（工商管理专业论文）基于GIS的供水管网管理信息系统的建设探讨.pdf

iii 摘 要 地理信息系统(gis)是一种专为使用空间信息而设计的决策支持系统它将系统 与决策者联系在一起并通过信息技术提供特定的支持功能它广泛应用于市政管 理电信电力公安急救商业交通旅游军事等领域成为一种实用的 信息可视化管理技术 gis 的一个典型应用领域就是供水企业利用它来建立供水管网管理信息系统 从 供水企业运营来看对供水管网的管理已经成为供水企业工作的重点和难点需要 一套得力的信息系统协助管网管理借此提高企业运营的效率很多供水企业对于 管网的管理还是卡片式的资料管理但是由于管网的不断改造这种简单记录式 的管理不能很好的体现管网管理的现势性要求也无法适应管网图形化信息处理的 要求只有 gis 能够满足这种属性和空间处理的双重要求 从管理对象来看管网具有拓扑图形的多样化和设备资料的复杂性的双重特性 特别对于图形的表达是普通符号记录无法直观显示的对于融合数据和图形的双重 管理就需要 gis 的思想这就决定了这种信息系统必然是 gis 的应用系统 基于上述原因本文选择了基于 gis 的供水管网管理信息系统的建设探讨 这一题目文章从供水企业的普遍管理现状和系统建立的契机入手结合国内外对 gis 信息的数据管理方法和对类似系统的研究成果借鉴企业信息化管理和信息系 统的开发及项目管理的理论与方法对供水管网信息系统涉及到的企业信息流进行 分析提出系统的总体框架也对系统开发中的关键问题项目的组织管理后期 维护等进行多角度的探讨从而整理出建设供水管网信息系统的整体解决思路同 时通过其中的一些实例分析对一些实践性或前瞻性的问题提出措施与对策为 系统的进一步完善提供有益的参考 关键词 地理信息系统 供水管网 信息系统分析与设计 iv abstract geographical information system (gis) is a decisional support system specially designed for spatial information application that connects system with decision-maker and provides them with support function by information technology. it has became a practical visual-information managerial technology that has been applied in many fields, such as municipal management, telecommunications, electric power, public security, first-aid, commerce, transportation, military affairs, etc. a typical application of gis is for the water-supply enterprises to establish “the management system of water supply pipe network.” for those enterprises, the management of the pipe network is an important and difficult work, which needs the management system to improve the work efficiency. before the alteration of water-supply network, cards were used to record the data by most enterprises that neither can embody the current condition of pipe network, nor can meet the requirement of graphic disposal of the pipe network. therefore, comes the gis to satisfy the requirement of both process characters and spatialfor the objects to be managed, the pipe