（农业机械化工程专业论文）农业电力gis系统的研究开发.pdf

摘要 目前通观我国各县电力局的管理情况，虽然大都实现了计算机管理，但是所用的管理系 统都是传统的基于关系数据库的计算机管理系统，由于其属性数据与图形数据脱节拓扑网 络结构和地域分布匹配困难等，越来越不能满足农村电网日益复杂的发展趋势。而近几年来 逐渐发展并广泛应用起来的g i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统) 技术 能够有效的对具有空间特征的信息进行管理和分析。因此，有必要引入g i s 技术，来实现对 农村配电网的形象、高效、直观管理。 虽然，组件式g i s 已应用于诸多领域，但是，我国已投入使用的配电网地理信息系统 大部分都是采用传统的g i s 开发方法开发的，系统规模庞大，移植性差，和其它系统的结 。 困难，不利于多系统集成。采用组件式g i s 的开发方法可则以解决这些问题。 本文的主要工作是对配电网进行了分析；对地理信息系统和电力系统应用g i s 进行了分 板和研究：针对配电网的结构特性建立了新的配电网数据库模型，设计开发了农业电力g i s 系统的结构、功能等。 本文研究对象就是将组件式地理信息系统和农村配电网管理相结合的系统软件。以s q l s e r v e r2 0 0 0 网络数据库为后台数据库，运用m a p x 和m a p i n f o 的编程技术来实现系统数据 库的建立和管理，利用v b 6 0 高级面向对象的编程语言作为前台开发，提供了良好的入机交 互界面，为电力工作者提供方便、快捷、直观的查询和统计功能，并且实现了图形、数据、 分析和管理的高度一体化。 关键词：数据库；g i s ；配电网络 d e v e l o p m e n ta n ds t u d y o fr u r a la r e a e l e c t r i c i t yg i s w a n g - j u n h a o a g r i c u l t u r em e c h a n i z a t i o ne n g i n e e r i n g l i - y a m i n a b s t r a c t n o wm o s t v i l l a g eu s e st h ec o m p u t e rt om a n a g et h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ki no u r c o u n t r y ，b u tm o s tm i sw e r eb a s e dt h eo l dd a t a b a s e t h a tc a l ln o ts a t i s f yt h em r a la r e a c o m p l i c a t e di n c r e a s i n g l yd e v e l o p m e n tt r e n do fe l e c t r i c a ln e t w o r km o t ea n dm o r e 1 1 1 et e c h n i q u eo fg i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) w h i c hi np o p u l a ri nr e c e n t y e a r sc a ns o l v et h eq u e s t i o ne f f e c t u a l s oi ti sn e c e s s a r yt ou s et h en e wt e c h n i q u et o m a n a g e t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k t h o u g hc o m p o n e n tg i sh a sb e e nw i d e l yu s e di nm a n yf i e l d s ，m o s tg i sw h i c h h a db e e n a d o p t e d w e r eb a s e dt h et r a d i t i o n a l m e t h o d ，t h e y w e r e h u g e ，p o o r t r a n s p l a n t i n ga n d c o m b i n e dd i f f i c u l tw i t ho t h e r s y s t e m t h ec o m p o n e n t g i sc a ns o l v e t h e s eq u e s t i o n s n e c h i e f l yw o r k i n gi st h ea n a l y s i sa n ds t u d y i n gt ot h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k t ot h e g i sa n dt h e p o w e rs y s t e m h o wt ou s et h eg i s b a s