（电气工程专业论文）基于webgis的北京输电网生产管理系统的开发和应用.pdf

华北电力大学工程硕士专业学位论文 摘要 本文针对北京电力公司输电网生产管理模式的特征，基于地理信息系统理论和 w e b - g i s 技术对输电网生产管理进行了分析，根据需求设计开发了基于w e b - g i s 的 输电网地理信息管理系统。并且结合当前国际、国内自然灾害情况，以及灾害防范 方面存在的问题，再根据北京地区的自然概况建立电网自然灾害预警功能模块，该 功能体现监测、通信及预警一体化，由监测子系统、通信网络子系统、决策支持子 系统、预警子系统组成。 关键词：w e b g i s ，北京输电网，灾害预警 a b s t r a c t i nt h el i g h to ft h ef e a t u r eo fb e i j i n gp o w e rc o m p a n yp o w e rt r a n s m i s s i o nn e t w o r k o p e r a t i n gm a n a g e m e n tm o d e l ，b a s e do nt h et h e o r yo fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m a n dt h et e c h n o l o g yo fw e b g i s ，t h ep a p e ra n a l y z e st h eo p e r a t i n gm a n a g e m e n to ft h e p o w e rt r a n s m i s s i o nn e t w o r k 。i nt h ed e m a n do fu s e rt h ep a p e rd e s i g na n dd e v e l o pt h e g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m o f p o w e r t r a n s m i s s i o nn e t w o r k c o n s i d e r i n gt h ea c t u a ls i t u a t i o no fi n t e r n a t i o n a la n dd o m e s t i cn a t u r a ld i s a s t e r , a n dt h e q u e s t i o no fi t sd i s a s t e rd e f e n d i n g ，e s t a b l i s ht h en a t u r a ld i s a s t e rw a r n i n gf u n c t i o nm o d u l e i n c l u d i n gs u p e r v i s i n gs u b s y s t e m ，c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s u b s y s t e m ，d e c i s i o n s u b s y s t e ma n dw a r n i n gs u b s y s t e m t h ef u n c t i o nc a ni n c a r n a t et h ei n t e g r a t i o no f s u p e r v i s i n g ，c o m m u n i c a t i o na n dw a r n i n g z h a n gl e i ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gj i a n h u a k e yw o r d s ：w e b g i s ，b e i j i n gp o w e r t r a n s m i s s i o nn e t w o r k ，d i s a s t e r w a r n i n g 华北电力大学工程硕士专业学位论文 摘要 本文针对北京电力公司输电网生产管理模式的特征，基于地理信息系统理论和 w e b - g i s 技术对输电网生产管理进行了分析，根据需求设计开发了基于w e b - g i s 的 输电网地理信息管理系统。并且结合当前国际、国内自然灾害情况，以及灾害防范 方面存在的问题，再根据北京地区的自然概况建立电网自然灾害预警功能模块，该 功能体现监测、通信及预警一体化，由监测子系统、通信网络子系统、决策支持子 系统、预警子系统组成。 关键词：w e b g i s ，北京输电网，灾害预警 a b s t r a c t i nt h el i g h to ft h ef e a t u r eo fb e i j i n gp o w e rc o m p a n yp o w e rt r a n s m i s s i o nn e t w o r k o p e r a t i n gm a n a g e m e n tm o d e l ，b a s e do nt h et h e o r yo fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m a n dt h et e c h n o l o g yo fw e b g i s ，t h ep a p e ra n a l y z e st h eo p e r a t i n gm a n a g e m e n to ft h e p o w e rt r a n s m i s s i o nn e t w o r k 。