來(lái)源: 參考文獻(xiàn):[1] 郭遠(yuǎn)剛,許克良.GIS在供氣管網(wǎng)管理中的應(yīng)用[J].城市燃?xì)?2006(01).[2] 向懷坤,武文波,丁繼新.GIS支持下的城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)研究[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999(03).[3] 馬力輝.城市供水企業(yè)管理調(diào)度系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究[D].太原理工大學(xué),2004. [4] 林少萍,郁建林.地理信息系統(tǒng)在自來(lái)水管網(wǎng)信息管理中的應(yīng)用[J].城市公用事業(yè),1996,(01).[5] 粟小榮.城市自來(lái)水供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)
前言
隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,城市供水管線數(shù)量急劇增加,形成一個(gè)縱橫交錯(cuò)的巨大網(wǎng)絡(luò),供水管網(wǎng)管理的難度越來(lái)越大,要求越來(lái)越高,涉及面越來(lái)越廣。采用傳統(tǒng)方式的手工資料管理方式已經(jīng)不能供水企業(yè)發(fā)展需要。過(guò)去,大量的設(shè)計(jì)、施工與竣工資料和圖表一直采用人工管理,在資料或者檔案室存檔;隨著管網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展,這種人工管理完全不能適應(yīng)新的管理要求,手工管理很難做到科學(xué)的管理,各個(gè)屬性的關(guān)聯(lián)等等;而且各種資料非常容易損壞、丟失,信息檢索也非常不方便。在這種情況下,無(wú)法實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)圖與城市地形圖相一致的動(dòng)態(tài)管理,更談不上為城市各部門提供管線的綜合信息服務(wù)。
1 建立城鎮(zhèn)供水GIS的現(xiàn)狀
傳統(tǒng)工作方式中,城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)信息一般是通過(guò)圖紙圖表描述(例如,設(shè)計(jì)、施工和竣工資料圖表),采用人工管理,長(zhǎng)期以來(lái),自來(lái)水公司在管網(wǎng)資料的管理方面一直沿用這種做法。但是,各種圖檔資料的不齊全使自來(lái)水公司在管理這樣一個(gè)龐大的管網(wǎng)時(shí)感到力不從心。自來(lái)水輸配調(diào)度缺乏依據(jù),遇到緊急情況無(wú)法及時(shí)得知有關(guān)信息采取相應(yīng)措施。為了徹底改變這一現(xiàn)狀,必須采用最新的信息技術(shù)來(lái)管理自來(lái)水公司的管網(wǎng)資料,以及與SCADA等系統(tǒng)一起完成自來(lái)水的生產(chǎn)、輸配與銷售。GIS 正是將水源、用戶、管線的地理位置信息與屬性信息相結(jié)合,根據(jù)閥門的開(kāi)關(guān)狀態(tài),水壓監(jiān)測(cè)情況,利用GIS網(wǎng)絡(luò)分析模型實(shí)現(xiàn)供水網(wǎng)絡(luò)壓力和流量分析,完成故障分析、制定搶修方案,改變供水公司的工作模式,提高技術(shù)服務(wù)信譽(yù)和質(zhì)量。近幾年來(lái)供水管網(wǎng)信息化管理已越來(lái)越被各水司的領(lǐng)導(dǎo)所重視。
管網(wǎng)數(shù)據(jù)資料是供水企業(yè)寶貴的基礎(chǔ)資源,應(yīng)該在企業(yè)內(nèi)部共享,在企業(yè)的信息化建設(shè)過(guò)程中,需要開(kāi)發(fā)比較多的信息系統(tǒng),其實(shí)這些系統(tǒng)實(shí)際上需要GIS作為基礎(chǔ)圖形平臺(tái)或提供基本數(shù)據(jù)。另一方面,隨著市政公共設(shè)施的建設(shè)飛速發(fā)展,今后的城市發(fā)展和城市管理將更加注重各個(gè)行業(yè)橫向的信息共享。地下電力設(shè)施、通信管線、熱力管線,自來(lái)水管線、燃?xì)夤芫€等等,組成了城市復(fù)雜的地下管網(wǎng)系統(tǒng)。所以,地下供水管線的建設(shè)還應(yīng)與市政、交通、電力、通信等其他部門協(xié)作,建立整個(gè)地下管網(wǎng)的綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),以促進(jìn)城市的信息化進(jìn)程,那就更加需要先進(jìn)的信息技術(shù)來(lái)整合這些資源。
2 供水GIS的發(fā)展歷史
國(guó)內(nèi)供水GIS的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有,從工作站到互聯(lián)網(wǎng)、從圖形數(shù)據(jù)管理到集成的管理模式的變化過(guò)程。