i n gt h es t r u c t u r eo ft h ed i s t r i b u t i o n n e t w o r k ，w es e tu pan e wd a t a b a s em o d e la n dd e s i g nt h ed e v e l o p m e n ta n ds t u d y r u r a la r e a e l e c t r i c i t yg i s 1 1 1 eo b j e c to fr e s e a r c hi sam a n a g e m e n t s y s t e mc o m b i n e dw i t ht h eg e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e ma n dt h em a n a g e m e n to fr u r a la r e ad i s t r i b u t i o nn e t w o r k i ti st a k e t h es q ls e r v e r2 0 0 0a st h ed a t a b a s ea n du s et h et e c h n o l o g yo ft h em a p xa n d m a p l n f 0 s o f t w a r et os e t t i n g u pa n dm a n a g et h ed a t a b a s e ，a n du t i l i z et h ev i s u a lb a s i c 6 0r e a l i z et h eh u m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o n w h i l eg u a r a n t e e i n ge x a c tc a l c u l a t i o n i t a l s oo f f e r sm o r ec o n v e n i e n t ，s w i f t ，o c u l a ri n q u i r ya n ds t a t i s t i c sf u n c t i o n ，a n dm a k e s f i g u r e ，d a t a ，c a l c u l a t i o n ，a n a l y s i sa n dm a n a g e m e n t i n t oaw h o l e k e y w o r d ：d a t a b a s e ；g i s ；d i s t r i b u t i o nn e t w o r k 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑i 盔些苤茎或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位沦文作者签名： 可耳舻，掺字口期： 州步年月夕 二； 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解巫a 堡壅些苤茎有关保留、使用学位论文的规 定有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文破查 阅和借阅。本人授权塑a 堡壅些苤茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 噼贻 签字日期：撇年6 月偿曰 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名 签字日期 电话： 邮编： 店缒加 雹 年 哆舫 农业电力g i s 系统的开发研究 1 1 课题的提出 1 前言 随着国民经济的飞速发展，电力用户对电力的各种需求不断的提高，城乡电网也因此进 行了大规模的扩张和改进，为此，电力系统管理手段的现代化越来越受到各级领导部门和有 关职能部门的重视。由此，农业电九g i s 系统的开发研究选题于电力公司的生产管理的实际 需求，目的是解决生产管理、运行中实际存在的问题。 目前虽然。些计算机管理系统已经应用到电力公司的某些科室，可以进行计算机的辅助 管理，但是仍然处于较低的应用水平，问题主要表现在咀下几个方而： 1 )电力行业使用的电力设施在管理上具有一个明显的特点，就是分散地分布在一个 特定的地理范围上( 如一个城市或一个地区) ，这给电力系统的设备管理带来了 很多困难。前几年由于受到技术手段的限制，主要是用数据库技术对设备的技术 参数和运行参数进行管理，后期虽然应用了如a u t o c a d 一类的图形处理技术来绘 制线路走向图或进行某种工程设计，显然其应用与数据库管理是脱节的，图形和 数据信息不能充分共享简单的图形处理技术更无法将地理信息应用到设备管理 上1 1 。 2 )在电力系统配电线路的设备管理中，需要处理大量的数据和图纸，这些数据和图 纸与地理位置密切相关。而且，不同部门，不同专业人员要求各式各样，时常选 取不同地区，不同的数据内容而产生不同的业务图纸。目前大多数仍处于传统的 管理模式上，即根据不同的要求，绘制地理地形图，再在图册和设备资料手册之 间反复翻阅查询，绘制相应图形，录入信息，费时费工效率不高而且容易产生差 错。