i nt h ed e m a n do fu s e rt h ep a p e rd e s i g na n dd e v e l o pt h e g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mo fp o w e rt r a n s m i s s i o n n e t w o r k c o n s i d e r i n gt h ea c t u a ls i t u a t i o no fi n t e r n a t i o n a la n dd o m e s t i cn a t u r a ld i s a s t e r , a n dt h e q u e s t i o no fi t sd i s a s t e rd e f e n d i n g ，e s t a b l i s ht h en a t u r a ld i s a s t e rw a r n i n gf u n c t i o nm o d u l e i n c l u d i n gs u p e r v i s i n gs u b s y s t e m ，c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s u b s y s t e m ，d e c i s i o n s u b s y s t e ma n dw a r n i n gs u b s y s t e m t h ef u n c t i o n c a ni n c a r n a t et h ei n t e g r a t i o no f s u p e r v i s i n g ，c o m m u n i c a t i o na n dw a r n i n g z h a n gl e i ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gj i a n h u a k e yw o r d s ：w e b g i s ，b e i j i n gp o w e r t r a n s m i s s i o n n e t w o r k ，d i s a s t e r w a r n i n g i 士= i明明 本人郑重声明：此处所提交的工程硕士专业学位论文 杆基 杆塔 导线 地线 电力电缆 每个图层均能设定可见与不可见；在程序启动时不装载地图，需要时再 装载，提高程序的启动速度。有增设图层功能，可以增设自己单独使用的图 层。 图层的设置为：电缆小室、电缆线路、2 2 0 k v 线路、l l o k v 线路、3 5 k v 线路、杆塔层、5 0 0 k v 线路层、用户层、变电站层、盐密测点、故障点分布、 在线检测设备、污源层、危险层、线路、避雷器、北京市区绿地、北京市郊 区绿地、北京郊区铁路线、北京全境面状水系、北京全境线状水系、水系标 注、北京市全境居民点、北京郊区主要道路、北京市区一级道路、北京二环、 2 1 华北电力大学工程硕士专业学位论文 北京市区二级道路、北京三环、北京市区三级道路、北京四环、北京市区四 级道路、北京五环、北京郊区行政区界面、北京郊区高速公路、北京郊区 国道、北京郊区四级道路、北京郊区三级道路、北京郊区二级道路、北京郊 区1 级道路、北京市区行政区界面、北京市区铁路线、北京市污区图、北京 市郊区界线、标注图层、北京全境立交桥、装饰图层、北京市区标志建筑、 北京市区车站码头、北京市区地铁线、北京市区地铁站、北京市区国道、北 京市区高速公路、北京市区街区、t e s t 图层。 ( 2 ) 基本图形功能显示设置 用户可以根据实际需要，对各个图层的图形单元的特征进行定制，自由 修改其点状元素形状、大小，线状元素线型、线宽，面状元素的填充方式， 以及中英文字体的类型、大小等等，各图层的颜色也可以自由控制；所有的 以上显示设置的设置结果均可以命名并加以保存，以便以后调用。 ( 3 ) 基本图形功能基本操作 用鼠标对图形进行实时漫游、开窗、放大、缩小、旋转、全景显示等操 作，从而实现图形无限缩放和迅速定位，方便浏览地理信息、专业信息的分 布情况。同时系统将给出鼠标点所在的坐标和当前图形窗口的比例尺；作为 基本功能，并不局限在系统的主视图窗口，其他的图形窗口也同样适用。 ( 4 ) 基本图形功能放大镜 系统提供放大镜工具，实现局部图形的放大，使用户在通览全局图形时， 可随鼠标的位置动态查看其局部详细信息，同时还可以调整放大倍数。 ( 5 ) 基本图形功能动态路名 采用动态路名标识技术，随着放大、缩小、开窗、漫游和旋转等操作， 道路上所标示的“路名一信息将实时动态调整，始终以完整信息的形式显示 在图形窗口中，用以支持地址查询和最优路径查找等功能。 ( 6 ) 基本图形功能简图处理 在简图中动态显示主窗口视图取景的位置，通过对简图内取景框的移动、 放大、缩小操作，主窗口视图内将显示相应部分的系统图形信息，从而为用 户提供导航功能，方便进行全貌浏览。 4 4 3 图形浏览辅助工具 ( 1 ) 辅助工具量度尺 华北电力大学工程硕士专业学位论文 图形长度测量工具。用户利用此工具，点击鼠标即可测量图中任意一条 直线段或一条具有任意拐点折线段的长度。 ( 2 ) 辅助工具沿路追踪 点击所要查询的路段，可迅速查询到该路段的起止点，系统将从此路段 的起点开始，动态显示此路段附近的情况，以及此路段附近其他路段、设备 等各种图形的分布情况，闪烁图标以固定速度沿着线路前进直到此路段的结 尾。 ( 3 ) 辅助工具最优路径 用户可以在图中用鼠标点取任意两点，系统计算出两点之间的最近( 最 优) 路径，并突出显示。 ( 4 ) 辅助工具连通分析 连通分析是对系统中设备的相连情况进行检查，点击要测试的设备或者 线路，与该设备相连通的设备或者这条线路上互相连通的设备都会突出显 示，具体表现为变成红色。 ( 5 ) 辅助工具i d 查询 输入图形的d ，可以迅速确定图形位置，查询图形相关信息。此功能可 以帮助用户了解系统较深层次的信息，在系统的维护过程中也可以给用户带 来很大的帮助。 4 4 4 图形编辑 ( 1 ) 基本图形编辑文本图形编辑 可编辑点、线、多边形、文本等实体，在地理图上对这些基本图形进行： 删除、旋转、移动、复制、加点、删点、移点、倒角、直角、转弧等操作， 用以编辑电子地图、用户图形数据等。 ( 2 ) 基本图形编辑地理图形编辑 地理图形的各层可单独处理，如地名、建筑物、河流、绿地、铁路、规 划线、地面高程等。用户通过系统提供的编辑工具对每一类图层都可进行删 除、旋转、移动、复制等操作，从而显示用户需要的地理背景。 ( 3 ) 基本图形编辑协同工作环境 图元级锁定机制。支持协同工作环境。在协同工作环境支持下，多个用 华北电力大学工程硕士专业学位论文 户可同时编辑不同的地理图形数据或专业图形数据，每个用户都可实时参考 其他人员的工作成果。一个图形数据只能同时被一个用户加锁编辑，而可以 被多个用户同时查询，只有该用户编辑结束，其他用户才能继续编辑，数据 始终保持一致性。 c 4 ) 电网建模输电架空线路 系统可以根据经纬度和线路的一些关键信息，对不同电压等级的输电线 路采用分层技术进行处理，自动在地理背景图上生成输电线路。系统提供输 电线路编辑工具，能够方便地在地理图上直接添加、修改、删除杆塔、高压 架空线及杆上设备( 金具) 以及一些辅助设施，支持自动架线及线路并架， 并显示出用户需要的文字标注信息，包括动态线路名称、杆号等。最后系统 提供输电线路设施的台帐属性资料的录入工具，并和图形建立对应关系。 输电架空线路一输电导线 系统提供送电线路编辑工具在地理图上编辑线路。系统将根据用户选择 的不同电压等级，绘制出不同颜色的输电线路。编辑操作过程按照雅都公司 提供的编辑工具而定。系统按照各班组所管辖的电压等级划分图形数据权 限，而对于其他班组数据只有查看权限，从而保证图形数据的安全。 输电架空线路一输电杆塔 系统根据要求提供不同的杆塔图形符号。相应系统也提供杆塔编辑工具， 可方便的绘制出杆塔在地理图上的确切位置。操作人员能根据地理位置迅速 查找到杆塔，了解杆塔信息。这样通过对整个输电网分布情况的图形化描述， 可作为以后电网规划的参考、依据。 绘制杆塔：系统在地理背景图上，根据杆塔的实际位置方便的绘制出代 表杆塔的符号。提供操作方便的工具，对杆塔符号可进行移动、放大、缩小、 删除、旋转等操作。同时，为方便用户快速将电网框架搭建起来，提供同时 架杆布线功能，可在绘制杆塔的同时杆塔上的导线也同时绘制。 ( 5 ) 电网建模一输电电缆 高压电缆线路的运行、维护包括电缆线路巡线、缺陷处理、设备试验、 检修及更换、事故障碍排除等工作。输电电缆线路基本上包括如下设备：送 电电缆、电缆沟道、电缆中间接头、电缆井等。 电网建模一电缆线路 系统提供电缆线路编辑工具，可方便的在根据电缆实际走向、敷设方式 华北电力大学工程硕士专业学位论文 绘制电缆线路。使用户能根据地理位置迅速查找到电缆线路，了解电缆线路 信息。同时，提供电缆附件编辑工具编辑电缆接头、终端头。 绘制电缆线路：系统提供在地理背景图上。根据电缆线路的实际位置， 方便的在地理背景图上绘制电缆线路。系统提供操作方便的工具，对电缆线 路可进行入电缆沟、出电缆沟、加点、分断、删除等操作。同时，为能真实 的反映情况，提供电缆线路可进行入电缆沟、入电缆沟等操作。 绘制电缆终端头：当绘制电缆线路时，系统会自动将电缆线路两端绘制 出电缆终端头。提供操作方便的工具，对电缆终端头符号可进行移动、删除、 加长、旋转等操作。 绘制电缆中间接头：系统提供在地理背景图上，根据电缆线路的实际位 置，方便的在地理背景图上绘制电缆线路中间接头。同时还可对电缆中间接 头符号可进行移动、删除等操作。 电网建模一电缆沟道 系统提供电缆沟道编辑工具，可根据电缆实际敷设情况绘制电缆沟道。 使操作人员能根据地理位置迅速查找到电缆沟道，了解电缆沟道信息。 绘制电缆沟道：系统提供在地理背景图上，根据电缆沟道的实际位置方 便的在地理背景图上绘制电缆沟道。