潘崇倫

（上海市防汛信息中心，上海 200050）

0 前言

上海天氣情況比較復雜，災害性天氣時有發(fā)生，幾乎每年都會不同程度地遭受熱帶氣旋、暴雨的危害，常會出現突發(fā)性強對流災害性天氣，受城市熱島效應等因素影響，市區(qū)出現的機率比郊區(qū)高[1]。強降雨時，在下立交容易出現積水現象，原有設立的排水設施不能及時將積水排除，造成交通中斷，并由局部影響到整個道路阻塞，由于水雨情采集系統(tǒng)沒有涵蓋下立交積水自動監(jiān)測，積水信息無法及時傳遞，排水實時情況不明，防汛決策指揮和道路交通指揮滯后，影響了城市防洪減災措施的實施，增加了災害損失。

本市外環(huán)、中環(huán)等快速干道建成后，車速快，車輛密集，擁堵后又無法調頭撤離，一旦下立交積水導致交通中斷會在極短時間內造成車輛嚴重阻塞，并長時間難以疏解。

信息技術的迅速發(fā)展，為下立交自動監(jiān)測提供了良好的基礎，國內部分大城市對下立交積水監(jiān)測已經進行了探索。上海市使用的覆蓋上海城市排水服務區(qū)域的綜合信息系統(tǒng)共 33 個站點[1]，大多是對道路的積水監(jiān)測，下立交的積水監(jiān)測還是空白。

1 系統(tǒng)結構設計

系統(tǒng)包括積水監(jiān)測點、通信網絡和中心站 3 部分。系統(tǒng)整體架構底層是積水監(jiān)測點，通過 GPRS或 GSM 短消息方式將數據發(fā)送至中心站，監(jiān)測點發(fā)送的 GPRS 或 GSM 短消息通過通信服務器進入中心站的系統(tǒng)服務器。中心站系統(tǒng)通過市政務外網將數據傳給上海市防汛信息中心，數據由上海市水務局電子政務門戶進行發(fā)布，相關防汛成員單位能及時掌握下立交的實時積水情況，并制定出合理的防汛調度方案。系統(tǒng)結構如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結構圖

2 工作模式及數據流程設計

積水監(jiān)測點采用自報或自報—確認體制工作模式采集相關數據。自報模式由積水監(jiān)測點定時測量采集點數據，并將測量數據通過 GPRS/GSM 終端以 GPRS 無線或 GSM 短消息方式發(fā)給網管中心，網管中心通過專線以 IP 方式將數據轉發(fā)到通信服務器，映射至中心站系統(tǒng)服務器，中心站通過數據監(jiān)控軟件對數據進行存貯、處理、顯示，數據按統(tǒng)一標準格式要求寫入數據庫的相應庫表。中心站通過 Web 服務器將積水數據進行發(fā)布并提供數據接口，使防汛成員單位可以通過市政務外網進行瀏覽或數據下載。

自報—確認模式由積水監(jiān)測點定時向中心發(fā)送自身狀態(tài)，并等待中心確認收到的回令及校時或配置命令，如果沒有收到中心回令則重新發(fā)送狀態(tài)信息。采用這種工作模式，可使監(jiān)測點在不發(fā)送數據時進入掉電狀態(tài)，大大降低監(jiān)測站功耗，既節(jié)約電源配置又能滿足系統(tǒng)對數據的實時性和密度要求。系統(tǒng)數據流程如圖2 所示。

圖2 數據流程示意圖

3 系統(tǒng)功能設計

中心站功能包括：（1）實時接收監(jiān)測點通過GPRS 或 GSM 短消息發(fā)送的監(jiān)測數據；（2）對水位遙測終端通過 GPRS 通訊或 GSM 短消息方式進行校時；（3）實時監(jiān)測各監(jiān)測站的設備工作狀態(tài)，如電壓、自計內存狀況等；（4）自動將實時數據寫入水位數據庫或相應數據庫庫表；（5）實現數據存貯、統(tǒng)計、報表和過程分析功能如柱狀圖，過程線等。

積水監(jiān)測點功能包括：（1）設置自報或自報－確認工作模式，實現數據重發(fā)或啟動備用路由發(fā)送數據；（2）工作參數可在現場用便攜機配置；（3）監(jiān)測數據可通過 PDA 或筆記本計算機讀取并顯示；（4）設置通訊組網為 GPRS 通訊或 GSM短消息通訊，每個監(jiān)測點可根據需要進行動態(tài)配置GPRS 通訊方式或 GSM 短消息通訊。

4 應用實例

2009 年 12 月下旬, 上海市排水部門實地勘查了上海市 100 多處下立交橋，結合建設經費預算，取消了人行地道和部分地理位置偏遠和車流量較少的下立交，從中選定 34 處作為本次項目建設的監(jiān)測點，2010 年世博會前完成該 34 處下立交積水自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設[2]。

為了獲取系統(tǒng)穩(wěn)定性相關的技術數據， 2010 年1 月在西藏北路下立交橋、廣中路下立交橋、四平路下立交橋安裝了 3 個積水監(jiān)測點，拆除及恢復道牙、安裝電子水尺及保護管、安裝數據采集設備及配電箱、電源引線布管及接線等，數據采集、發(fā)送正常，通訊暢通。

在 3 個積水監(jiān)測點的基礎上，建立上海市下立交積水自動監(jiān)測系統(tǒng)來實時監(jiān)測這 3 個下立交的積水信息。信息顯示的方式和內容如下：（1）基本圖形：基本圖形為監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測點所在地的地形圖、斷面圖等示意性圖形?；緢D形包括遙測站點分布圖、網絡結構圖、建筑物示意圖、工程結構圖等；（2）背景資料顯示：與監(jiān)測站相關的背景數據以彈出窗口形式，以圖形、數字方式協(xié)同顯示，如參數的安全范圍等；（3）動態(tài)顯示數據，在基本圖形上，以數字形式顯示監(jiān)測數據的值、測量時間及數據變化情況；（4）動態(tài)趨勢圖顯示：將實時的遙測數據以動態(tài)趨勢圖的方式顯示，可直觀地看出遙測數據的動態(tài)變化過程。

5 結語

本研究綜合集成了計算機、通信、網絡等信息技術，充分利用政務外網和水務公共信息平臺，設計了上海市下立交積水自動監(jiān)測系統(tǒng)，填補了上海市城區(qū)下立交積水自動監(jiān)測的空白。

隨著上海市社會經濟迅速發(fā)展，臺風、暴雨造成的積水災害和損失將會越來越嚴重，下立交積水自動監(jiān)測的建設能提供實時、準確的下立交積水信息，使市防汛指揮部和市公安交警總隊指揮中心及時掌握下立交的實時積水，對提高防汛指揮決策和交通指揮決策的科學性將發(fā)揮更大的作用。

[1]劉曉濤，胡澤浦，章震宇. 上海市防汛工作手冊[M]. 上海：上?？茖W普及出版社，2008.

[2]上海市水務局. 上海市防汛信息化2010-2012年項目建設規(guī)劃[R]. 上海：上海市水務局，2009.