使用a u t o c a d 和其它绘图软件绘制的电力图形信息系统，虽然作图功能强， 但数据库管理功能较弱。比如，查询设备信息是在数据库系统中，看图形却要进入 另外一个图形系统，显然使用麻烦，直鼹性和可用性不强。 3 )信息未能共享电力企业的生产运行及设施维护方面，工作是分单位、分班组、 分专业，按电压不同等级、不同的地域范围分工完成的，而行业的特殊性决定了 在生产过程中既有明确的分工又有紧密的联系。整个电网的设施资料的更新维护 分散在各个管理单元中完成，同时又要求各个管理单元间能够共享各种的“交叉 信息资料”，耳前还无法进行及时、有效的信息交换，各种资料不能准确及时的 共享，给生产管理工作带来不便，同时造成了大量人力、物力的浪费“1 。 农业电力g i s 系统的开发研究正是基于这样的一个背景下提出的。 河北农业大学硕士毕业论文 1 2 课题研究的目的 针对我国农业电力管理的现状和具体情况，分析研究电力地理信息系统( g i s ) 应用系统 的现状和发展趋势，运用计算机技术、计算机网络技术、先进的组件式g i s 技术，研发适合 我国农业电力管理的图文并貌的计算机应用软件系统。输电线路、配电情况通过g i s 技术定 位管理，线损计划、线损分析、营业管理等实现一体化管理。完成电网信息数据库的设计与 规划，并对配电网数据库进行重点分析、研究、设计。真正实现农电管理计算机网络化，决 策科学化，减少失误，提高管理水平，提高企业的竞争生存能力。 1 3 地理信息系统简介 1 3 1 地理信息系统的概念和发展 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，g i s ) 是一种采集、存储、管理、分 析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。它在最近 4 0 多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于社会生活的各个方面，成为门跨学科、多方向 的研究领域。1 。 地理信息系统同时又是一门介于信息科学、计算机科学、现代地理学、测绘遥感学、空 间科学和管理科学之间的新型边缘学科，是在2 0 世纪6 0 年代产生的，并且迅速形成一门融 上述学科及各类应用对象为一体的综合性的计算机技术。g i s 是一个能用于进行有效的搜集、 储存、更新、处理、分析和显示所有形式的地理信息的计算机硬件、软件、地理数据和有关 人员( 用户) 的有机集合“。 作为一种通用技术，g i s 以一种新的方式去组织和使用地理信息以便更有效地分析和 生产新的地理信息；同时，g i s 的应用也改变了地理信息分发和交换的方式。g i s 提供了一 种认识和理解地理信息的新方式，从而使g i s 进一步发展成为- - 1 7 处理空间数据的学科。 地理信息系统萌芽于2 0 世纪6 0 年代初，加拿大人r o g e rf t o m l i n s o n 博士和美国的 d u a n ef m a r b l e 在不同的地方、从不同的角度提出了地理信息系统的概念。随后，t o t a l i n s o n 博士建立了世界上第一个地理信息系统- a n 拿大地理信息系统( c g i s ) ，主要用于自然资源 的规划和管理，这标志着地理信息系统的诞生。其后，g i s 技术的发展，在软件模式上经历 了功能模块、集成式g i s 、模块化g i s 、核心式g i s ，从而发展到组件式g i s 和w e b g i s 的过 程。 1 ) 功能模块 在g i s 发展的早期阶段，由于技术上的限制，g i s 软件实际上只是一些满足于某些功能 要求的模块，没有形成完整的系统，各个模块之间不具备协同工作的能力。 2 农业电力g i s 系统的开发研究 2 ) 集成式g i s 随着理论和技术的发展，各种g i s 功能模块走向集成。逐步形成大型的g i s 软件包( g i s p a c k a g e ) ，我们暂称之为集成式g i s ( i n t e g r a t e dg i s ) 。集成式g i s 是g i s 发展的一个 重要里程碑”“，其优点在于其集成了g i s 的各项功能，形成独立完整的系统：而其缺点在丁i 二 系统过于复杂、庞大，从而导致成本高，使用难度大，也难于与其它应用系统集成“。 3 ) 模块化g 1 s 模块化g i s 的基本思想是把g i s 按照功能划分为一系列模块，运行于统一的基础环境之 上。它具有较大的工程针对性，便于开发和应用，用户可以根据需求选择所需模块。但无论 是集成式g i s 或是模块化g i s ，都很难与管理信息系统( m i s ) 以及专业应用模型一起集成应 用性的高效、无缝的g i s 应用“”。 4 ) 核心式g i s 核心式g i s ( c o r eg i s ) 被设计为操作系统的基本扩展，旨在解决集成式g i s 与模块化 g i s 的缺点。w i n d o w s 系列操作系统上的核心式g i s 提供了一系列动态链搂库( d l l ) ，开发 g i s 应用系统时可以采用现有的高级编程语言，通过应用程序接口( a p i ) 访问内核所提供的 g i s 功能，各种功能的动态链接库可以被拆卸和重组。