提供操作方便的工具，对电缆沟道可进 行移动、旋转、加点、分断、删除、转弧等操作。 绘制电缆井：系统提供在地理背景图上，根据电缆井的实际位置，方便 的在电缆沟道上绘制电缆沟道。提供操作方便的工具，对电缆井可进行移动、 删除等操作。 ( 6 ) 一致性检查 提供地理背景上设备图形数据和设备属性数据之间的一致性检查功能。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 检查出没有在地图上定位的设备属性数据记录、没有对应设备属性数据 的设备图形数据等，提高系统数据的可靠性和可维护性。 4 4 5 输电线路设备台帐的管理 支持对输电线路设备台帐资料、图像资料( 杆塔图、杆型照片等) 的添 加、修改、删除、查询等，同时支持数据资料定位到图形实体的功能，定位 后的数据可通过点图方式查询。 ( 1 ) 杆塔管理 杆基； 杆塔：杆号、杆塔型式、杆塔材料、杆塔高度等；( 对杆塔型式进行 解释，做塔型库) ； 绝缘子：型号、数量、泄露比距、生产厂家、出厂日期等； 金具：杆塔上金具的型号、数量、生产厂家、生产年份、出厂年限一 览表等； 拉线：拉线型号、数量、方式等； 华北电力大学工程硕士专业学位论文 图像资料管理：可以将杆塔图和各种杆型的图纸、照片以标准格式存 放在系统中，通过本系统可以快速的调阅，给查阅者以直观的信息。 ( 2 ) 线路管理 线路概况：线路名称、线路编码、起止杆号、线路长度、电压等级、 投入时间、杆塔基数等； 线路环境状况：包括：森林、名胜、通信线路、广播线、输油管、公 路、铁路、航运、河流、军事设施、居民点等； 线路的地形概况，如：地形特点等； 线路的地质概况：如：是否有不良物理地质； 线路的气象概况：包括：雷电、重冰、大风、雾、冰雹、气温等； 线路的水文概况：包括：线路跨越的河流、湖泊、水库、渠道、分洪 区等： 线路的换位概况：线路名称、换位杆塔、换位前相序、换位后相序等； 相位图、路径图、单线图，线路的交叉跨越状况，交叉跨越图，线路 的大跨越设施及状况明细表，标明交叉跨越的道路、桥梁、江河等； 挂线图、平断面图：线路的污秽区、污秽图分布图及污秽源种类； 线路的重冰区：发生覆冰舞动和脱冰跳跃的状况等； 线路的鸟害区； 线路的大风区：发生微风振动、导线次档柜振荡的状况；线路的雷电 区； 并架线路资料： 线路距离。 ( 3 ) 导线管理 线路名称、线路编码、起始杆号、终止杆号、导线型号、导线根数、导 联方式等。 ( 4 ) 地线管理 线路名称、线路编码、起始杆号、终止杆号、地线型号、保护角、根数、 是否绝缘、接地方式等。 ( 5 ) 导地线接头管理 ( 6 ) 耐张段管理 线路名称、线路编码、起始杆塔号、终止杆塔号、档数、长度、代表档 距、标准弧垂、线路转角等。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 ( 7 ) 防振锤管理 线路名称、线路编码、杆塔号、防震振锤型号、防振锤数量、距离等。 ( 8 ) 避雷器管理 避雷器型号、厂家、性能参数、安装位置、安装时间等。 4 4 6 属性数据的编辑与修改 在系统中存在大量的设备属性资料信息，采用s q ls e r v e r 数据库进行存 贮管理。为了便于用户的使用和保持系统的一致性，系统为绝大多数的设备 属性资料提供统一的数据录入和修改工具，即采用统一格式的通用对话框方 式。通过此工具，用户可以完成属性资料的添加、修改、删除、保存查询和 统计等操作。 系统提供维护工具可由用户根据需要自由订制或修改通用对话框的格 式和内容。所有设备的属性数据都以数据库的形式进行存储管理，因此通过 数据库对话框对属性数据的编辑与修改实际上也是对数据库的修改。 4 4 7 综合查询统计 ( 1 ) 综合查询统计一属性查询 通过属性数据对话框对设备的属性数据进行查询，分为： 精确查询 模糊查询 根据用户的查询条件在数据库对话框中显示查询结果，查询结果的多条 信息可以滚动显示。 ( 2 ) 综合查询统计高级查询 在相关资料属性信息对话框中，用户除了可以进行简单查询以外，还可 以打开高级查询对话框进行高级查询。 能够支持丰富强大的条件运算符； 提供灵活的条件生成手段，并能直观显示复杂的复合查询条件；支持 s q l 语言直接查询 根据用户的查询条件在数据库对话框中显示查询结果，查询结果的多条 信息可以滚动显示。 ( 3 ) 综合查询统计空间查询 华北电力大学工程硕士专业学位论文 系统提供以点图、开窗、开任意多边形等多种方式查询某一窗口内的电 力设备相应属性资料。以点图、开窗、开任意多边形等多种方式框选区域进 行电力设备的查询根据用户不同的查询方式显示所要查询的电力设备的属 性资料。 ( 4 ) 综合查询统计两点查询 用户点击线路中任意两点，系统将统计出此两点间的所有设备资料，包 括两点间线路长度及所带设备数量的统计等，并可以进一步查询这些资料的 详细内容和相关信息，方便预算与维护。 2 9 华北电力大学工程硕士专业学位论文 5 1 功能需求 第五章自然灾害预警系统 我国是自然灾害频发的国家，自然灾害给经济建设和社会发展造成巨大损失， 也给电力系统带来极大危害，给电网的安全稳定运行和安全可靠供电带来巨大的压 力。今年1 月底，持续的低温雨雪冰冻自然灾害天气，使我国1 3 个省( 区) 的电 力系统运行受到影响。