在過(guò)去,供水公司供水管網(wǎng)對(duì)大量的設(shè)計(jì)、施工與竣工資料和圖表一直采用人工管理方式,這對(duì)于當(dāng)時(shí)管網(wǎng)覆蓋范圍比較小,管線運(yùn)行壓力和等級(jí)較低的情況下,能夠滿足當(dāng)時(shí)使用的要求。隨著城市管網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展,以及信息技術(shù)的發(fā)展,一些供水公司率先建立了供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng),雖然當(dāng)時(shí)建立的系統(tǒng)是基于工作站平臺(tái),不利于實(shí)現(xiàn)大范圍的應(yīng)用,但為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和保存,為以后的系統(tǒng)建設(shè)提供了第一手的寶貴資料和經(jīng)驗(yàn),并為自己培養(yǎng)了一批既懂專業(yè)知識(shí)又熟悉信息技術(shù)的人才,為地理信息系統(tǒng)將來(lái)的健康發(fā)展提供了技術(shù)保障?! ?/span>
20世紀(jì)90年代,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,硬件和軟件水平的提高,供水公司又建立了單機(jī)版的管網(wǎng)圖檔查詢系統(tǒng),完成了向AutoDesk Map平臺(tái)的轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)在企業(yè)內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用。此時(shí)的管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、地圖定位、信息查詢、統(tǒng)計(jì)分析和處理等功能。
21世紀(jì),供水公司大力發(fā)展信息化建設(shè),GIS被完全引入到自來(lái)水行業(yè),以GIS和SCADA為核心的綜合管理信息系統(tǒng)在自來(lái)水公司信息化建設(shè)中很受歡迎,在公司內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互查,實(shí)現(xiàn)了供水管網(wǎng)的完全統(tǒng)一的數(shù)字化、電子化管理,實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)圖與城市地形圖相一致的數(shù)據(jù)整合?! ?/span>
特別是最近幾年,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展催生了WEB GIS和組件GIS的產(chǎn)生及普及,GIS數(shù)據(jù)已經(jīng)不再是專業(yè)技術(shù)人員和企業(yè)決策者的專用平臺(tái),GIS與其他系統(tǒng)的綜合應(yīng)用以及面向更廣泛的普通用戶群體開(kāi)始體現(xiàn)GIS的價(jià)值。自來(lái)水公司采用C/S和B/S等結(jié)構(gòu),以GIS為基礎(chǔ),整合SCADA、OA、GPS、CIS、CRM、收費(fèi)管理系統(tǒng)、工程管理信息系統(tǒng)和一些信息子系統(tǒng),形成統(tǒng)一的公共信息管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)供水公司管網(wǎng)和業(yè)務(wù)管理規(guī)范化、自動(dòng)化、科學(xué)化。3 目前供水管網(wǎng)GIS的特點(diǎn)
目前,在國(guó)內(nèi)供水公司信息化建設(shè)過(guò)程中,都是采用系統(tǒng)的思想、整個(gè)的方法和資源平衡的原則;以GIS為基礎(chǔ),按照信息化項(xiàng)目的要求和規(guī)律來(lái)建設(shè)。供水管網(wǎng)GIS的建設(shè)的要求和做法如下:
3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
供水管網(wǎng)GIS的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,遵循軟件行業(yè)規(guī)范設(shè)計(jì),充分考慮先進(jìn)性、實(shí)用性、安全性、可擴(kuò)展性幾方面,系統(tǒng)采用先進(jìn)的主流軟件技術(shù),在數(shù)據(jù)安全性的設(shè)計(jì)上,采取限定數(shù)據(jù)使用權(quán)限、定義用戶級(jí)別等措施保證數(shù)據(jù)的安全性;在系統(tǒng)可擴(kuò)展能力上,采用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),使各功能模塊在相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上盡可能獨(dú)立操作運(yùn)行。保證系統(tǒng)能隨著軟件的升級(jí)而不斷更新版本或擴(kuò)充功能。3.2 系統(tǒng)主要特點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)信息在供水集團(tuán)共享,保證信息一致性、唯一性和及時(shí)性:使有關(guān)部門在信息端口即可查詢有關(guān)信息?! ?/span>