实现了动态链接库级的更底层的组 件化方式，给用户提供较大的灵活性。但是，由于核心式g i s 提供的组件过于底层，给应用 系统的二次开发带来一定难度，一般用户难以掌握，也不适应可视化程序设计的潮流。 5 ) 组件式g i s 组件式g i s 的出现为传统g i s 面i 临的多种问题提供了全新的解决思路。它把g i s 的功能 适当抽象，以组件形式供开发者使用，具有许多传统g i s 工具无法比拟的优点。 6 ) 万维网g i s 随着i m e r n e t 的迅速发展和其在全球范围内的普及，对g i s 的发展提出了新的挑战。几 乎在研制组件式g i s 的同时，出现了万维网g i s ( w o r l dw i d ew e bg i s ，简称w e b g i s 或 i n t e r n e tg i s ) 。w e b g i s 是i n t e r n e t 技术与g i s 相结合的产物。它的出现使得g i s 通过w w w 功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具( ”。 i 3 2 地理信息系统的主要特征2 1 ： 1 ) 具有采集、管理、分析和输出各种空间信息的能力 2 ) 以地理研究和地理决策为目的，地理模型方法为手段，具有空间分析、多要 素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息。 3 ) 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专 门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务： 计算机系统支持是g i s 的重要特征，使g i s 得到快速、精确、综台地对复杂的地理 3 河北农业大学硕士毕业论文 系统进行空间定位和动态分析。 1 3 3 地理系统系统组成 一个完整的地理信息系统通常由四个部分组成，它们是计算机硬件环境，软件环境，地 理空间数据，系统维护和使用人员。如图1 - 1 所示 图1 1 地理信息系统的组成 f 瑭1 - 1t h es e c t i o no ft h eg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m 1 3 4 地理信息系统的发展趋势与展望6 曲 随着计算机和信息技术的发展，g i s 的发展趋势可用下面几个方面来概括。 1 ) g i s 网络化 对于g i s 的发展，计算机网络技术是起到质变作用的重要技术。它的发展使得以往很多 难以完成的事情得以实现，如网络技术使得数据库在地理位置上以分布的方式存在，而网络 又使这些分布在局部的数据库相互之间可以连接起来实现共享使用。高速度的数据传输使得 4 农业电力g i s 系统的开发研究 数据库之间的数据传输能够快速地实现。万维网的发展给g i s 数据在更太范围内的发布、出 版、获取和查询提供了有效可行的途径。网络浏览器的使用从视觉上给提供和使用地理数据 的人们带来了方便。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进 行搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟， 直接产生新的数据结果，真正地实现“网络就是计算机”这新的概念模式。 2 ) g i s 标准化 随着g t s ，特别是网络g i s 技术的迅速发展，人们不断意识到只有对软件、硬件、数据 等要素进行必要的标准化才能实现更有效、更广泛地对g i s 的使用。g i s 的标准化将在国际、 圜内等各种机构范围内多层次地进行其内容可能包括硬件设备标准、软件标准、数据和格 式的标准、数据集标准等。标准化的真正实现将使人们能在个共同理解基础上共享信息和 资源。 3 ) 系统专门化 目前g i s 软件和系统还是作为一个整体独立存在。许多软件提供全面的g i s 功能可以确， 任何一种需要g s 的部门使用，没有具体专业领域的限制；而从使用g i s 机构的角度上看， 很多机构只是需要6 i s 软件中的部分功能，而目前6 i s 软件设置使得用户在购买g 1 s 系统时 往往要求綮个软件起购买。首先，从g i s 用户方面考虑，g i s 可能不将作为一个独立的系 统存在于机构内，而是作为机构整个管理和运作系统的一个部分，g i s 的各种功能将融合在 与专业领域更直接的系统之中。其次，从g i g 的工业发展的角度上考虑，目前的g i s 软件所 提供的各种功能也将与各类专业软件系统融合起来共同发展。软件的部件化是这个趋势的 前兆，也为g t s 软件的专业化做了必要酌准各。将来的各类应用系统中。g i s 可能将作为一 个必须的部分存在。 4 ) 数据商业化 在西方社会，计算机硬件设备的生命周期通常为3 5 年，计算机软件的生命周期一般为 7 1 j 年，而地理数据的生周周期则为几十年。地理数据的开发、更新和维护既费时又费力， 在地理信息系统界曾经有人统计过，地理信息系统硬件、软件和数据的造价比是l ：1 0 ：1 0 0 ， 所以如何更有效的生产和维护地理数据将会是地理信息系统未来面临的主要挑战之一。