其中，灾情影响最为严重的是华中和南方地区，特别是贵州、 湖南、江西、广东、广西、浙江等地。灾害共造成全国1 6 9 个县停电，国家电网公 司区域8 0 个县停电，南方电网公司区域8 9 个县停电。部分地区受灾停电给电力安 全和电力供应带来了较大影响，截至2 月1 3 日1 7 时，全国范围受灾损坏停运电力 线路共3 5 9 6 8 条，变电站共1 7 3 l 座，给国家电网公司、南方电网公司和部分地方 电力公司造成重大损失。同时，部分地区大面积停电对经济运行和人民生活社会带 来了较大影响。 电力安全关系到国计民生、社会稳定，国务院领导对电力安全十分重视。国家 主席胡锦涛在1 月2 9 日主持召开中共中央政治局会议，听取雨、雪、冰灾的灾情， 并做出重要批示。指出，这次灾害天气持续时间长、影响范围广、危害程度深，给 电力带来很大破坏，给人民群众生命财产和工农业生产造成重大损失；要加强安全 生产各项措施和应急预案的落实，总结经验教训；要把自然灾害对群众生产生活的 影响减到最少，确保春节期间的及时供电；高度重视对冰雪等灾害性天气的防御工 作，密切监视天气、冰情和雪情，加强设备抢修，根据天气变化，及时做好各项防 灾工作，保障电力安全。 此外，近年的自然灾害说明，开展我国电力系统防御重大自然灾害的研究和风 险评估工作，建立电力系统自然灾害事故的预警机制、应急反应机制和灾后快速恢 复重建机制，是提高电力系统防灾能力的关键。 而目前电力系统的灾害管理之中存在很多问题，包括缺少统一的交互平台、各 方没有统协调、缺少有效预警机制、缺少可视的指挥决策手段、灾后缺少有效的 汇报机制以及灾后缺少有效的分析等。 正是根据当前国际、国内自然灾害情况，以及灾害防范方面存在的问题，结合 北京地区的自然概况建立电网自然灾害预警系统功能，该功能体现监测、通信及预 警一体化，由监测子系统、通信网络子系统、决策支持子系统、预警子系统组成。 系统通过利用和北京气象台的数据接口，获取北京地区当前的气象资料，目前 针对大风、沙尘、冰雪等灾害信息利用先进的c d m a g p r s 等通信技术进行实时监 测，并对信息进行加工处理，利用监控软件自动进行预测、预警，通过各种有关的 3 0 华北电力大学工程硕士专业学位论文 预警通知和警报设施，提前通知有关成员单位、责任人，最大地减少人员和财产损 失，提高对灾害的快速、全面、准确的预报、预警以及指挥调度的技术手段。 5 2 关键技术 随着通讯技术的发展，以c d m a 、g s m g p r s 为主的移动通信网络发展迅速。 目前，中国联通和中国移动网络覆盖广，各基站设备设施先进，对自然环境的抗风 险能力较强，因此以c d m a 、g s m g p r s 网络为基础形成的数据服务，不受地理环 境和天气条件的限制，而组网方便，对应用所需的额外设备要求不高，投资和运行 费用低，并且数据传输准确，安全可靠性高，时效性和带宽基本满足大部分业务的 信息传输要求，因此在灾害预警系统里g p r s c d m a 无线传输通讯方式是当下最好 的选择。而网络运营商中国移动g p r s 和联通c d m a 各有其特点。 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ，通用无线分组业务) 作为第二代移动通 信技术g s m 向第三代移动通信( 3 g ) 的过渡技术，是由英国b tc e l l n e t 公司早在 1 9 9 3 年提出的，是g s mp h a s e 2 + ( 1 9 9 7 年) 规范实现的内容之一，是一种基于g s m 的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的口或者x 2 5 连接。 g p r s 是在现有的g s m 网络基础上叠加的一个新的网络，同时在网络设备上增 加一些硬件设备，并对原软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体。g p r s 能给用 户提供端到端的、广域的无线口连接。通俗地讲，g p r s 是一项无线高速数据传输 技术，它以分组交换技术为基础，用户通过g p r s 可以在移动状态下使用各种高速 数据业务，包括收发e m a i l 、进行i n t e r n e t 浏览、即时聊天等。 g p r s 系统使用现有的g s m 无线网络。g p r s 和g s m 共用相同的基站和频谱 资源，只是在现有的g s m 网络基础上增加了一些硬件设备和软件升级。因此，实 现g s m 升级至g p r s 非常容易，且中国移动借助原g s m 网络，所以g p r s 覆盖非 常广。目前中国移动g p r s 网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区，网络遍及2 4 0 多个城市。 c d m a 是码分多址的英文缩写( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) ，它是在数字技 术上的分支一扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技术。