實(shí)現(xiàn)與SCADA監(jiān)控系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)的連接,可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前數(shù)據(jù)和查閱歷史數(shù)據(jù)?!?/span>
實(shí)現(xiàn)與仿真系統(tǒng)的連接,動(dòng)態(tài)產(chǎn)生仿真需要的圖形及屬性信息?! ?/span>
接受GPS衛(wèi)星信號(hào),定位或跟蹤指揮車、檢測(cè)車等的運(yùn)行。
支持協(xié)同作業(yè)、C/S、B/S、Internet四種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行體系結(jié)構(gòu)?! ?/span>
具有海量數(shù)據(jù)處理能力,支持國(guó)際上流行的海量數(shù)據(jù)處理方式;工程圖形方式及空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)方式均能滿足數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)要求;同時(shí)將GIS圖形、屬性、影像等數(shù)據(jù)統(tǒng)一存貯在大型空間型數(shù)據(jù)庫(kù)中,實(shí)現(xiàn)高效處理海量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)共享的目的?! ?/span>
綜合查詢功能包括很多內(nèi)容,其中對(duì)管網(wǎng)管理非常有用的包括:按照管線類型(超高壓、高壓、中壓和低壓)、按照設(shè)備類型(變徑、轉(zhuǎn)換、套管、遙控閥門、閘井、合槽井、凝水器,調(diào)壓站、絕緣接頭、陰極保護(hù))、按照管理區(qū)域、按照供水狀態(tài)、按照時(shí)間設(shè)置進(jìn)行多種組合的數(shù)據(jù)查詢,靈活方便?! ?/span>
支持三維模型查看技術(shù),可動(dòng)態(tài)生成管網(wǎng)三維效果圖?! ?/span>
強(qiáng)大的數(shù)據(jù)維護(hù)和通訊系統(tǒng),保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定,系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加安全可靠?! ?/span>
多種數(shù)據(jù)輸出和導(dǎo)入格式及強(qiáng)大的打印輸出模式,可滿足不同用戶的要求。
3.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)以B/S和C/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合,以數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為中心,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)異地備份和實(shí)時(shí)備份,保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性的目的,又滿足了服務(wù)器負(fù)載平衡的要求,最大限度的確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和系統(tǒng)性能,保證系統(tǒng)的可用性和開(kāi)放性?! ?/span>
按照信息系統(tǒng)使用要求和功能,在GIS部分,將系統(tǒng)在物理上分成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng),即數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、單機(jī)數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)、WEB數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)、數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)主要完成地理信息系統(tǒng)的地形數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)等新增數(shù)據(jù)的錄入及對(duì)已有數(shù)據(jù)的維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和單機(jī)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)區(qū)域內(nèi)用戶對(duì)局域網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)地理信息數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析操作,單機(jī)用戶對(duì)本機(jī)內(nèi)地理信息數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析操作。 Web數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)通過(guò)瀏覽器方式查詢用戶關(guān)心的地理信息數(shù)據(jù),能實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的一般查詢和統(tǒng)計(jì)、分析功能,由于客戶端除瀏覽器外不需要額外的插件,降低了系統(tǒng)投資?! ?/span>