g i s 产生的主要目的之一是关于空间信息进行更好的管理和处理，g i s 空闯分析功能实际上是使 用现有的数据来产生新的数据，所以数据是整个g i s 的操作对象。没有数据，则谈不上信息 系统。如果数据问题能够解决，信息系统才能有意义和价值，才能够真正运行。 5 ) g i s 企业化 g i s 网络化的发展使得g i s 在机构内部各部门之间更有效地进行通讯、交流和各种资源 的共享。企业和机构可以从更高的层次上对g i s 在企业中的使用进行统筹安排和计划，这种 方式被称为“企业化6 i s ”。企业化g i s 对技术和管理人员有更高的要求，需要企业不断地 对人员进行技术和管理培训。 5 河北农业大学硕士毕业论文 6 ) g i s 全球化 网络技术的发展使得世界空间缩小，是人们之间的关系更加紧密：世界经济的发展也要 求人们建立一个更稳定、和谐的环境。在这个环境中g i s 越来越成为了一种有效的工具来帮 助人们了解他们所生存和依赖的自然条件状况和社会变化状况。目前世界各国都在积极的发 展和使用g i s 、制定有关地理信息的政策、开展国家的g i s 来辅助项目。g i s 的标准化对于 它在国际范围内的推广和使用将起到促进作用，国际标准组织已经专门就地理空间技术扶各 个方面进行标准化制定和实旖。 7 ) g i s 大众化 g i s 不仅在国际舞台上已经越来越受到人们重视，甚至在潜移默化地改变着人们的日常 生活。以往人们需要使用地图来定向、定位和导航，而现在地图已经存储在数据库中：从一 个地点到另一个地点的最佳路线轻而易举地就可以使用g i s 系统得到：到一个中新地方，不 需要再费力寻找餐馆、旅店、娱乐中心、购物中心、银行、旅游景点等，g i s 就是最好的向 导。 1 4 国内外研究现状 电力企业的生产主要包括发电、输电、变电、配电和用电等环节，所管辖的设备 量大、更改频繁。同时，配电网电力设施在管理上具有个明显的特点，就是分散地分布在 一个特定的地理范围上( 如一个城市或一个地区) ，这又给电力企业的设施管理带来了很多困 难。新出现的g i s 技术，为电力系统设备管理的科学化，数据的“可视化”创造了条件。因 此6 1 s 早已在电力部门离线的管理信息系统中得到了广泛的应用。早期它以a m f m ( a u t o m a t e dm a p p i n g f a ci l i t i e sm a n a g e m e n t ) 自动作图设备管理的面目出现，主要用于配 电和用电的设备管理。如在地理图的任一街道上横划一条线，即可查明该扫道下面所铺电缆 的坐标位置和技术参数。利用街道地理图，对用户的报装、电表和计考进行逐门逐户的管理 等。目前国内外的许多电力公司都正在或己经建立了这一面向电力用户的g i s 系统。 国际上，许多发达国家正积极实施兴建的“数字电网”计划，多采用g i s 系统软件作为 一个有力的技术手段。例如，1 9 9 3 年黎巴嫩电业部门( e d l ) 开始在电力系统中引进g i s 技 术经过大约四年的研究发展，解决了由于电网遭受严重破坏特别是网损率过高而造成的供 电能力不足的问题，使该公司已处于g i s 电力解决方案的世界领先地位。除此以外，还有圣 休斯顿电力公司、哥伦比亚电力公司等都成功的将传统的线损管理软件移植到g i s 平台上， 大大的提高了线损管理水平。 还有，从1 9 9 6 年起，亚历山大电力照明公司( a l p ) 业务以每年7 2 的速度增长，为 了使其管理水平能跟上业务扩张，a l p 将g i s 引入d m s 配电管理系统，明显提高了管理水平。 在线损管理方面，线损率从原来5 降低到4 ，仅此一项每年为该公司带来了1 5 6 0 万美元 6 农业电力g i s 系统的开发研究 的效益。 g i s 技术在我国的应用起步较晚，2 0 世纪8 0 年代初，我国才对g i s 进行研究和应用， g i s 在电力系统中应用的历史较之其它方面更短，现在已有了初步应用，但还没有充分发挥 g i s 的功能。因此，目前主要应用在配网与生产管理领域“。 我国的电力企业应用g i s 技术虽然起步较晚，但也取得了显著的成绩。例如，黑龙江大 庆北买城区建立的“配电网地理信息管理系统”，为城区供电局提供了实用化的配网资料综 合自动化管理工具，使得配电生产管理工作水平有了大幅度提高，并积极开发a m f m g i s 系 统在设计、工程、调度、用电以及配网自动化等方面的实用功能。武汉供电局建立的“武汉 供电局a m f m g i s 系统”，是全国第一个分布式结构的、规模最大的配电g i s 系统。 虽然地理信息系统( g i s ) 已在我国电力部门管理信息系统中得到了较广泛的应用。但是村 1 j 电力g i s 系统的定位、功能，因为各个企业的实际情况和具体的应用目的不同，没有家 烂相同的，并且，由于各个厂家技术水平的强弱不同开发水平上差别很大。总的来看，末 要应用在以下的几个方面： 1 ) 配电管理系统结合信息可视化技术，采用生动直观的方法，结合各种空间信息组织、 分析和显示配电网络各项数据，实现配网信息的地图化、运行数据的可视化，促进配网管理 的科学化。