network is diversified as topology map and complicated as system data. especially because the common symbol cannot express the graph intuitively gis becomes the final and just result that can meet the compatibility of both data and graph. based on the above description, the topic of this paper is considered to be “discussion about the setup of a management information system of water supply pipe network based on gis”. firstly, the general management condition of the water-supply enterprises and the chance of setup system are introduced. some methods ways of processing data and some achievements on similar system are reviewed in this paper. refer to informationlised management of enterprises and theories about development of information system or project management, the information flow which the system relates to is analyzed. then, the overall frame is put forward. more details, such as key contents on development, organization management of project, maintain of sales-after will be discussed in details. finally, an integer solution about setup information system of water v supply line is concluded. in these procedures, some measure or strategies, which some practical and senior problems need, are presented by analysis of case. wish the paper having some valuable material. key words: geographical information system water supply pipe analysis and design for information system 1 1 概述 在计算机技术全面普及和高速发展的时代越来越多的信息管理工作都部分或 全部依靠计算机的支持而在各种计算机管理信息系统(mis)中地理信息系统(gis) 的迅猛发展尤为引人注目gis 萌芽于二十世纪 60 年代是一门集地理学遥感测 绘学计算机科学为一体的用于信息采集存储与分析处理的新兴学科它的理论 技术核心可表示为地理学+计算机图形学+数据库 1 二十世纪 80 年代以来 随 着计算机的迅速发展和普及地理信息系统也逐步走向成熟与一般的 mis 不同的 是gis 除能对属性数据库进行分析处理外还能对空间数据信息进行分析处理和 查询并能把两种数据结合起来实现数据的图形化可视化通过 gis 技术可 以将地理信息相关的空间位置属性特征及时域特征进行统一的管理以便更有效 地分析和生产新的地理信息 传统的 mis主要使用基于字符的信息(包括数字型文字型等)它并不包括描述 空间位置和形状的坐标信息描述空间关系的拓扑信息等而常见的信息中有一半 以上含有空间信息如行政区划家庭地址等由于 mis 缺乏对空间信息的管理 自然谈不上进行空间分析利用 gis 的空间信息管理和分析的功能把普通的 mis 升华为具有可视信息的 