在物理上,錄入系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)是分開(kāi)的,可以設(shè)立多個(gè)數(shù)據(jù)中心,同時(shí)支持單機(jī)版的數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng),通訊系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)抽取更新和數(shù)據(jù)同步等方式,保證各數(shù)據(jù)中心、單機(jī)終端間數(shù)據(jù)的一致性、完整性和實(shí)時(shí)性,將錄入系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)分開(kāi)為多中心的建立創(chuàng)造了條件,同時(shí)可以確?;A(chǔ)數(shù)據(jù)的一致性和唯一性。
4 供水管網(wǎng)GIS在供水公司發(fā)揮的作用
4.1 應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮
GIS的空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析還可應(yīng)用在管網(wǎng)事故搶修決策方面。如在管網(wǎng)事故緊急搶修時(shí),可以采用GIS與GPS相結(jié)合,通過(guò)GPS系統(tǒng)準(zhǔn)確獲取搶修的地面位置,并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給GIS,可以快速確定故障區(qū)域,協(xié)助搶險(xiǎn)人員分析事故的影響范圍和影響程度,生成搶修方案,有效實(shí)施搶修作業(yè)。與傳統(tǒng)的事故處理相比,上述技術(shù)方案充分顯示出現(xiàn)代信息技術(shù)高效率的優(yōu)勢(shì)。
4.2 管網(wǎng)腐蝕控制信息管理
在管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的平臺(tái)上建立管網(wǎng)腐蝕控制管理信息系統(tǒng),完善于埋地管網(wǎng)腐蝕案例庫(kù),積累大量的工程信息和相關(guān)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息,實(shí)現(xiàn)工程信息分析,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用性選擇,腐蝕控制方案評(píng)價(jià)選擇,陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析,設(shè)計(jì)結(jié)果輸出和系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果預(yù)測(cè)等一系列內(nèi)容。
4.3 綜合調(diào)度
供水調(diào)度指揮系統(tǒng)也是建立在GIS平臺(tái)之上,例如:當(dāng)需要進(jìn)行調(diào)壓站壓力調(diào)整時(shí),需要根據(jù)地理信息系統(tǒng)察看調(diào)壓可能影響到的區(qū)域范圍和用戶量;當(dāng)出現(xiàn)保管或漏水事故時(shí),可以利用管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的事故分析功能,分析事故可能的影響范圍,以及為了控制事故的擴(kuò)展需要關(guān)閉的閥門和采取的措施:在進(jìn)行管網(wǎng)仿真時(shí),需要管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)提供最基本的管網(wǎng)拓?fù)湫畔⒑蛯傩孕畔ⅲ抡婀芏魏凸?jié)點(diǎn)的壓力和流量情況,還可從GIS的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中提取有關(guān)高峰系數(shù)、用水量歷史記錄等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),通過(guò)編制計(jì)算程序,進(jìn)行管網(wǎng)工況參數(shù)及用水負(fù)荷分析等。
4.4 固定資產(chǎn)數(shù)據(jù)管理
傳統(tǒng)的固定資產(chǎn)管理方式是以管理單位為單元,按照管理區(qū)域分門別類的將各種管線和設(shè)備的詳細(xì)信息保存在數(shù)據(jù)庫(kù)表中,實(shí)現(xiàn)了固定資產(chǎn)的數(shù)字化管理,并能生成各種統(tǒng)計(jì)和查詢表格,以及報(bào)警、調(diào)撥和報(bào)廢信息等。通過(guò)與管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了固定資產(chǎn)的圖形化管理,具體增強(qiáng)的功能包括:
通過(guò)在圖形中指定某個(gè)調(diào)壓站或管線,可以查詢到該管線或調(diào)壓站的詳細(xì)信息,井能確定其所屬的單位等?! ?/span>