系统的作用主要体现在咀下几个方面： 配网运行管理人员掌握线路设备档案情况，为配网巡检维护提供完整直观的信息支持： 帮助配网规划设计人员掌握线路设备与用户分布情况，结合地理背景进行的模拟查勘和初步 设计，有效地减轻查勘人员工作量，提高了配网规划设计的效率和科学性：提供配网建设、 用户分布和设备运行的完整情况，为管理人员提供科学管理与决策可靠的依据。 2 ) 用电管理系统g i s 技术是进行用电管理的一个新的方法，在电子地图上完成用户的定 位查询、区域查询、用户收费管理、区域统计等功能，可以方便用户管理，提高服务质量。 系统具有如下的特点： 对用户以按照用户证号、地址码进行快速定位，查询信息：根据地图上所选择的区域， 查询数据库中用户信息：收费清单根据实际的地理环境分区片打印，逐一对用户进行地址编 码，避免不同区域交义混乱的局面，提高了收费的可管理性、准确性：可以根据全局、分区、 地图指定区域统计总户数、电置、收费率等信息进行分析比较。 3 ) 设备资料管理传统方法是用纸制图册、表格等手段来管理设备资料。g i s 系统将电网 设施图形信息和数据库信息与地理信息进行有机结合。这样，图形信息和设备数据资料中加 入了地理背景信息，把供电设施和网架结构与地理位置联系起来，使管理单位准确的掌握了 配电网的空间分布情况，更好的完成设备运行和维护工作。 总之，把g i s 应用于配电网管理。国外比国内开始的早。管理水平比国内高，技术比国 内先进管理功能比国内完善。但是，由于我国的电网结构、管理方式与国外不同，完全引 进外国的技术和设备不适应我国电力系统的实际情况，对我国电力系统的发展不利，而且引 7 河北农业大学硕士毕业论文 进国外的技术和设备一般投资都很大。因此，从我国国情出发，根据我国实际情况，开发适 合自己国情的配电网管理地理信息系统是我们努力的方向“。 而且，我国己投入使用的这些配电网地理信息系统，大部分都是采用传统的6 i s 开发方 法开发的，系统规模庞大，移植性差，和其它系统的结合困难，不利于多系统集成。采用组 件式g i s 的开发方法可以解决这个问题。目前，把组件式g i s 技术应用于农村配电网管理的 实例鲜见报道。 1 5 电力g i s 系统的发展趋势 目前，电力g 1 s 系统的应用范围不断扩大，计算、分析等应用功能越来越强，发展 趋势主要有： 1 ) 向在线应用转化早期的g i s 系统是单一的静态的图形处理平台，g i s 系统和电网的 实时系统结合，完成与电网监控系统( s c a d a ) 的集成，给电网管理的现代化提供了形象而直 观的支持。有的电力公司甚至认为，借助g i s 所构成的输配电网系统，将成为电网自动化的 基础。目前，国际上许多著名的e m s 1 n s ( 能量配电管理系统) 开发厂家，也都通过采用集成 第二乃g i s 软件的途径来提高其系统对用户的友好程度。 2 ) 扩大应用范围随着g i s 技术的不断发展和6 i s 系统功能的加强，g i s 系统在电力方 西的应用越来越多。如我国华东电力局在国家测绘局提供l ：i 0 0 万地形图上，加载了整个 华东地区高压电网的图形和数据，建立了华东高压电网g i s 系统，对高压电网进行多种空问 查询和空间分析，并输入了环境污染分布图，进行高压电网的污秽分析。并准各在二期工程 中利用1 ：2 5 万和1 ：5 万地形图进一步扩大应用范围，达到能管理到每一个高压铁塔的各 种信息。 3 ) 提高系统性能电力应用g i s 系统进行的分析、计算、研究的功能不断加强。由原来 单纯的图形处理系统发展成可为电力系统提供多种技术解决方案的综合信息应用系统。利用 6 i s 软件提供的完善的网络拓扑结构，结合网络设备的运行状态等各方面信息进行分析，提 供辅助决策方案，例如负荷现状分析、提供负荷转移方案、模拟刀闸操作、用户报装分析、 停电范围分析、提供配网辅助规划设计方案等。 e 农业电力g i s 系统的开发研究 2 1 系统需求分析 2 农业电力g i s 系统分析 2 0 世纪9 0 年代美国首先提出了“数字地球”概念。“数字化”引发了新的技术竞争， 全球出现“数字化”革命浪潮。我国“数字化”发展进程也在近几年有较大推进。特别是以 电子政务为典型信息开发建设，推动着“数字城市”、“行业数字化”的建设。把城市现代 化管理和建设与数字化、信息化联系起来。电力行业是公共服务行业，是城市数字化整体建 设的一个重要组成部分”。 “数字电力”概念是对电力信息化整体的形象描述。它是电力生产和管理的全过程的信 息化建设。“电力数子化”是对输配电网络、电力设备、电力运行过程以及生产环境、条件、 营销业务、客户关系、电力市场、服务手段等各个环节实施计算机化、网络化建设，建立电 力业务多功能应用，建立电力设备设施、生产信息、市场、用户、电网等信息的数据库或数 据仓库集查询、统计、调度、运行、维护、数据挖掘、统计分析业务管理以及决策等功能于 一体。这一应用系统直接融入现代电力生产经营活动之中，便捷提供电网分布、电网属性及 电力设备信息，支持电网生产和业务活动，如报装、事故抢修电力调度、市场开发等业务管 理和服务，以提高电网维护水平降低成本，提升企业管理水平为电力企业进步适应市场 化经营、加快电力应急反应能力、提高供电服务水平创建现代化的技术手段。 对于县级电力企业而言，其主要生产运行活动就是面向中、低压电网的营业配电台一的 配电管理。