式采集相关数据。自报模式由积水监测点定时测量采集点数据，并将测量数据通过 GPRS/GSM 终端以 GPRS 无线或 GSM 短消息方式发给网管中心，网管中心通过专线以 IP 方式将数据转发到通信服务器，映射至中心站系统服务器，中心站通过数据监控软件对数据进行存贮、处理、显示，数据按统一标准格式要求写入数据库的相应库表。中心站通过 Web 服务器将积水数据进行发布并提供数据接口，使防汛成员单位可以通过市政务外网进行浏览或数据下载。

自报—确认模式由积水监测点定时向中心发送自身状态，并等待中心确认收到的回令及校时或配置命令，如果没有收到中心回令则重新发送状态信息。采用这种工作模式，可使监测点在不发送数据时进入掉电状态，大大降低监测站功耗，既节约电源配置又能满足系统对数据的实时性和密度要求。系统数据流程如图2 所示。

图2 数据流程示意图

3 系统功能设计

中心站功能包括：（1）实时接收监测点通过GPRS 或 GSM 短消息发送的监测数据；（2）对水位遥测终端通过 GPRS 通讯或 GSM 短消息方式进行校时；（3）实时监测各监测站的设备工作状态，如电压、自计内存状况等；（4）自动将实时数据写入水位数据库或相应数据库库表；（5）实现数据存贮、统计、报表和过程分析功能如柱状图，过程线等。

积水监测点功能包括：（1）设置自报或自报－确认工作模式，实现数据重发或启动备用路由发送数据；（2）工作参数可在现场用便携机配置；（3）监测数据可通过 PDA 或笔记本计算机读取并显示；（4）设置通讯组网为 GPRS 通讯或 GSM短消息通讯，每个监测点可根据需要进行动态配置GPRS 通讯方式或 GSM 短消息通讯。

4 应用实例

2009 年 12 月下旬, 上海市排水部门实地勘查了上海市 100 多处下立交桥，结合建设经费预算，取消了人行地道和部分地理位置偏远和车流量较少的下立交，从中选定 34 处作为本次项目建设的监测点，2010 年世博会前完成该 34 处下立交积水自动监测系统的建设[2]。

为了获取系统稳定性相关的技术数据， 2010 年1 月在西藏北路下立交桥、广中路下立交桥、四平路下立交桥安装了 3 个积水监测点，拆除及恢复道牙、安装电子水尺及保护管、安装数据采集设备及配电箱、电源引线布管及接线等，数据采集、发送正常，通讯畅通。

在 3 个积水监测点的基础上，建立上海市下立交积水自动监测系统来实时监测这 3 个下立交的积水信息。信息显示的方式和内容如下：（1）基本图形：基本图形为监测系统、监测点所在地的地形图、断面图等示意性图形。基本图形包括遥测站点分布图、网络结构图、建筑物示意图、工程结构图等；（2）背景资料显示：与监测站相关的背景数据以弹出窗口形式，以图形、数字方式协同显示，如参数的安全范围等；（3）动态显示数据，在基本图形上，以数字形式显示监测数据的值、测量时间及数据变化情况；（4）动态趋势图显示：将实时的遥测数据以动态趋势图的方式显示，可直观地看出遥测数据的动态变化过程。