基于物联网技术的防汛抢险综合管理云平台设计与研究

刘雪芹 梁云辉 梁 甜 胡彦明

近年来，随着物联网技术的飞速发展和国务院公布的国家战略规划《中国制造2025》，在“互联网+”的理念下推动互联网由消费领域向生产领域拓展，如何利用互联网技术、物联网技术、云计算以及大数据等技术，进一步提高水利信息化建设水平成为新的研究方向和发展目标。基于物联网技术的防汛抢险综合管理云平台正是在国家大力推进物联网建设和“智能制造2025”的背景下，进一步提升江苏省防汛防旱抢险中心的信息化水平和规划的前瞻性，提升中心防汛防旱抢险的应急水平，对中心的物资、设备和人员进行科学和高效智能化管理而确立的。

一、现状背景

在防汛防旱工作管理中，物资储备是保障防洪防汛安全的基本条件。防汛物资和抢险设备是防汛抢险的重要物质基础，防汛物资的及时有效供应与抢险设备的迅速高效联动，直接影响着防汛抢险的成败，仓储管理工作在防洪防汛物资管理中具有特殊地位，是提高防汛物资管理工作的精确性与效能的重点。

由于洪涝等自然灾害具有一定随机性，很多时候无法预测，因此对于防汛物资进行及时、精准、合理调配和使用非常重要。传统的物资、设备和人员管理采用纸张或计算机记录存储，会出现物资与台账不符、保养信息不清、人员安排混乱的情况，因此需对防汛物资、抢险设备及人员进行科学高效的管理，以适应防洪防汛工作的需求。

二、设计思路

江苏省防汛防旱抢险中心综合管理云平台是利用物联网技术对防汛物资、抢险设备及人员进行管理，为每一件物资贴上RFID（射频识别技术）电子标签，利用RFID 读写器与电子标签通信进行信息的录入、识别，通过网络传输到服务器综合管理平台。在综合管理平台上对采集的信息进行处理，对物资的验收入库、保管保养、质量检查、及时补充、仓库盘点、物资出库等环节进行信息化管理，实现防汛物资的科学管理和高效利用。系统平台设计为4 层架构，分别对应为：

私有云层：面对管理者与决策者的应用系统，主要包括日常工作数据汇总、数据分析与报表、与其他业务或信息系统的交互与集成等。

系统管理层：衔接应用系统与底层硬件设备的中间层，主要用于解析业务系统任务目标，向设备发送工作指令，接收与缓存基础数据，执行结果的数据解析，向业务系统反馈任务结果等。

采集与交互层：主要是指硬件设备及相关的数据传输通道，是将日常作业行为转换为系统所需数据的信息采集平台，以及与之相关的作业指引、操作逻辑控制等。

作业层：主要是指日常工作的各项内容，以上几层信息系统是将物理层的各项作业转换为决策层所需掌握的关键数据。

综合管理平台设计遵循开放的标准，并便于用户要求功能扩展，包括功能和软件的升级。在系统操作上具有良好的用户体验，方便用户操作。

三、综合管理平台系统架构

物联网涵盖了信息化、网络化、智能化和数字化等现代化技术，可以归纳为全面感知、可靠传送、智能处理，主要划分为三个层次：感知层、网络层和应用层。基于物联网的综合管理云平台利用智能传感器和智能设备、物联网技术、云计算技术以及智慧物流技术，通过智能传感器对抢险中心所有仓库环境信息、设备存储数据进行收集、分析和研判，通过有线或无线网络将信息上传至监控指挥中心应用层，对数据信息实时监控，进行计划制定和调度作业，科学合理安排日常保养维修工作，全面提升抢险中心的信息化水平和服务响应能力。

1.总体架构

在监控指挥中心部署数据服务器和应用服务器，架构抢险中心私有云，设备仓库、维修仓库通过部署无线网络环境，将各个仓库中的所有物联网设备接入私有云中，将收集的各个仓库数据实时传输到信息数据中心的服务器上。系统总体架构见图1。

图1 系统总体架构图

仓储管理中心实时查看各个仓库设备情况，通过大屏将数据实时展示，全局掌握所有关键数据，作为分析研判调度的重要参考；仓储管理中心和维修中心管理人员通过PC 客户端可以远程控制各个仓库的所有物联网智能设备（如通风、照明、视频系统等），同时实时查看对应业务范围的所有数据，并产生精确的报表统计。巡检工作人员通过4G 手持智能终端，将巡检设备的情况及时上报到中心云平台，监控指挥中心即刻调取数据，查看巡检记录和工作汇报。

2.系统功能

综合管理平台主要由人员管理、任务管理、设备物资管理和仓储管理等功能模块组成，与江苏省水利地理信息共享平台进行融合，充分利用该平台丰富的地理信息、水情信息、气象信息等资源，提高防汛抢险决策支撑能力。同时将视频监控和安全监测系统进行整合，使用统一的系统界面、用户系统和接口规范。

（1）人员管理：人员管理模块主要对人员档案进行管理，对人员各项专业能力进行评判，按照防汛抢险预案布置抢险任务分组，实现人员统一调配。

（2）任务管理：任务管理模块主要实现防汛抢险任务流程化管理，包括任务创建、设定方案、领导审核、物资与人员准备、任务分配等功能，人员调动、集合、撤回通过系统自动产生，发出短信通知相关人员，人员接受信息后进行操作确认，任务地点位置信息通过调用GIS 地图查询。

（3）设备物资管理：创建物资、设备定义，包括名称、规格、技术参数、存储形式、保管要求、操作维修手册等；设备和物资组合设置，将需要使用的设备、物资进行预配置，在调用时自动按配套设备添加到出库单据中；设备档案，查看设备基本信息和维修、测试、运行详细记录；设备运行测试和维修保养计划、记录管理等。

（4）仓储管理：仓库定义、编辑，制定责任人、管理员，设置库位，打印库位管理标签；配置仓库平面图和安全监测传感器标记，在平面图上动态显示仓库安全监测数据；仓库物资库存、仓位明细记录，仓库管理操作的流水记录，搜索查询；验收、入库、检查、出库、报废流程的控制管理，系统生成打印单据等。

仓储管理实现基于RFID 技术的出入库管理和智能化管理功能，设备物资仓储管理功能见图2。

图2 设备物资仓储管理功能图

四、RFID 和物联网技术在综合管理平台建设中的优势

RFID 是通过射频信号完成对物品的识别和追踪的一种技术，是目前最成熟可靠的标识与信息采集手段。通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，操作快捷方便，可应用于各种恶劣环境。

物联网技术通过各种智能传感器实时感知环境信息，实现仓库安全监控；通过防汛车辆安装的GPS 装置及人员手持智能终端，实时监测车辆和人员位置、轨迹，并且在GIS 地图上叠加雨情、水情、抢险作业点分布、设备位置和状态，实现了人与人、人与物、物与物三者之间的交流和高度融合。

五、结语

以物联网为核心的新技术革命突飞猛进，各行各业利用人工智能产品通过互联网平台以及大数据的分析和整合，让物联网与传统作业进行深度融合，创造新的发展形态。基于物联网的防汛抢险综合管理云平台具有领先的技术与架构，是一种全新的管理方式，具备广泛开放性和数据访问能力，使应急处置规范化、防汛抢险专业化，实现对物资、设备和人员更加精准、高效的管理，进一步提高了防御洪涝灾害的能力■