c d m a 技术的原 理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于 信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并 发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽 带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现数据传输。 c d m a 技术的标准化经历了几个阶段。i s 9 5 是c d m a o n e 系列标准中最先发 布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个c d m a 标准是i s 9 5 a ，这一标准支持 8 k 编码话音服务。在i t u 向各国征求第三代移动通信无线候选技术时，i s 9 5 由于 3 l 华北电力大学工程硕士专业学位论文 刚取得商用成功，美国t r 4 5 标准委员会没有将很多精力放在第三代标准的研究上， 而是正在努力完成i s 9 5 b 的标准。 c d m a 基于扩频技术，占用的是全新的8 0 0 m 频段( g s m 占用的是9 0 0 m 频段) ， 所以不能在原g s m 设备上直接升级。目前，中国联通通过二期工程建设，对c d m a 网络进行了网络优化和提升，网络从i s 9 5 升级为c d m a l x 网络；同时建成覆盖全 国3 1 个省( 自治区、直辖市) 的无线数据网。 5 3 系统组成和构思 该模块包括软件和硬件两大部分，软件部分为统一的电网中心灾害指挥调度平 台，可以实现气象信息实时获取、灾前预警、实时监控与决策、灾后检修与恢复、 历史灾害统计与分析和地理信息的管理；而硬件部分则为手持式p d a ，带有 g p s g p r s ( g s m ) 模块，用于现场与指挥中心实时通讯。 系统功能主要包括两大方面： ( 1 ) 灾害全流程的支持 对于灾害全流程的支持以实时气象数据的监控为前提，基于预定义的规则引擎 和灾情的预警触发机制可以实现灾害的自动预警；根据灾害过程中灾情的动态显 示，可以达到可视化决策与调度；而灾害过后，可以进行受灾区域的绘制，灾情的 汇报以及专题统计分析，为日后灾害处理积累宝贵的资料。 ( 2 ) 决策流程的支持 对于决策流程的支持主要基于现场携带手持设备的工作人员及时采集的现场 数据，通过对现场数据的分析达到做出准确的决策，并及时发送指令给现场人员， 或调度所有可用资源。 5 4 系统功能 5 4 1 气象信息实时获取 灾害预警模块的气象信息实时获取功能应用w e b 接口技术与气象部门进行数 据传输，可以完成自动获取气象信息、有效管理气象信息、通过气象预警规则的定 制来保证信息的实时获取和准确。可以监测并获得的气象信息类别如图5 1 所示。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 图5 1获取气象信息类型 从图5 1 可见，可以获得的1 1 类气象信息包括： ( 1 ) 台风预警信号； ( 2 ) 暴雨预警信号； ( 3 ) 高温预警信号； ( 4 ) 寒潮预警信号； ( 5 ) 大雾预警信号； ( 6 ) 雷雨大风预警信号； ( 7 ) 大风预警信号； ( 8 ) 沙尘暴预警信号； ( 9 ) 冰雹预警信号； ( 1 0 ) 雪灾预警信号； ( 1 1 ) 道路结冰预警信号。 目前，应用较为频繁的灾害信号为暴雨、雷雨大风、沙尘暴预警信息等。获得 气象信息后，将信息按照规定的格式显示出来如图5 2 所示。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 图5 2 气象信息管理界面 从图5 2 可见，显示的实时数据为近三日地面气象资料，从界面左侧还可以 选择查看卫星资料、实时雷达图、地面观测、高空探测和地面月统计。 5 4 2 灾前预警 本文的灾害预警模块以台风灾害为例，灾前预警功能包括： 自动预警 灾害走势 人工预警分析 灾前评估 能够预测灾害未来的动态趋势，对灾害即将影响的范围提前报警评估，为防灾 准备提供强有力的依据，减轻灾害影响。点击程序界面的“预警分析 t a b 页，程 序的自动预警和灾害走势如图5 3 所示。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 、，。，0 图5 3自动预警和灾害走势界面 图中左上角界面显示的为灾害信息，包括灾害编号、名称和类型；而左下角界 面为灾害的历史信息，包括时间和经纬度信息；而程序主界面在地图上显示出灾害 的运行轨迹，包括历史轨迹、当前位置以及预测出来的未来趋势。程序的人工预警 分析和灾害评估分析如图5 4 所示。 q o 孽鼍啊- 。o c _ w n 甚j _ 图5 4灾害评估分析界面 从图5 4 可见，根据当前台风的时间、经纬度、当前速度、最大速度、最小 华北电力大学工程硕士专业学位论文 影响范围和最大影响范围等信息，动态的将其影响范围在地图上显示出来。此外， 结合程序的区域统计查询功能，可以很容易的分析出台风影响区域的设备情况。 