mis+gis 系统为管理者全方位多角度地分析和决策提供 了方便因此gis 的特殊功能使其应用领域已远远超出地理学的范畴广泛应用 于市政管理电信电力公安急救商业交通旅游军事等领域成为一 种实用的信息可视化管理 gis 的一个典型应用领域就是供水企业利用它来建立供水管网管理信息系统 近年来公用事业改革使越来越多的供水企业注重管理的市场化导向提高效益关 注投入产出比提升供水服务质量成为供水企业的工作重点作为供水企业重要资 源之一的供水管网一直以来就是管理工作的重点和难点管网管理的数据量大 类型多样还有相关的一些地形用户分布等同样庞大的数据这些信息大部分还 依靠卡片图纸以及简单的信息记录来管理很难达到高效和现势的要求一些企 业为了解决这些管理的问题在基于 gis 的管理思想上做了建立信息系统的尝试 造就了一些成功的案例但纵观整个行业在管网管理信息化方面还是起步较晚 经验欠缺目前尚无系统的分析作者力图通过对一些供水企业在 gis 管网信息系 2 统建设经验的总结和本身在项目中的参与体会探讨基于 gis 的供水管网管理信息 系统在规划开发应用和维护方面的策略和方法为促进供水企业信息化建设 促进供水企业可持续发展在生产成本服务效益环境保护各方面具有竞争优 势的目标做一些系统的分析和建议本文的意义也正在于此 1.1 课题研究的背景和意义 中国的城市正在以前所未有的速度发展面积加大人口增加资源消耗剧增 伴随着城市的飞速发展供水企业也在发生深刻的变革在管理体制和管理方法方 面正在迅速向现代化迈进供水行业的信息化在业界已经成为一个热门话题 另一方面 随着计算机软硬件技术的迅猛发展 计算机已深入到社会生活的各个 领域和各个层面对于信息的存储处理和分析计算机具有得天独厚的优势特 别是最近十年来地理信息系统技术的发展和成熟更为利用计算机从事管线信息的 管理提供了充分的手段 从广义上讲地理信息系统geographic information systemgis是属于决策 支持系统(decision support system dss)而 dss 是一类具有良好的交互性用于非 结构化决策的信息技术系统它将系统与决策者联系在一起并通过信息技术提供 特定的支持功能所以 gis 是可用于采集模拟处理检索分析和表达地理空 间数据的计算机信息系统作为一种通用技术 gis 针对特定的应用任务存储事 物的空间数据和属性数据记录事物之间的关系和演变过程它可根据事物的地理 坐标对其进行管理检索评价分析结果输出等处理提供决策支持动态模 拟统计分析预测预报等服务2 本论文是探讨通过 gis 方法构建供水管网管理信息系统因此对于管理对象 管网的信息化处理是构建系统的基础如果仅仅从管理的资料收集而言单一 的属性记录就足以满足传统字符或数字的集合系统如同企业的固定资产在财务意 义上的管理一样实体特性在系统中是被忽略的主要是用文字符号来表达管理对 象的集合3如果从 gis 的角度看待管网那么管理对象就是属性特征和空间特征 的集合从管理对象的本质来看管线信息和与管线相关的地形环境信息是地理 信息具有区域分布性(具有空间定位的特点)数据量巨大信息载体多样等特殊性 质并且经常需要实施与空间和拓扑相关的查询和分析所以必须运用地理信息系 统技术通过 gis 技术可以将地理信息相关的空间位置属性特征及时域特征进 3 行统一的管理以便更有效地分析和生产新的地理信息 一个完备的管网信息系统必须有效管理和快速显示海量空间数据生成各类 高质量图件必须自动生成和管理拓扑关系必须能够实施与空间相关的查询统计 空间分析多边形叠置缓冲分析网络分析等和三维模型分析必须提供多种 空间数据录入和输出手段以上种种功能要求没有 gis 技术的支持是不可想象的 所以从根本上说供水管网信息系统必然是一个 gis 应用系统 利用计算机地理信息系统gis技术来开发建立城市供水管网信息系统的意义 是 1 gis 的空间数据库把城市地形图 供水管线以及各种设施的空间分布位置 属性信息完全管理起来可以随时查阅和输出供水管网的所有信息既能全面反映 一个城市供水管网总貌又能查清每一细节从而实现对供水管网最完整最彻底 的管理 2能快速准确地检索查询统计输出供水工程所需的图件和技术资料 有利于供水管网的规划设计和施工指导大大减少工程的损失 3对供水管道破裂或水质污染的紧急处理通过网络分析可有序高效地处 理制定快速抢修方案能动态显示受影响区域制定必要的补救措施 4利用 gis 的图形处理工具对供水管网信息可以方便地进行维护实现动 态更新保持信息的现势性 