物联网在市政管网监测应用中设计目标优化的研究

物联网在市政管网监测应用中设计目标优化的研究

华志淦

无锡市政设计研究院有限公司214072

【摘要】物联网是一种物物相连的互联模式，是新一代信息技术的重要组成部分，其基础与核心内容依然是互联网技术，实质是对互联网技术的扩展及延伸，将用户端扩展至任意物品与物品之间，进行互相通信的技术。物联网在市政管网监测领域得到较为广泛的应用，笔者就物联网应用于市政管网的管网无线监测结构进行探究，围绕其检测节点的可靠性、节能性以及可操作性目标优化，阐述几点观点。

【关键词】物联网；市政管网；监测；设计优化；研究

市政管网是一个城市基础设施的重要组成部分，其内容与人们生活行为息息相关，包括电力、热力、电信、通讯、排水等各个方面，为城市居民的每一个生活细节，提供最基础的服务。随着我国社会经济不断发展，建设现代化城市进程不断加快，市政管网建设也得到了长足的发展。但是，除电力、通讯等一般在地上铺设外，其他诸如热力、燃气、给排水等管线均铺设于地下，这对管网检测工作造成很大的工作难度，同时由于市政管网系统分布广泛、事故发生随机性大，就对市政管网监测工作提出了更高的要求。

一、物联网简介及实际应用意义

（一）物联网简介

物联网技术实际应用最早可追溯到上世纪九十年代，施乐公司的网络可乐贩售机。其最初定义在1999年被提出，我国中国物联网校企联盟将其定义为，在互联网技术及计算机基础上，现阶段所有技术与其结合，实现任意物体与物体之间的，实时信息的实时共享以及信息化、智能化的采集、传递、分析及执行工作的一种技术。

随着物联网技术的不断发展，应用领域的不断扩大，这项技术被赋予了更多的内涵。其中借由无线传感网络做为底层数据感知监测技术，弥补了物联网的数据感知缺陷，进而进行实际应用，逐渐受到人们的重视，认为其具有十分重要的实际应用意义。无线传感网络作为信息获取平台，集合了无线通信技术、传感器技术、微机电技术、嵌入式技术等多种先进技术。将大量廉价的微型传感器节点合理的设置于整个监测区域，并以此作为无线传感网络的基础，每个节点皆设置传感器、通信模块以及处理单元。依据监测要求设置不同的传感器，节点就具备不同的信息采集功能，可分别采集环境中湿度、温度、压力、噪声等多种检测信息，通过通信模块进行数据信息的实时共享，并由处理单元进行数据处理，进而构建成一个完整的无线传感网络。将这个网络与物联网相结合，将节点采集分析的数据上传到物联网检测平台，就可以实现物联网的实际检测应用。

（二）物联网对于市政管网的实际应用意义

市政管网作为城市重要的基础设施，其自身的稳定与安全，关乎着人们的日常生活与城市的发展，甚至决定了国民经济的可持续性发展。因此，对于市政管网的日常监测工作是必不可少的重要环节，但是，我国的管网检测技术仍存有一定缺陷，监测范围小、反应不够灵敏是现阶段检测技术的两个主要问题。传统的检测技术一般针对某点个节点、单段管线实施监测，这样的模式导致定位复杂且监测周期长，如发生泄露等情况，常需要几个监测周期才能实现定位，同时造价昂贵很难满足广泛区域内的监测要求。

随着物联网技术的不断发展，物联网与无线传感网络结合使用为市政管网监测指引了新的发展方向。这种模式具有反应灵敏、定位迅速准确的特点，可有效地对市政管网进行实时监测，并且价格较低可以广泛应用于大面积的监测区域。

二、物联网在市政管网监测应用中设计目标优化

市政管网检测工作中，将大量节点设置到市政管线上，根据节点和信息基站间的通信级别，可分为多级节点。相关节点间通过多跳方式完成信息的传递工作，无线传感信息基站作为整体架构网络，将各级别节点逐级传递上来的信息，反馈到上层监测管理系统。针对这种市政管网监测模式，应在以下几方面进行优化。

第一，要尽量控制各级节点的功耗。由于，市政管线覆盖面积大，在设置节点时，如监测节点周围无外部电源，其工作运转将完全依赖电池供电，基于这种情况，就要求监测节点具有较小的功耗以维持整个系统的相对平稳运行。

第二，系统具备安全可靠性。市政管网监测系统应具备优良的安全可靠性，保证在检测过程中，不会漏报、错报，可以准确及时地将数据传输到上层系统，完成检测任务。

第三，对于监测节点采集的数据，应确定其准确性，保证上层系统接受的数据是准确的。

第四，灵敏的反应性。当问题发生后，可以迅速发出警报，并确定事故位置。

第五，整体系统应具备良好的可维护性，可随时根据环境变化或实际需求，做出相应的调整。

第六，控制成本。控制系统所需的安装及运行成本，满足大范围区域的监测需求。

针对这样繁多的优化要求，总结起来大概分为三个方面，即为节能性、可靠性、可操作性。但是，在现有的技术科技限制下，想同时实现节能、可靠、可操作三方面要求的高度统一，是不切合实际的。例如，通过增大传输效率及传输距离的方式减低成本，就需要采用大功率的设备配件，这就与节能型向违背。因此，应结合现场监测实情，根据具体要求做出有侧重的搭配选择，组建符合实际要求的市政管网监测系统。

结语：

将物联网应用于市政管网监测工作，是两者发展的必然，物联网可以有效提升市政管网监测工作的精确性、及时性，并满足其大范围区域检测需求。在组建市政管网监测系统时，应综合考虑其本身的节能型、可靠性以及可操作性要求，做出科学、合理的选择，确保达到最优质的监测效果。

参考文献：

[1]田宝庆.物联网在市政管网监测应用中设计目标优化的研究[J].机电产品开发与创新，2012（03）.

[2]张利强，韩新民.浅谈无线传感网络在管网监测中的应用[J].机电产品开发与创新，2011（01）.

[3]郭书源.基于物联网的城市管理系统集成研究与实现[D].北京邮电大学，2013.