通過(guò)在圖形中直觀畫出區(qū)域范圍,可以綜合顯示該區(qū)域的固定資產(chǎn)狀況,并形成固定資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)告。
在按照預(yù)定規(guī)則自動(dòng)整理出需要進(jìn)行狀況報(bào)警的固定資產(chǎn)設(shè)備時(shí),可以在圖上高亮顯示出現(xiàn)報(bào)警的管線設(shè)備,并同時(shí)察看周圍的管線情況。可以按區(qū)域方便的進(jìn)行固定資產(chǎn)劃撥等。
4.5 管網(wǎng)運(yùn)行
管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)最早的應(yīng)用就是在管網(wǎng)運(yùn)行上,可以為管網(wǎng)運(yùn)行提供最基本的管網(wǎng)分布基本信息,幫助運(yùn)行人員了解自己管轄范圍內(nèi)的管線的詳細(xì)情況,可以根據(jù)管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)栓點(diǎn)功能精確定位特定的管線、閘井和調(diào)壓站設(shè)備等。隨著管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展,其在管網(wǎng)運(yùn)行中的作用也越來(lái)越重要,將管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)與巡檢系統(tǒng)相結(jié)合,可以跟蹤巡檢人員每天巡檢路線,確保管網(wǎng)運(yùn)行更加安全可靠。
5 當(dāng)前供水管網(wǎng)GIS存在的問(wèn)題及展望
目前,國(guó)內(nèi)部分自來(lái)水公司供水管網(wǎng)GIS無(wú)論在功能上還是結(jié)構(gòu)上都達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先的水平,在將來(lái)的使用過(guò)程當(dāng)中,要在以下兩個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行逐步的完善和擴(kuò)展。
5.1 完善系統(tǒng)管線設(shè)備的基本屬性信息數(shù)據(jù),最大限度延伸系統(tǒng)應(yīng)用范圍
由于一些自來(lái)水公司的歷史原因,當(dāng)前的供水GIS的數(shù)據(jù)還存在缺陷,不準(zhǔn)確的問(wèn)題。有很多以前的老舊管線沒(méi)有基礎(chǔ)資料,而且當(dāng)時(shí)由于管線測(cè)量單位較多,測(cè)量格式不統(tǒng)一造成的錯(cuò)誤多,以及由于信息不暢、管理流程不清等原因造成的管線壓力不符、設(shè)施名稱不統(tǒng)一等實(shí)際問(wèn)題,還需要經(jīng)過(guò)大量的補(bǔ)測(cè)及更新工作來(lái)逐步完善。另一方面,供水GIS只停留在對(duì)管線基本運(yùn)行信息和幾何信息的管理上,而在理論上,系統(tǒng)可以管理與管線設(shè)備相關(guān)的所有信息,并且,系統(tǒng)已經(jīng)為這部分信息的擴(kuò)充預(yù)留了接口,因此,需要公司與其他分公司或業(yè)務(wù)部門配合,完成基礎(chǔ)信息的搜集與整理工作,最大限度的保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性和可用性,擴(kuò)大系統(tǒng)的可用性。
5.2 更新現(xiàn)有的地形圖,完善信息管理的各種業(yè)務(wù)流程
圖庫(kù)中新地形嚴(yán)重缺乏,現(xiàn)有的地形圖已不能滿足現(xiàn)代化城市的飛速發(fā)展,造成新測(cè)管線缺乏地形依據(jù)。另外,圖庫(kù)中舊地形大部分是掃描錄入的,由于紙質(zhì)圖紙存放時(shí)間長(zhǎng),紙張有伸縮,掃描數(shù)據(jù)化后造成地形與實(shí)際位置不一致。下一步準(zhǔn)備組織人員進(jìn)行彌補(bǔ),對(duì)還沒(méi)有參照物的供水管線,組織測(cè)量人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)測(cè),包括公路、樓房等永久性建筑物;加強(qiáng)圖檔系統(tǒng)管理,理順信息反饋流程,著力解決壓力級(jí)別及切、接線等環(huán)節(jié)的信息反饋不暢等問(wèn)題;建立工程的全程控制系統(tǒng),從設(shè)計(jì)、施工到最后竣工的資料歸檔,都有嚴(yán)格的信息反饋制度;圖檔管理部門還應(yīng)和管網(wǎng)所密切配合,逐步解決系統(tǒng)中存在各種問(wèn)題。
6 結(jié)語(yǔ)
供水管網(wǎng)系統(tǒng)是GIS的一個(gè)較新的應(yīng)用領(lǐng)域,在數(shù)據(jù)采集的廣度和深度方面,在數(shù)學(xué)分析模型的建立與開(kāi)發(fā)方面,在系統(tǒng)功能的擴(kuò)充方面等,都有很大的可塑性。供水公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)也在不斷的提高,不斷的更新進(jìn)步,讓管網(wǎng)系統(tǒng)更好的在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理上應(yīng)用的更好。