5 4 3 实时监控与决策 实时监控和决策功能主要包括： 灾害轨迹浏览 受灾分析 灾情评估 巡检人员的调度 灾情信息的上传 灾害轨迹浏览功能是进行实时监控与决策的前提，在系统从气象部门获得灾害 数据产生自动预警后，生产管理部门的领导和管理人员只需在监控中心就可以查看 动态的灾害信息，并且能够及时分析出受灾的区域、评估出灾害影响的范围，然后 积极灵活地调度安排携带手持式p d a 设备的现场工作人员，并保持灾情信息的上 传。最终能够实时监控灾害侵害的情况，对防灾进行合理调度。 5 4 4 灾后检修与恢复 灾后检修与恢复功能主要包括； 受灾信息编辑 受灾专题统计 受灾分析与评估 受灾检修调度 灾情绘制 该部分功能主要针对灾后信息的管理，能够精确记录受灾害影响的资源，并对 资源的检修与恢复进行合理的调度，为灾后检修与恢复提供强有力的依据，提高工 作效率。并且对于受灾情况能清晰的在地图上反映出来，如图5 5 所示。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 挥晰0 3 0 晰0 2 9 0 3 5 忏 。 晰0 3 8 d 阡c a 阡0 爱嘣i 毽露霞强国魄 盐 轩曰2 z j = 灾掌礴b y 尊蟠二j 图5 5受灾情况界面 从图中可以看出，地图上已经显示出受台风影响区域内的电力杆塔，并且按照 受灾情况进行了简单分类统计，包括严重、比较严重和一般情况。 ( 1 ) 受灾信息的编辑 在承受灾害后，需要对灾后情况进行存储记录，以便于日后的统计分析，该功 能界面如图5 6 、5 7 所示。 鼍、”r ki | ，7 奠嘶 龟矛一乒 警吖 姆j 馨j 矿 图5 6受灾信息编辑界面 3 7 叠 ，”帕弘 功砸 4纛卿肿 翟硎佰矿 缔 ， 辇! 懈 舯 钎 一 k 华北电力大学工程硕士专业学位论文 图5 7受灾信息编辑界面 杆塔等电力设备具有基本属性，包括设备名称、主管部门、状态、防灾等级和 属性；此外还具有受灾属性，包括受灾名称、灾害类型、灾害等级、受灾类型、受 灾描述、受灾图片和受灾视频。 ( 2 ) 灾后信息的专题分析 灾害过后需要进行总结与分析，以便于日后工作的参考，所以灾后信息的专题 分析包括如下主要功能： 统计灾害数目 华北电力大学工程硕士专业学位论文 统计各个所属区域内的灾害情况 统计各种不同类型的灾害情况 统计特别关注的灾害情况 统计各种不同状态的灾害情况 统计各种不同受灾程度的灾害情况 程序界面如图5 8 所示。 = = 一，嗍 l 龇 o 嗣h 鲁 l 区一 以下怼 。 o 阶孙彳般蚴 。艄 p 譬娥j = ：= l 确1 习臣口| 。： 图5 8受灾信息专题分析界面 ( 3 ) 受灾区域的信息查询 本文还提供受灾区域的信息查询功能，即选择所要查询的设备后，将显示基本 属性和受灾属性，如图5 9 所示。 3 9 华北电力大学工程硕士专业学位论文 图5 9受灾区域信息查询界面 ( 4 ) 受灾区域的地理信息管理 对受灾资源的地理要素与属性数据进行管理，为统计分析提供基础数据，保证 分析的准确性，如图5 1 0 所示，其中主要功能包括： 受灾点管理 受灾线路管理 受灾区域管理 地图浏览 地图加载 图层管理 图例管理 掩j 。，鬻 芏g 鬈 c 圆 寅毫直 目瓣 d 艚 凸地勖式 o 生蒜拙 二一睁睛i j 口垃勖盂 口坐符方式 一定毫 凸i 毫，方式 凸t t 簟方盂 寅套直 口墙方艽 凸t 诲方式 d 翻霄膏 d 垃方式 凸t 诲方盂 d 露加赡睫 d 馥灾膏僵 凸豫 蔼佳 , q r # a m 图5 1 0 受灾区域信息查询界面 5 4 5 历史灾害统计与分析 历史灾害统计与分析功能主要包括： 灾害借鉴 历史回放 历史专题统计 历史灾情汇报 基于历史灾害的数据和资料，通过建立规则、分类、标准化处理、数据与资料 的整合，对历史灾害进行分析比较，参考与借鉴，并汇报历史灾情，为防灾提供历 史资料，提高以后防灾工作的及时、准确和高效性，可以从中总结出应急经验，得 到专业措施的积累，逐步将决策预案和方案完善，整体思路如图5 1 l 所示。 4 l 艋器一鼎懑黧滋愚黟管甜 华北电力大学工程硕士专业学位论文 智慧 应急经验，专蔓跬漱累 决麟呆与燃式 预案、方案 针对专题组织与加工信息 腓息、模型分析 解答专门l 嗵 建捌，分类 标准化处理 数据捌整合、整理 图5 1 l历史资料整理思路 4 2 一 ，、 一 一 谚 息 -r缸 信 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第六章系统应用 该系统的调研工作始于2 0 0 6 年1 月2 2 日，“北京电力公司电网地理信息系统 以实现北京电力公司输电电力设施管理的电子化、地理化、图形化为直接目标，同 时以规范输电部门的生产管理及内部管理为辅助目标。通过地理信息功能实现输电 线路设备台账的可视化管理，通过管理信息功能实现输电过程中电力线路及设备的 信息化图形化管理。 输电线路、输电设备图形编辑管理以及台帐管理功能是北京电力公司电网地理 信息系统的一部分。主要应用于北京电力公司输电公司。 输电线路、输电设备管理功能是各工区相关人员希望充分利用数字电网信息， 以数字电网为基础，快速、准确的对线路状况进行管理、进行分析。 输电线路、输电设备管理功能的使用基于完善的数据台帐。