5利用水力计算管网建模等专业分析工具可以随时掌握管网运行状况 可以对管网规划设计改扩建提供有力的决策支持 所以利用 gis 建立城市供水管网信息管理系统是提高城市供水管理水平的必 然趋势也是必由之路 1.2 国内外的发展现状 1.2.1 技术方案现状分析 从国内外的既往的实践来看用计算机实现管线管理曾经或正在采取的技术方 案主要有四种 第一种方案是走管理信息系统(mis)的路子 在 dbms 上开发常规的属性数据管 理功能如录入修改删除查询等这种方式可以有效地管理现有管道属性数 4 据和各类设备的卡片资料便于查询和分类但这样的系统完全不管理图形无法 解决各类图件的维护问题更谈不上基于空间数据的检索和分析 第二种方案是 mis 结合图形系统仍使用 mis 来存放和处理属性数据对设计 图 竣工图 管线全图 大样图等图件 则通过另外的图形系统 autocad coreldraw 等来录入以文件的形式单独存储本质上看这种方案只是把 mis 的思路简单 扩展到了图形数据上 第三种方案是采用数据库和图形挂接的方法 或采用桌面图形信息系统 它是对 传统 mis 思路的一次真正意义上的超越在系统的具体实现上可以在 dbms 和图 形系统上同时作二次开发自行构建也可以使用现成的桌面图形信息系统如 mapinfoautocad map 等作为平台来开发由于实现了图形和属性的关联使 得单个图元具有了意义为基于空间数据的检索分析奠定了基础但是这样的 系统存在以下缺陷 1图形和属性的松散耦合导致关联关系的维护比较复杂 2虽然单个图元的属性得到了管理但图元间的相互关系称为拓扑信息 无法有效管理从而使得很多重要的深层的分析难以完成即使能实现效率也极 低 3对海量数据的一体化管理缺乏手段 4三维数据处理能力低下 第四种方案则是采用地理信息系统来统一管理图形属性拓扑信息 管线网信息和与之相关的地形 环境信息从根本上讲是地理信息 地理信息除了 具有信息的一般特性如共享性客观性外还具有区域分布性(具有空间定位的特 点)数据量巨大信息载体多样等特殊性质这就决定了传统数据库管理的观念与 方法不能有效地管理和分析纷繁复杂的地理信息因而地理信息系统geographic information system gis作为集计算机科学地理学测绘遥感学环境科学 城市科学空间科学和管理科学及相关学科等为一体的新兴学科近 30 年来迅速兴 起地理信息系统是用于采集模拟处理检索分析和表达地理空间数据的计 算机信息系统gis 技术将地理信息相关的空间位置属性特征及时域特征进行统 一的管理按一种新的方式组织和使用地理信息以便更有效地分析和生产新的地 理信息同时地理信息系统的应用也改变了地理信息分发和交换的方式 作为新的通用技术gis 并非仅仅在所管理的数据内容方面与众不同在理论和 5 方法上也有很多特色相应地许多新的重要功能也是传统方法无法提供的例如 地理信息系统特别重视对海量空间数据的有效管理特别重视对拓扑结构的管理和 拓扑关系的自动生成特别强调与空间相关的查询统计空间分析多边形叠置 缓冲分析网络分析等和三维模型分析提供多种空间数据录入和输出手段等 等而这些功能正是一个完备的管线网信息系统所应具备的 我国自上世纪八十年代末开始研究建立城市综合管线网信息系统1990 年北京 市地下管线信息系统获得批准上海无锡常州佛山等城市相继开展地下管线 信息系统的建立工作限于当时的尚未有成熟的国产 gis 平台软件这些系统都采 用 arc/info 作为基础支撑软件广州市从 1996 年开始结合全市管线普查在国外 gis 平台上建立了地下管线信息系统 在综合管线网系统开始研究和应用的同时 一些城市开始构建专业的管线网信 息系统在上海自来水公司选用 intergraph软件管理供水管线到 dn300 管径电 缆输配电公司用 sgi 工作站上的 arc/info 管理全市区各类电压等级的电力电缆 有近 7000 张电缆线路图1500以及数以万计的电缆台帐卡作为信息源1996 年广州市自来水公司运用 simens sicad 系统建立了供水管网系统 1.2.2 系统应用现状分析 目前引入国内的国外供水管理软件分为两类 一类是为供水业务管理专门开发的 软件它们的典型代表是美国 ampec 公司的8m系统美国 haestad methods 公 司的 watercad 等它们是针对性强管理功能较全的专用软件但是它们引入国 内一些供水企业经过安装使用后面临了不少问题如 1这些系统专业管理功能强而它的基础信息的录入图库管理图形处理等 