基于泛在网络的市政设施管理研究.pdf

智能管理NO.07 202348智能城市 INTELLIGENT CITY基于泛在网络的市政设施管理研究孙盛婷 施金金 袁梦玲 高莹 朱婷（联通（上海）产业互联网有限公司，上海 200050）摘要：由于城市环境复杂多变、市政设施类型多样、设备自动化水平不一等原因，市政设施管理过程中碎片化严重。将物联网设备与市政设施结合，能够帮助管理人员实现对市政设施的远程管控，提高人工操作的效率，但目前仍存在设备智能程度低、设备间协同性差的问题。泛在网络可以智能管理各种联网设备及设备上的软件、服务、应用，提供多要素融合的一体化服务，有效解决市政设施管理中存在的异构数据管理问题，降低市政设施管理成本，提升管控精度与效率。文章基于泛在网络探讨市政设施的管理方法，以期为相关研究提供参考。关键词：泛在网络；物联网；市政设施；异构数据中图分类号：TP393.1 文献标识码：A 文章编号：2096-1936（2023）07-0048-03DOI：10.19301/ki.zncs.2023.07.016Research on municipal facility management based on ubiquitous networksSUN Sheng-ting SHI Jin-jin YUAN Meng-ling GAO Ying ZHU TingAbstract：Due to the complex and ever-changing urban environment,diverse types of municipal facilities,and varying levels of equipment automation,there is a significant fragmentation in the management process of municipal facilities.Integrating IoT devices with municipal facilities can assist management personnel in achieving remote control over these facilities and improve the efficiency of manual operations.However,currently,there are still issues with low device intelligence and poor inter-device coordination.It can manage various networked devices and their software,services,and applications effectively.The municipal facilities management platform based on the ubiquitous network provides an efficient management method of municipal facilities,which can improve management efficiency and reduce management costs.The article explores the management methods of municipal facilities based on ubiquitous networks,in order to provide reference for relevant research.Key words:ubiquitous networks;Internet of Things;municipal facility;heterogeneous data城市市政路灯、井盖、各类地下管线、道路及桥梁等公共设施统称市政设施1。市政设施是城市发挥功能的基础条件，直接反映了城市经济、科技、社会发展水平的高低，同时也是城市防灾、救灾的必要保证。市政设施所处环境复杂多变，设施种类繁多，改扩建的复杂程度高，以往大量市政设施运行维护通常由人工负责，智能化、自动化水平低。为了满足市政设施管理智能化、自动化的需求，基于物联网的市政管理体系逐渐发展。基于物联网的市政设施管理涉及场景丰富，设施建设分散，数据体量巨大，存在设施运营不善导致数据缺失等问题，所以精细化统一管理不同接入协议、不同规格、不同网络制式的各场景市政设施是一个亟待解决的复杂问题。泛在网络是建立在网络、算力、智能等多种要素基础上，具有自适应能力的智能化网络，利用设施管理和计算资源调度能力，实收稿日期：2023-03-10作者简介：孙盛婷，硕士，高级工程师，研究方向为物联网技术、通信技术等。基金项目：跨地域超大城市市域重大市政设施智能化运维与管控应用示范课题（项目编号：2020YFB21033053）引用本文：孙盛婷,施金金,袁梦玲,等.基于泛在网络的市政设施管理研究J.智能城市,2023,9(7):48-50.智能管理NO.07 202349智能城市 INTELLIGENT CITY现对异构数据资源的有效管理，对不同网络、不同行业、不同情景、不同应用、不同技术进行广泛融合2-3，最终形成泛在统一的服务平台。使用者无须关注不同业务间的差异，通过网络直接获得数据计算结果，获得一致体验4。降低使用成本，提高使用效率，实现“人物信息”的有效协同。本文建立基于泛在网络的市政设施管理平台对不同场景下市政设施终端设备进行标准化建模，形成指示明确、格式统一、易于维护的标准化物模型。通过网络、存储、算力等多维度资源的统一协同调度，对不同市政设施进行多层次、多角度感知，结合物联设备与市政场景之间的交互逻辑，构建智能自动化的市政设施管理应用服务，有效解决市政设施物联网管理过程中存在的碎片化问题。1泛在物联网市政设施管理平台1.1平台架构基于泛在网络的市政设施管理平台设计遵循基本网络架构，分为3个层级，分别是南向接入接口、平台功能模块、北向开放接口。