由于北京电力公司 输电公司使用原有的输电地理信息系统已将大量数据录入到输电地理信息系统中， 按照原有的输电地理信息系统的数据结构，将数据一次性导入到北京电力公司电网 输电地理信息系统中，今后在北京电力公司电网输电地理信息系统中完成输电设备 台帐的管理。 另外，灾害预警系统也是本系统的关键之一，可以实时获得气象信息，在灾害 预警系统中需建立一套快速及时、准确可靠、先进实用、高度自动化的监测系统， 为灾害预警提供决策支持。 监测中心( 即数据中心) 可以分级设在各级指挥部办公室的中心机房内，主服 务器采用w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 操作系统，数据库采用s q ls e r v e r2 0 0 0 。各个监测 中心与各个监控点采用g p r s c d m a 通讯系统建立通讯，各个监测中心采用专用光 纤同电信的i n t e r n e t 连接，并具有公网i p ，局域网络同i n t e r n e t 的连接通过硬件防火 墙进行物理隔离。在具有i n t e r n e t 连接的各个监控中心，可以用手持p d a 的 g p r s c d m a 无线通讯系统进行点对点的通讯，以备在i n t e r n e t 网络不畅的情况下 做应急通讯备份。 所有来自遥测站的数据包经过网络( c d m a g p r s 和i n t e r n e t ) 首先进入具有固 定的坤地址的硬件防火墙，硬件防火墙通过端口映射功能将数据包转发到主服务器 上，再由数据中心程序( 软件) 将数据读出并进行分析，最后写入数据库。 灾害预警系统对外部提供w w ww e b 服务，用户可以通过i n t e r n e t 网络登录该 系统w e b 服务器访问预警决策系统来进行灾情信息服务。灾害预警系统可以承载图 4 3 华北电力大学工程硕士专业学位论文 像、视频监控，在数据采集终端增加相应的摄像机，将摄像机布置在电网较为薄弱 处，通过视频服务器进行图像处理后就可以通过路由器进行传输，能够满足对灾情 发生前的实时监控。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第七章结论 基于w e b - g i s 的北京输电网生产管理系统的应用使北京电力公司的工作质量 和效率得到极大的提高，并且对于保证电网运行的安全和稳定性也逐步加强，其实 用性、高效率和易操作性深受具体工作人员和普遍欢迎。该系统不仅用电子地图的 形式直观的表现电网与设备的分布信息，而且将数据库中的信息进行直观的可视化 分析，从而挖掘出隐藏在结构化数据中有用的信息，同时还可以图形数据相互查询， 统计与分析，各种空间数据的强大分析功能，以满足输电网管理的高级需求。结合 本文的设计目标，得出如下结论： ( 1 ) 本文研究的北京输电网生产管理系统已在北京电力公司安装调试成功， 到目前为止运行情况良好； ( 2 ) 本文的设计思路和采用的技术均比较先进，w e b - g i s 是当今g i s 发展的 重要方向，而且结合i n t e m e t 环境更利于该系统的推广； ( 3 ) 与传统软件系统不同，本文将软件系统与硬件p d a 产品较好的结合，开 发出了基于g p s g p r s 的灾害预警系统： ( 4 ) 系统具有一定的开放性，可以与其他电力m i s 系统进行接口，以实现数 据层的通用。 本文是在传统g i s 系统和其他专业人士成功经验的基础上进行研究，所以结合 现有系统，本系统的创新点包括： ( 1 ) 将属性数据细化分为设备自身的属性数据和工程方面的工程数据，这样 使得设备管理更方便，概念更加清晰，更利于日后的维护、查询和修改： ( 2 ) g p r s c d m a 技术引入到g i s 系统，可以更好的将现场人员和指挥中心 建立联系； ( 3 ) 与气象部门接口，实现自然灾害的预警，对做出正确、及时的决策提供 了依据。此外，对于历史灾情的管理，为日后做出更准确的方案提供了坚强的基础。 但是，由于时间有限，该系统仍有升级的空间，有待进一步的研究： ( 1 ) 有待于使用更详细的电子地图，这样更准确表达和有效管理输电线路在 城市内部的细节信息，逐步完善城市输电线路细节管理工作。 ( 2 ) 还可以在高低压交跨信息管理方面、基础地理数据的坐标系和比例尺统 一管理等方面的内容进一步完善，加强各种信息资源的整合，为电网管理提供辅助 决策的依据。 4 5 华北电力大学工程硕士专业学位论文 参考文献 1 陈述彭、鲁学军、周成虎，地理信息系统导论，科学出版社，2 0 0 1 2 郭志达、盛业华、余兆平、谢储辉，地理信息系统基础与应用，煤炭工 业出版社 3 邹伦、刘瑜、张晶，地理信息系统原理、方法和应用，科学出版社 4 薛小峰、汪晓程，w e b g i s 处理模型研究微型电脑应用，2 0 0 0 ，1 6 ( 1 ) ： 2 6 2 7 5 毋河海，地理信息系统( g i s ) 空间数据结构与处理技术，测绘出版社，1 9 9 7 6 罗英伟、丛升日、汪小林等，w e b g l s 的构件设计中国图形图像学报，1 9 9 9 ， 4 ( 增刊) ：7 9 - 8 4 7 林志贤、林宏基，基于j a v aa p p l e t 的w e b g i s 系统开发的瓶颈问题福 州大学计算机2 0 0 2 8 袁