能力弱系统引入后不少单位都面临基础地形图输入方法不配套速度慢图库 管理能力差漫游查询不方便加之图件输入定位精度不高地图校正拼接功能 差等由于这些因素的制约这些系统难以很好发挥查询和检索功能的作用 2这些系统的各种专业分析管理功能要求管网设施比较规整还要求具有丰 富的实测数据但国内供水管网材质庞杂敷设状况复杂测压测流点少管线磨 阻系数不清楚水质监控点少所以系统纵然有许多先进功能但巧妇难为无米 之炊造成这些功能形同虚设 3这些系统对于通用性和可扩展性一般考虑不够设备类型图示符号数 据库字段等都被固化对中国供水行业的特殊需求和相关国家规范支持不足也不 6 能很好地适应现实的发展变化 基于以上两方面原因以较为昂贵费用引进的国外专用系统几乎都没有发挥作 用 第二类国外引入的供水管网管理系统是利用国外著名的 gis 平台软件如 arcinfogenamapautodeskgismapinfosicad 等在它们基础上 开发供水管网信息管理系统使用这类软件的城市有广州北京等 这类软件功能比较齐全通常包括有图形输入图库管理图形漫游管网信 息编辑查询与统计断面分析事故抢修关阀分析输出图件表册等功能部分 城市使用这类软件后发现它们也存在一些问题 1基于国外 gis 平台开发的供水管网信息系统普遍存在平台价格贵二次 开发成本高硬件要求高汉化程度低使用不太方便等问题因而性能价格比较 低 2由于二次开发商对平台了解程度差对专业要求了解浅造成一些关键性 能指标如海量数据的管理能力查询显示速度等总是有些差强人意 3由于平台开发与二次开发以及用户之间的脱节在项目验收之后存在后 续技术支持差用户新的需求无法实施往往造成系统的后续支持断线而自生自灭 总而言之国外 gis 系统往往庞大复杂易用性较差学习和二次开发有难度 对使用者素质要求高所需投资大在满足用户特殊需要方面存在不足 对于复杂 地图的编绘和出版能力不强这些弱点都妨碍了国内管线网信息化的快速发展 从“六五”到“八五”期间 我国的 gis 技术得到了长足的发展 特别是“九五”期间 原国家科委将 gis 作为独立课题列入“重中之重”科技攻关计划给予了充分的重视 和支持技术发展速度明显加快gis 基础软件技术支持得到了全面的加强出现 了一批有水平的技术成果和产品市场占有率迅速攀升已与国外软件相当在功 能上已全面接近或达到国外软件的水平部分功能甚至明显领先在这种背景之下 越来越多的城市开始在国产 gis 平台上建立管线网信息系统以武汉中地信息工程 有限公司为例该公司在国产 gis 基础软件mapgis 的基础上开发的城市综合 管线信息系统已在北京市石景山区河北保定市被建委采用都成功地构建了系统 并稳定运行上海浦东佛山市绍兴苏州三亚等地的自来水公司秦皇岛 廊坊等市的煤气公司都在国产 gis 平台上建立了专业管线信息系统 与国内外同类系统相比较这些系统具有明显的特点如 7 1海量地图数据库以及高效的管网数据管理 2地图的连续漫游以及快速地查询显示 3数据模型合理冗余少数据一致性有保障 4分析功能丰富如事故处理最佳路径选择资源优化分配管网平差等 5有较好的三维处理功能和真实感的三维观察 6符合专业规范靠近用户使用习惯界面清晰友好 7面向对象的开发方式模块化程度高二次开发方便能根据用户需要进 行量体裁衣式开发 总的来看目前用国产 gis 所开发的供水管网信息管理系统经一些城市的使用 证明已达到实用阶段它们比较符合我国的国情符合供水企业的实际管理要求 8 2 供水管网管理现状研究 我国每一个城市都累积了一大批供水管网设计施工竣工的图件和表册资料 长期以来各城市的自来水公司都延用人工方式来管理这些资料随着国民经济的飞 速发展这种人工管理模式很难满足需要这主要表现在 1基于图件和表册来表示城市供水管网以及它们的设施已无法反映管网之间 复杂的网络关系很难展现这个城市供水管网的总体特征很难查寻管线及其他各 种设施的详细属性 2日益增多的图纸与表册保存困难查阅不便也易造成资料的损坏与丢失 3供水管网的改造变动频繁但相应的图件与表册修改更加困难久而 久之必然导致资料的遗漏重复和错误甚至作废资料的现势性越来越差 以上问题的存在往往造成工程施工浪费对管网无谓的破坏以及出现对突发 事故抢修的延误这些后果造成的损失是难以估计的例如许多城市由于自来水 管道破损造成的水泄露损失已达其输送量的四分之一对事故不能及时发现发现 后难以迅速制定和实施应急方案是重要原因现实表明必须改变对供水管网信息 的人工管理模式 中国的城市正以前所未有的速度发展和扩大这种状况使城市供水企业在管线 