基于iOS的智慧井盖监管系统的设计与实现

李松松

摘  要：随着现代智慧型城市的不断发展，社会公共基础设施的不断完善，我国现阶段城市发展对排水系统的智能化管理渴求度逐步增加，为了解决基于现代城市中井盖管理维护中存在的问题，实现对城市地下管网、城市井盖的稳定监控管理，以现代多重信息编码理论为基础，提出了一种基于iOS系统下的智慧井盖监管系统设计方法，设计探索一套智慧监测管理系统。构建用于管理井盖事前预警、事中告警、事后指挥各个过程中的应用支撑系统，形成可视化的应用管理。

关键词：智能化管理；iOS系统；智慧井盖；智慧检测；应用管理

中图分类号：TP311.5  文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）15-0183-06

Design and Implementation of Intelligent Manhole Cover Regulatory System Based on iOS

LI Songsong

（School of Information Engineering， Shandong Huayu University of Technology， Dezhou  253034， China）

Abstract： With the continuous development of modern smart cities， social public infrastructure is constantly improving. At this stage of urban development in China， the thirst for intelligent management of drainage system has gradually increased. In order to solve the problems existing in the management and maintenance of manhole covers in modern cities， and realize the stable monitoring and management of urban underground pipe networks and urban manhole covers， based on modern multiple information coding theory， this paper proposes a design method of intelligent manhole cover regulatory system based on iOS system， and designs and explores a set of intelligent monitoring and management system. It builds an application support system for managing the process of manhole cover pre-warning， in-event warning， and post-event command， so as to form a visual application management.

Keywords： intelligent management; iOS system; intelligent manhole cover; intelligent detection; application management

0  引  言

城市井蓋是现在社会生活中的基本民生设施，是一个城市必不可少的设备。随着现代化城市城区面积扩大，现代城市井盖的数量不断增加，井盖的监管难度在逐渐增加，目前的井盖管理多为人工巡查、维护、防盗，排查补救工作效率不高，社会中存在众多因井盖出现的问题，例如：井盖盗损现象、雨季返水问题、管道排污超标等问题[1]，如何确保及时对井盖设施进行维护，及早发现和排查出现的各种隐患，是城市井盖管理工作的一个重要问题。本系统在iOS系统MVC设计模式基础之上进行APP开发构建[2]，涉及井盖管理的各个环节，用到的技术有：GIS地图展示、GPS位置获取、HttpRequest协议信息通信、iOS-Echarts图形图表、GPS导航、二维码扫描等。

1  相关开发技术

1.1  GIS地图展示

APP的设计首先要实现井盖位置的可视化，因此需要用到手机移动端中的地图框架，进而实现在APP中进行地图位置的定位、搜索，为了使用百度的GPS定位、导航等功能，这里使用百度地图的SDK[3]，通过百度地图SDK展示井盖的位置以及相关工作人员的位置，进而实现GIS地图模块的井盖导航、定位、轨迹展示等功能。

1.2  GPS位置获取

现在的智能手机本身都带有相关的GPS模块，无论是安卓系统还是iOS系统，都对广大的开发人员开放了相关的GPS定位功能，本系统使用百度的GPS定位SDK进而获取位置信息[4]。

1.3  井盖站点展示

使用百度地图SDK中的绘制点标记功能，通过点标记可以在地图上标记任何位置，这里用来标记井盖站点的位置，百度地图的SDK对Annotation和PaopaoView这两个类封装了相应的点击、长按、拖拽等事件，通过地图类BMKMapView的BMKMapViewDelegate协议代理方法viewForAnnotation初始化自定义的站点Cell，使用自定义方法didSelectAnnotationView设置每一个站点气泡下的点击事件，进而能够弹出每个井盖站点的站点名称、站点地址、责任单位、设备状态等详情信息，用户可以进行下一步井盖站点详情的站点导航、联系责任人、详情跳转等操作。