分别对应基础设施层、平台资源层、业务应用层。基于泛在网络的市政设施管理平台架构如图1所示。1.2南向接入接口南向接入接口主要由市政设施物联网设备组成，包括针对排水、电力、燃气、供水、热力、城市交通、消防、市容环境设施安全各项进行布放的感知设备，例如各类传感器、通信终端、电子标签、摄像头、定位系统（GPS）等。不同设备接入选择不同的数据通信连接方式，包括3G/4G/5G、NB-IoT、LoRa、Wi-Fi等。通过身份感知、位置感知、图像感知、环境感知、设施感知和安全感知等手段及执行器，提供对市政基础设施、环境、设备、人员等方面的识别、信息采集、监测和控制。1.3平台功能模块平台功能模块的组成主要为云设施。主要功能是为南向接入接口所感知的大量数据提供计算资源、存储资源、网络资源与安全资源，实现数据的汇集与管理，为管网监测平台及其他应用平台提供统一、便捷的数据接口服务。1.4北向开放接口北向开放接口将采集的数据作为后续平台服务的源数据基础，对各类感知终端数据资源进行汇聚，统一管理数据，业务应用提供数据可视化服务。用户通过使用平台提供各类基础功能，建立不同的应用展示系统，为各需求方使用平台提供物联网感知数据及服务提供接口。结合不同业务场景需求，对市政设施数据价值进行充分挖掘，为智能监管提供决策支持与参考。2泛在网络市政设施管理平台的应用发挥基于泛在网络的市政设施管理平台本身对于不同场景的优良泛化能力，可以快速开发匹配不同市政设施场景的管理方案，为市政设施管理智能诊断、风险管理及运营维护提供决策参考。2.1城市井盖监测井盖监测是市政管理中的典型场景，井盖数量多、分布广、人工管理难度大。通过基于泛在网络的市政设施管理平台，可以实现对井盖状态的主动感知与实时监控。井盖信息实时上报平台，同时井盖信息绑定特定部门，利于后期准确定位责任单位。一旦井盖发生丢失，打开、破损等情况，传感器感知到井盖状态变化，发送报警信息到后台数据处理中心，后台数据处理中心通过短信方式将报警信息发送给维护人员，维护人员在第一时间内补装井盖，最大限度保障公共安全。2.2城市积水监测城市遭遇超标准暴雨时，容易造成路面积水，对城市交通和电力造成严重影响，特别是立交桥洞、地铁、地下人行通道、地下车库等低洼地区。基于泛在网络的市政设施管理平台，可以为城市道路、隧道、立交桥等容易积水的场合提供监测服务。利用多传感器针对易积水的重点区域进行水位监测，根据积水深度的时间变化，分析积水深度的未来变化趋势，结合当前雨量变化趋势、历时数据，计算积水深度达到预警值的时间。为相关部门提供数据以及时掌握城市内涝状况，实现排水统筹调度，提高城市排水效率。图1基于泛在网络的市政设施管理平台架构智能管理NO.07 202350智能城市 INTELLIGENT CITY2.3城市杆线监测城市“亭”“杆”“牌”等杆线设施外观及姿态是市容的关键部分，随着使用年限的增加，杆线设施结构性能逐渐老化，存在倾倒、侧翻等可能性，轻则影响城市街道形象，重则发生架空线掉落、垂坠等事故，成为潜在的城市安全隐患。利用安装在杆线设施上的姿态传感器结合电子标签，针对杆线荷载与环境作用以及结构性能参数，进行全年全天候不间断测量、收集、处理、分析，设置倾角等关键参数阈值。当杆线设施摆动幅度过大、偏移超过设定阈值时，平台将向相关公共服务企业和部门发布预警信息，以便尽快采取市政措施，及时排除隐患，避免发生安全事故。2.4城市管网监测城市排水管网承担着防汛排涝、污水输送等任务，是重要的市政基础设施之一。排水管网深埋地下，隐蔽性强且结构复杂，其运行管理、养护和监督难度大，实际运行维护过程中常发生各种问题，如管道堵塞淤积、管道溢流导致的内涝等，如不及时发现，会给城市环境带来严重影响。通过窨井液位结合管道传感，对管线主干管路重要节点的水质和流量进行实时监测。可通过监测管道内流量判断管线是否有堵塞或泄漏，监测管道内水质含氨氮、化学需氧量和悬浮物情况，判断监测区域排水是否超标，为排水管线安全隐患排查提供参考依据。平台可供运行管理、养护、监督、应急指挥等部门同时使用，实现感知、分析、服务、指挥、监察“五位一体”。将被动应对变为主动预控，局部关注变为系统监控，大幅度提高城区防洪防汛能力。2.5城市环卫监测城市社区、商场、学校等人口密集场所布放了大量垃圾桶，但往往位置分散，难于管理。如果垃圾满溢没有及时处理，会产生有害气体扩散，影响周围环境。传统人工定时巡检无法针对热点区域和冷门区域进行有效区分，造成垃圾清运资源的分配不均衡。智能垃圾桶结合基于泛在网络的市政设施管理平台形成的城市环卫监测报警体系，能够有效解决此问题。智能垃圾桶采用传感器检测垃圾桶存储状况，将数据实时传输市政设施管理平台，平台通过数据处理与智能算法分析，将垃圾清运的热点区域等信息反馈到垃圾处理中心，由垃圾处理中心及时调度垃圾清运资源，实时准确，能够节省人力、物力。泛在网络市政设施管理平台应用如图2所示。3结语基于泛在网络的市政设施管理平台，通过高效采集市政设施排水、电力、燃气、供水、热力、交通、消防、市容环境设施运行的多源异构数据，实时掌握市政设施资源的计划、调度信息。平台将市政设施基础数据进行有效聚合，打通不同设施间的数据孤岛，实现跨域数据治理，实现市政设施物联传感数据资产化。帮助管理人员及时准确掌握城市整体运行情况，快速提升市政设施管理数字化水平和数据治理能力。结合人工智能算法，为市政基础设施维护管理提供决策参考，降低了城市市政设施维护成本，促进市政设施管理手段的科学化和信息化，提高了城市运行效能和管理现代化水平。参考文献1 刘小丽.浅议市政设施管理维护J.商情,2011(4):103.2 曹淑敏.走向宽带泛在的无线移动通信J.世界电信,2009,22(12):43-45.3 陈如明.泛在/物联/传感网与其他信息通信网络关系分析思考J.移动通信,2010,34(8):47-51.4 程强.刘姿杉.电信网络智能化发展现状与未来展望J.信息通信技术与政策,2020(9):16-22.图2泛在网络市政设施管理平台应用