其工作内容几乎涉及到企业各个运营部门，不仅所面对的电网及数据量巨大，而 且业务复杂多样，互相关联，环环相扣，构成。个有机整体。 业务数据关系中不仅有电网数据、地理数据、用户数据、图纸数据、而且还包括连接关 系拓扑数据和状态数据。业务处理中不仅在部门内部存在小流程而且还存在跨部门循环往 复、分支交错的大流程。功能应用中不仅包括长周期处理过程、也有即时处理的实时信息处 理。运行工作中有纯粹数据库应用，也有面向图形、图纸的功能要求。 这一切决定了配电管理信息系统必然是建立在g i n 平台和数据库平台上的复合系统。系 统需要在统一的一体化模型基础上建立各功能子系统。 基于地理信息系统的电网分析与研究正是在现有的情况下，利用业己成熟的g i s 系统软 件为平台，在此基础上进行二次开发。结合电子地图在实际的地理位置上显示出电网的实际 分布情况，可对该电网进行图文双向检索、查询、定位，也可以任意的缩放、平移。从宏观 上讲，电力企业的领导可以从整体上全面、直观、形象地了解全局的电网及电压等级分布情 况，以便进行合理的最优的电力网规划，对电网的未来撬划发展提供决策支持，为农网改造 工作完成之后的现代管理打下基础：从微观上来讲，可以很方便的获得任一设备的基础数据， 9 翌j ! 坚些奎兰翌主兰兰兰笙苎 人人方便了日常管理，提高工作效率，节省人力、物力及其它不必要的开支。同时也实现了 图纸的现代化数字管理。 2 2 系统数据管理需求分析 农村配电网管理的基本数据种类繁多，形式多样，因而需要建立一套科学、台理而 有效的数据管理规范对农村配电网基本数据进行存贮与管理。本系统的数据管理遵循以下原 则： 1 ) 在数据内容上，系统数据包括底图数据、各种配电线路和设备的逻辑拓扑图数据及 其线路和设备的属性特征数据等。 2 ) 在数据形式上，系统包括图形数据、空问属性数据和非空间属性数据。对于图形和 空间属性数据系统采用m a p x 和m a p i n f op r o f e s s i o n a l 进行管理；对于非空间属性数据，则 采用r d b m s 进行管理。这样在数据访问、空间分析以及统一性等方面都会具有明显的优势。 2 3 系统数据处理需求分析 在所有的g i s 应用系统中，数据都是系统的核心。数据流则是一个重要的概念。数据流 是指一系列连续且有序的点组成的序列x l ，x i ，x n ，按照固定的次序，这些点只能 被读取一次或者几次。系统的数据流程图如图2 - 1 所示 图2 - 1 系统的数据流程圈 f i g 2 - ld a t ef l o wo f t h es y s t e m 混合处理是指处理空间数据和属性数据的公用部分，比如配电变压器，它即有地图的空 问数据，如地理位置等，又有自己的属性数据，如容量、损耗等，经过混合处理可以得到其 空间数据和属性数据并且输出。 1 0 查兰兰皇垄鱼坚墨篓塑茎茎婴茎 2 4 系统设计原则 近几年来，计算机信息技术飞速发展，计算机软、硬件及其应用的技术水平显著提高， 而且g i s 经过几年的发展和实践取得了许多宝贵的经验。这些都为电业g i s 系统的建嫂创 造了良好的外部条件 根据当前g i s 技术的最新发展，结合我国电力企业改革、发展的目标和要求，针对 供电企业的特点，电力局的g i s 系统应当遵循以下的设计原则： 1 ) 针对于电力系统产、供、销同时完成、紧密合作的特点，电力g i s 系统应当是包含电 网的输电、变电、配电、用电四个系统的数据信息，形成以多种应用为目的的综合电网管理 系统，建立成为整个企业实现信息共享，各个部门进行信息查询和交换的公用的信息平台。 从生产的工程来看，是电能的产生、传输、消费的三个环节：从技术的角度分析，二者在 拓扑结构中相互连接，相互制约：从数据信息管理的观点来讲，各个部门、科室分别负责电 网中各种设施资料的更新维护，同时又要求各个管理者间能够共享各种“交叉信息资料”， 需要电力g i s 系统解决目前电网设施资料管理工作中的主要矛盾，即“分散加工”与“整体 共享”的矛盾。 2 ) 开放性采用面向对象的支撑平台和运行、开发平台，提高软件的可靠性、可继承性、 可维护性和可扩充性：采用开放的开发工具，支持用户或第三方的二次开发：使得系统按照系 统工程的特点分期、分批逐步建设和完善，使系统具有良好的集成性和扩充性。 3 ) 安全性安全可靠性是系统性能好坏最关键的一环，需有严格的保密措施、安全管理 手段、可靠的数据存储方式和系统运行机制。 4 ) 实用性实用性是配电综合管理图纸系统设计的首要原则系统功能的实用化是衡量 管理信息系统建设成功与否的基本标准，是管理信息系统为电力企业创造经济效益的一个重 要方面“。 2 5 系统功能设计 根据系统的具体需求和具体的实现功能可以分为以下几个方面： 1 ) 数据预处理功能包括属性数据的输入和空间数据的编辑。空间数据的编辑可以在系统 运行时进行，也可以在传统g i s 平台下进行，然后转入到g i s 组件m a p x 中。这是因为，首 先传统g i s 由于经历了较长时间的发展，数据编辑功能已十分成熟和强大；其次，目前的 g i s 组件都提供了多种数据格式转换与转入，并且过程简单易行。 2 ) 图形显示功能将地图以不同的方式呈现给用户，便于用户在地图上进行操作。