1.4  协议信息通信

在基础通信部分，使用第三方AFNetworking框架的SDK，对于开发者而言，在开发过程中访问使用iOS系统自带的NSURLConnection就可以完成任何一个请求[5]，由于iOS开发中心要求，必须使用POST请求来请求数据，并且APP在开发过程中会使用大量的数据请求功能，所以简化移动端与后台服务器的网络请求相关的功能可以大大提高开发效率，这里对AFNetworking进一步封装为数据请求类HttpRequest的公用方法postParametErsWithAct，在正常的开发过程中，可以直接调用此方法进行数据获取。

1.5  iOS-Echarts图形图表

在统计分析模块，使用iOS-Echarts的SDK进行展示相关数据，对于iOS开发框架，其本身并没有提供相应的图表类的功能，iOS-Echarts这个插件可以实现数据的可视化，将井盖站点的各类数据进行不同形式的展示，Echarts工具其底层是Web原理实现，插件开发人员将Echarts工具进一步封装成对应的iOS的控件形式，将JavaScript的属性封装成对应的对象，iOS开发人员可以直接调用相应功能的对象，例如井盖站点单指标和气体浓度曲线变化图、水质质量TOP10柱状图、水质报警数量占比和设备分类型报警占比扇形图。

1.6  GPS导航

在GIS地图模块、站点管理等模块，用户在维修或者查找站点的工作中需要用到相应的导航功能，iOS开发框架并没有提供相应的GPS导航功能，这里使用百度地图SDK的导航功能[6]，进行进一步封装为NavigationMapVC类，导航时直接调用跳转控制器功能pushViewController进行页面跳转[7]，并传递数据，进行导航。

1.7  二维码扫描

在设备管理模块，新增设备时需要使用二维码扫描技术，对设备的信息进行读取，现在社会对于扫描二维码的功能使用比较多，技术较成熟，开发一个SGQRCode的类，实现对于二维码的扫描以及数据解码等功能[8]。

2  系统总体设计

本文章设计了一套基于iOS端的智慧井盖监管系统，该系统包括服务端和手机移动端两部分，服务端为手机移动端提供数据存储、数据维护等功能，手机移动端分为三个权限：安装人员权限、管理人员权限、检维人员权限。

安装人员权限提供给安装人员使用，通过对安装人员的APP使用操作培训，安装人员可以轻松操作此权限下的功能。此权限下，安装人员操作两个模块的功能，分别是井盖站点的管理功能、相关设备的管理功能，解决在井盖的安装初始化过程中设备的属性设定和数据的采集收录。

管理人员权限提供给管理人员使用，此权限下，管理人员通过GIS地图模块，可视化管理井盖的站点以及站点的实时状态，站点信息一分钟刷新一次，保证了信息的时效性、及时性。通过统计分析模块，管理人员可以查看并分析相应井盖站点的监测信息、数据排名、报警占比、水质/气体浓度曲线分析等功能，实现数据的可视化。通过报警记录模块，管理人员可以实时查看相应的井盖站点设备的报警信息，对于井盖站点的异常情况，管理人员通过任务追踪模块，可以创建相应的任务，并指派检维人员及时地做出相应的处理。

检维人员权限提供给检维人员使用，此权限下，检维人员通过检维任务模块，实时地查看管理人员指派的任务，并对相应检维站点进行线下的检维处理，通过异常报警模块，检维人员对于管区下井盖站点进行相应的检维处理等操作。

智慧井盖监管系统APP的架构如图1所示。

整个系统中，各个模块的操作流程主要依靠前端的用户操作来完成，对于软件主页面设计三种权限的切换，三种权限切换依靠用户在登录时根据账号获取接口数据，根据登录数据区分三种权限，进而进入不同权限的主页面，不同权限的页面分别发挥不同的作用。系统软件部分具体功能组成如图2所示。

3  系统详细设计

3.1  系统基础模块

3.1.1  用户登录模块

用户使用账号和密码通过登录页面的登录功能，可以从服务端获取登录权限以及账号、名称、性别、所属单位、所属部门、手机号码、电子邮箱等个人信息，手机页面可以进入相应权限的首页，进行下一步操作。登录页面如图3所示。

