通过智能监控方法实现对井盖的智能化管理，能够有效监管井盖状态，对井盖异常进行实时报警，减少人工巡检工作量，保障行人安全。GIS利用计算机软件与硬件将各类地理信息视图结合，通过计算机图形与数据库技术采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及属性数据[1]。GIS与市政排水井盖实况信息的有机结合，能够根据实际需要向用户提供具有图文的真实信息，满足城市建设、相关部门管理决策、居民生活的需求。通过智能化监测在道路井盖安装智能触发器，实现对窨井运行状态的有效监控，对井盖异常开启实时报警。配合井盖管理单位强化日常施工维护，及时处理井盖安全隐患。监控预警系统提供井盖监测数据报表管理的功能，查看并导出相关监测数据，对井盖报警频率进行地图标注，展示报警热图，实现对窨井井盖的智能化监测管理[2-4]。1安全监控预警系统架构设计1.1总体架构系统总体架构设计分为感知层、网络层、数据层、平台层和应用层。系统利用网络层将感知信息上传至数据层，将视频资源数据、业务数据、监测数据等通过数据库同步服务上传至云平台，结合标准规范、法律法规、运维服务、安全管理与用户保障等体系，建立基于GIS的排水井盖安全监控预警系统。基于GIS的排水井盖安全监控预警系统构架体系如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.020.F001图1基于GIS的排水井盖安全监控预警系统构架体系1.2业务架构在分析系统整体功能的基础上，按照分层设计原则，该系统业务结构采用标准的3层体系结构，包括数据层、业务逻辑层和应用层。数据层包括业务数据、空间数据和物联网监测数据等信息，其中窨井和施工项目的基本信息保存在Oracle数据库中，物联网监测数据包括窨井、井盖的监测数据，此类数据保存在MongoDB数据库，系统将地图地理信息保存在空间数据库中，均为业务逻辑层提供数据支持。业务逻辑层包括ArcGIS平台、数据访问的ORM组件及统一数据平台，对数据层提供的大量信息进行访问和处理，将处理结果反馈至应用层。应用层通过对数据的进一步处理，实现系统的具体功能模块，包括窨井报警定位、视频标注、施工管理、数据报表及数据分析等。通过数据层、业务逻辑层与应用层之间传递，数据经过层层处理，最终实现预测和分析。基于GIS的排水井盖安全监控预警系统业务架构如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.020.F002图2基于GIS的排水井盖安全监控预警系统业务架构1.3技术架构结合排水井盖安全监控预警系统设计目的并综合考虑当前的主流技术，系统整体采用B/S架构，用户通过浏览器向服务器请求数据，服务器接收用户的请求并调用相关JavaScript脚本文件，JavaScript脚本文件将依据请求内容调用处理程序，通过ORM组件与数据库进行交互，并实现部分业务逻辑。JavaScript脚本文件直接发送相关服务请求，通过统一数据平台访问数据库或实现部分业务逻辑，并对Html页面实现转发功能，服务器读取Html中的相关内容并将结果返回给浏览器进行结果显示。技术架构使用了系统服务请求与业务处理分离的方式，通过服务对数据进行统一调用，依据具体的业务功能进行数据处理。基于GIS的排水井盖安全监控预警系统技术架构如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.020.F003图3基于GIS的排水井盖安全监控预警系统技术架构1.4网络架构排水井盖安全监控预警系统是以数据库为核心建立的B/S应用结构体系，其系统功能核心部分集中在Web服务器，简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只需要安装浏览器，通过手机、平板等移动端设备的Web服务器进行数据访问。Web服务器依据浏览器请求，对Oracle数据库、ArcGIS Server服务器和统一数据共享平台进行访问，同数据库进行数据交互并处理获取的数据，进行界面渲染与展示。此网络架构极大地减轻系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。基于GIS的排水井盖安全监控预警系统网络架构如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.020.F004图4基于GIS的排水井盖安全监控预警系统网络架构1.5软硬件集成架构井盖触发器和集控器上报的信息经过信息中心处理后保存到数据库，并通过WebSocket推送到系统。基于GIS的排水井盖安全监控预警系统软硬件集成架构如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.04.020.F005图5基于GIS的排水井盖安全监控预警系统软硬件集成架构2功能设计依据系统总体结构，可以将系统划分为视图操作模块、井盖运行监测模块、视频管理模块、施工申请模块、数据报表模块和数据挖掘模块。视图操作：提供全图显示、地图漫游、查看施工区域、清空施工图层及地图工具显示控制等基本的视图操作功能。井盖运行监测：对已安装触发器的井盖进行实时监控，包括井盖的监测数量显示、离线井盖数量显示、井盖异常打开数量显示，并实现地图标注和地图定位。视频管理：提供对监控设备进行地图标注的功能，并可在点击视频时进行视频播放。施工申请：提供查看当前施工项目和历史施工信息的功能，可以对当前施工信息进行查询、编辑、添加、定位、详细信息查看、施工区域查看、完工操作申请等。数据报表：对井盖监测数据、历史报警数据、当前报警数据和井盖离线数据进行统计展示，将报表数据导出到Excel。数据挖掘：将所有井盖数据在地图上的分布情况进行展示，根据井盖报警历史数据，查询在一段时间内报警频率高的井盖并在地图上以热图形式展示，热力值越高的位置表示井盖开启频率越高，应该加强巡查力度[5]。出现热点分析：Getis-Ord General G统计是一种全局空间自相关分析方法，用于度量空间单元属性值的聚集程度[6-8]，采用该方法可以判定井盖出现时间是否存在空间聚集现象。基于Getis-Ord General G统计的热点分析是一种局部空间自相关分析方法，表明高值或低值要素在空间发生聚类的位置[9-11]。该方法考虑每条路段出险频度属性权重对出险热点分布格局的影响，得到各路段中具有显著统计学意义的出险热点。3结语基于GIS的排水井盖安全监控预警系统从项目管理角度出发，将项目数据、业务逻辑及项目应用三者有效集成对井盖的实时监测，可以有效解决井盖被异常打开后未能及时处理而造成的危害。通过对城市排水窨井的科学化、规范化与智能化管理，使项目各阶段管理信息化、可追溯化，减少人工巡检工作量，提高城市窨井安全的管理水平，为安全城市作出贡献。