包括地 图的放大、缩小、漫游、选择、图层控制、放大镜、鹰眼图等。 河北农业大学硕士毕业论文 3 ) 电网图维护功能是系统的核心部分，包括配电网中配电线路( 包括设备) 的绘制、切 改、删除等操作以及在此操作过程中属性数据库的同步更新。 4 ) 空间信息查询功能主要实现配电线路、设备的图形信息和属性信息的紧密结合。包括 在地图上由配电线路、设备的位置查询相应的台帐信息和已知某线路、设备的属性信息在地 图上定位该线路或设备。 5 ) 空间统计功能使用户可以在地图上使用不同的选择工具按照不同的统计方式对配电线 路和设备进行多种类型的统计。 6 ) 图形输出功能实现将配电线路、设备的电网图以不同的约束条件，按照多种输出格式 呈现给用户，便于用户进行管理和分析。 7 ) 设备管理是对配电线路和设备的属性信息进行管理。该功能模块同图形显示、电网圈 维护、空问信息查询、空问统计等空间数据操作模块紧密相连，使用报表将配电线路和设备 的属性信息以及以不同方式进行统计的属性信息呈现给用户。 8 ) 线损管理功能实现理论线损和实际线损的计算，并通过线损计算结果。制定线损计划 和进行线损分析，可以为配网规划、线损率预测、确定变电站位置、网络结构、指定合理的 降损措施提供依据； 9 ) 其它功能包括系统数库备份、用户管理、系统帮助、系统界面控制等辅助功能。 由此得到如下的系统功能简图： 2 - 2 系统功能简图 f i g 2 - 2t h ef u n c t i o no ft h es y s t e m 农业电力g i s 系统的开发研究 3 农业电力g i s 系统数据库的研究和分析 数据库的设计和建设的工作量及其消耗的费用占整个系统设计、建设工作量和经费的大 部分，甚至达到6 0 7 0 。数据库设计的好坏，不仅影响到系统建设的速度和成本，而且 影响到系统的应用、维护和数据更新。本系统的数据库设计包括地理信息数据库的设计和网 络数据库的设计两部分 3 1 系统的地理信息数据库 3 1 1 地理信息系统的组件m a p x m a p i n f o 公司在为微软公司o f f i c e9 5 开发的可视化地图组件d a t a m a p 的基础上，推出了 基于a c t i v e x 技术的可编程控件m a p i n f om a p x m a p x 使用了与m a p i n f op r o f e s s i o n a l 一致 的地图数据格式，并且实现了m a p l n f op r o f e s s i o n a l 的大多数功能，并且m 卵x 内部提供了 四十多个父类为m i e r o s o f t 的基础类( m f c ) 的o l e 对象、这就使得应用程序员可以使用任 何支持a c t i v e x 的程序开发环境。 1 ) m a p x 的空间数据结构“ 从横向分析，m a p x 的空间数据结构是基于空问实体和空间索引相结合的。 空问实体是地理图形的抽象模型，主要包括点、线、面三种类型。任何点、线、面 实体都可以用直角坐标点x 、y 来表示。点呵以表示成一组坐标( x 、y ) ，对于线和面， 则均被表示成多组坐标( x l ，y l ：x 2 ，y 2 ：x 3 ，y 3 ：x n ，y n ) 。空问索引是查询空间实体的 一种机制，通过空间索引，就能够以尽量快的速度查询到给定坐标范围内的空间实体及 其所对应的数据。 从纵向分析，m a p x 的空间数据结构是一种分层存放的结构。用户可以通过图形分层 技术，根据自己的需求或一定的标准对各种空间实体进行分层组合，将一张地图分成不 同图层。采用这种分层存放的结构，可以提高图形的搜索速度，便于各种不同数据的灵 活调用、更新和管理。其空间数据结构如图3 一l 1 3 河北农业大学硕士毕业论文 1 4 综合地图 图层1 图层2 空间实体 对应的空间数据表 - 斗 图3 1 m a p x 率削数据结构 f i g 3 1t h es p a t i a ld a t as t r u c t u r eo f t h em a p x 2 ) m a p x 的对象模型结构 m a p x 的对象是分层的树状结构。位于最顶层的是m a p 对象，每一个) j a p x 的对 象、属性和方法都从m a p 对象中派生出来。同时，每一个在m a p 对象下的属性和方 法都对生成的整个m a p 对象有影响。 如图3 2 所示，一般来说m a p 对象是靠数据集对象o a t a s e t s 、圈层对象l a y e r s 和注释对象a n n o t a t i o n s 三者来定义的。对m a p x 编程，大多数任务可通过设置、| a p x 对象属性来实现。 图3 - 2m a p x 模型结构图 f i g 3 - 2 t h em o d e l o f t h e m a p x 农业电力g i s 系统的开发研究 3 ) m a p l n f op r o f e s s i o n a l 的数据组织 m a p x 以m a p i 响p r o f e s s i o n a l 的地图数据文件作为处理对象，使用与m a p i n f o p r o f e s s i o n a l 一致的地图数据格式。m a p x 是一