3.1.2  个人信息模块

登录之后，APP首页左侧菜单栏有个人信息页面入口，点击进入，通过自动请求登录接口获取用户的账号、名称、性别、所属单位、所属部门、手机号码、电子邮箱等个人信息并展示出来，并可修改用户个人信息。

3.1.3  修改密码模块

登录之后，APP首页左侧菜单栏有修改密码页面入口，点击进入，修改密码页面可以通过接口修改密码。

3.1.4  退出登录模块

根据登录操作之后，APP首页左侧菜单栏中有退出登录按钮，点击按钮弹出确认退出登录的弹窗，确定则退出，取消则弹窗消失。

3.2  安装人员系统

3.2.1  井盖管理模块

井盖管理模块展示井盖站点的信息，首页展示井盖信息列表，信息列表包括：井蓋名称、井盖编号、责任单位、搜索框（模糊搜索，快速定位井盖站点信息）。井盖管理页面如图4所示。

首页提供新添井盖功能和删除井盖功能，新添井盖站点功能，通过按钮跳转新添页面，填写/选择井盖站点的属性信息，包括名称、位置坐标（按钮，调用GPS定位功能，自动定位当前位置）、解布防（下拉选择框按钮：选择解防、布防状态，代表是否投入使用）、解防原因。解布防下拉选择框。

首页列表点击可以查看井盖的详细信息，详情页面提供信息的查看与修改。详情信息包括：名称、编号、位置坐标、地址、安装人员、解防人员、解布防、解防原因、设备绑定（跳转按钮，点击跳转可绑定当前未绑定的设备）、导航（按钮）。

3.2.2  设备管理模块

设备管理模块展示设备的信息，首页展示设备信息列表，信息列表包括：设备编号、设备类别搜索框（模糊搜索，快速定位井盖下设备信息）、设备识别号、设备类别。设备管理页面如图5所示。

首页提供新添设备功能和删除设备功能，新添设备功能，通过按钮跳转二维码扫描页面，安装人员现场设备上扫描设备自带二维码，扫描完跳转新添设备页面，设备信息包括：设备类别（水质检测设备、水位检测设备）、设备编号，所属井盖（非必填）、维护状况（维修中、使用中）、是否带GPS定位、气体/水质/水位检测、指标警戒值。

首页列表点击可以查看设备的详细信息，详情页面提供信息的查看与修改。详情信息包括：设备类别、设备编号，所属井盖、维护状况、是否带GPS定位、气体/水质/水位检测、指标警戒值。

3.3  管理人员系统

3.3.1  GIS地图模块

GIS地图模块标注管辖区域内所有井盖站点位置；点击悬浮站点图标时，显示该井盖基本信息；导航按钮跳转导航页面，电话按钮通过网络电话通知责任人员井盖设备报警信息，详情按钮跳转井盖设备详细页面，查看实时监测数据等信息。GIS地图页面如图6所示。

3.3.2  统计分析模块

井盖污染指标变化曲线图：利用曲线图统计各个井盖的同时期内水质的变化。

各井盖水质质量TOP10：统计所有井盖水质质量，并罗列出前十名水质指标较高的井盖。

水质报警数量占比：用饼状图统计各个井盖水质监测报警占比。

设备分类型报警占比：通过设备类型与报警类型两个维度统计所有报警类型。

井盖间气体浓度曲线变化对比：利用曲线图统计各个井盖的同时期内气体浓度的变化。

统计分析页面如图7所示。

3.3.3  报警记录模块

定时扫描各井盖站点实时监测数据及设备在线状况，及时发送指标超标和设备掉线报警信息。实现对井盖内水污染、气体浓度超标、水位超标及设备异常等事件的快速响应、实时查看与管控。报警记录页面如图8所示。

有报警信息时，系统会弹出通知，通知用户有报警情况，如果没有收到系统的通知，服务器后台会发送短信到用户手机，提醒用户报警情况。

数据筛选区域可以筛选未处理/已处理两种状态下信息并展示。

3.3.4  任务追踪模块

管理员通过发布任务，给指定检维人员发布任务，对该井盖设备进行巡检或者维修，任务的状态分为待审批、待处理、处理中、已完成，分别展示各个状态下的任务列表与详情。任务追踪页面如图9所示。

以下是各个状态下功能介绍：

待审批：展示待审批状态下的任务列表以及详情，审批派发。

待处理：展示待处理状态下的任务列表以及详情，提醒检维人员报警信息。

处理中/已完成：展示处理中/已完成状态下的任务列表以及详情，查看检维人员的行动轨迹。

删除任务：批量删除任务。

添加任务；添加任务。选择任务类型，指定开始时间和任务状态，选择所要巡检/维修的井盖站点。发布该任务。

任务详情：查看各个状态下的任务详情，包括任务基本信息，任务下井盖的名称、地址、作业状态、检维日志、现场图片等信息。

3.4  检维人员系统

3.4.1  检维任务模块

检维人员对井盖设备进行巡检或者维修，任务的状态分为待处理、处理中、已完成，分别展示各个状态下的任务列表与详情。检维任务页面如图10所示。

以下是各个状态下功能介绍：

待处理/处理中：展示待处理/处理中状态下的任务列表以及详情，通过详情页面对该任务进行处理。

已完成：展示已完成状态下的任务列表以及详情，通过详情页面查看检维人员的检维日志和现场图片。

查看各个状态下的任务详情，包括基本信息，以及任务下各个井盖站点名称、地址、作业状态、检维日志、现场图片等信息。

3.4.2  异常报警模块

定时扫描各井盖站点实时监测数据及设备在线状况，及时发送指标超标或设备掉线报警信息。实现对井盖内水污染、气体浓度超标、水位超标、设备异常、设备定位异常等事件的快速响应以及实时查看与管控。异常报警页面如图11所示。

以下是各个状态下的功能介绍：

未处理：展示未处理状态下的报警信息列表以及详情，通过导航按钮，解布防按钮，对报警信息进行处理，导航完成后进入检维日志的填写等操作。

已处理：展示已处理状态下的报警信息列表以及详情，查看报警信息的检维日志以及详细内容。

有报警信息时，系统会弹出通知并通知用户；如果未收到系统的通知，服务器后台会发送短信到用户手机提醒用户。

数据筛选区域：能够筛选未处理/已处理两种状态下的信息并进行展示。

4  结  论

本方案设计了一款智慧监管系统——基于iOS的智慧井盖监管系统，为井盖管理人员、安装人员和检维人员搭建了一个智能化的工具平台，并且实现了井盖工作的智能化和可视化。目前中国是一个发展中国家，城市化的进程正在稳定前进，未来城市化范围会不断扩大，所以对于井盖工作的智能化研究有重大的意义，井盖的智能化管理能够满足当前智慧型城市的需求。此方案进一步解决了井盖在管理过程中遇到的一系列问题，在网络高度发展的今天，与传统的井盖管理相比，井盖的智能化管理对数据的智能分析更加快速便捷，提高了工作人员的工作效率，未来将是现代化城市发展的必然，这也是本系统设计与研究的意义。

参考文献：

[1] 张学磊.城市窨井盖治理及智慧化改造 [J].工程建设与设计，2023（3）：89-91.

[2] 石言浩.基于物联网的智慧井盖管理系统的设计与实现 [D].南京：南京理工大学，2021.

[3] 百度地图开放平台.iOS地图SDK [EB/OL].[2023.01.25].https：//lbsyun.baidu.com/index.php？title=iossdk.

[4] 李宗海，张欢欢.基于iOS人脸识别考勤系统的设计与实现 [J].软件，2022，43（6）：159-161.

[5] 马立刚.基于iOS的学生体质健康APP的设计与实现 [D].长春：吉林大學，2020.

[6] 涂晋升，李鹏，王延霞，等.基于百度地图开放平台的导航电子地图课程实践教学研究 [J].导航定位学报，2022，10（2）：191-194.

[7] 百度地图开放平台.百度地图开放平台商用授权协议 [EB/OL].[2023.01.25].https：//lbsyun.baidu.com/index.php？Title=ios-navsdk.

[8] 刘虹娇.基于移动终端的二维码教材设计 [D].上海：华东师范大学，2013.