管理方面面临着更大的困难作为活地图的老工人多半已退休大量图档卡片 汗牛充栋查找困难管网规模迅速扩大变动频繁手工绘图存档几乎不可能 随着供水规模的扩大管网事故发生的频率增长很快事故损失也在加大 如此种种问题表明供水企业管网信息化进程已是箭在弦上不得不发 如上所述管网管理是 gis 思想应用的重要领域同时它也是供水企业运营 管理的重要组成部分为了说明它在企业运营中的重要性下面从企业运营信息 流和信息系统三个层面来看一看管网管理在其中的位置和作用 2.1 供水运营的分析 供水企业的运营主要围绕水从水源水厂经过输配网最终到水用户的生产/消费 链而进行的其模型如图 2-1生产调度通过实时采集水源和水厂的变电设备电器 开关加压泵等设备运行参数和流量出水口压力余氯等控制参数以及输配网 9 上压力监测点和水库水位监测点的控制参数动态自动控制水源水厂设备的启停 和运行使整个输配网上的水压保持最佳的分布和平稳状态从而为用户提供高质 量的供水服务减少输配过程中水的损失最大限度延长管网的使用寿命最终提 高水厂的运营效益 管网管理主要实现输配水管网信息管理管网的新建维护和 改造以及水用户的管理它必须能够保证管网信息的准确全面和现势满足管网 规划设计施工和维护的要求 营业收费完成水用户用水量的验抄统计根据 水用户性质和收费项目的规定进行计费收费 公司将综合生产调度管网管理营 业收费的各种信息结合公司的营业策略对整个企业的运营进行科学合理的决策 从整体上实现对公司营业的宏观管理 图 2-1 供水企业运营模型 从图 2-1 可见管网担负着对输配网正常运行和水用户的正常用水的管理它 是供水企业生产和销售的纽带环节无论是日常的维护还是改造时的规划都需要 大量的对管网的信息处理和相关环节的考察例如供水公司要对某个区域进行管网 的扩容那么公司的管理层就需要首先知道扩容区域现有管网的情况这种信息的 汇总不仅是简单资料的概括还包括关键设备图形的信息信息获取还希望是即时 性的另一方面从事运营管理和规划设计的人员需要考虑生产能力方案的经济 性以及模拟的运行效果来评估规划的可行性由此可见管网管理的效果将直接 或间接的影响到供水企业运营成效是供水企业管理的核心 2.2 供水企业信息结构 从实际的管理过程来看系统运营的信息包括变化的动态信息和相对稳定的静 公司 办公/企管 财务 生产调度 管网管理 营业收费 水源 水厂 输配网 水用户 运营管理 水生产/消费 10 态信息动态信息主要是通过动态监测系统获取的实时变化的信息主要包括水厂 水源地配电设备工艺设备的运行状态信息比如变压器的电压电流配电开 关的闭合状态加压泵的电压电流功率等水厂出水口压力流量和余氯等工艺参 数信息管网压力监测点的压力信息和水库的水位信息这些信息一方面通过自动 控制系统反馈控制水厂设备的正常运行另一方面送到公司进行综合分析还有 一类动态信息就是水厂累计流量信息水厂设备和管网维护信息漏水调查信息以 及用户用水量信息这些信息经过综合分析为供水管网的平稳运行故障排除 查漏维护提供决策支持信息静态信息包括企业变化缓慢的一些业务信息地理信 息和企业运营的历史信息这些信息和动态信息相互结合提供更好的决策支持信 息更好的决策支持信息返回来对水的生产消费环节产生作用使其成为良性的循 环链达到最大运营效益的要求 供水企业运营的信息结构如下图 2-2 所示 图2-2 企业信息结构 通过上述直观的运营过程结合图 2-2 的模型可以发现有一条自下向上的数 决策支持 供水信息通告 指令信息 信息综合与分析 决策信息 管网事故报警 动态信息 收费 自动控制 管网检测电水压水位信息 流量水压余氯工艺参数信息 水厂工艺设备运行状态信息 水厂配电设备运行状态信息 水用户用水信息 漏水调查信息 管网维护信息 水厂设备维护信息 水厂累计流量信息 静态信息 历史信息 地理信息 技术检测信息 统计信息 水源 水厂 管网 用户 11 据信息知识的发展链当检测系统采集到技术检测数据之后当业务运营过程 中产生了各种统计性数据之后需要应用行业相关的统计分析方法去转换和处理这 些数据否则这些数据中所包含的信息量就等于零随着对这些数据的处理信息 的使用价值逐渐增加于是就可以为生产自动控制和收费等环节服务最后这些信 息在经过综合和分析再与专业性决策支持策略结合信息就可以进一步转换为更 高级的信息形态知识供水行业的知识就是关于解决供水行业中管理问题 的目的计划和策略信息即供水行业管理问题的解决方案比如停水方案 管网规划指令等 2.3 基于gis的信息管理 无论是动态信息还是静态信息 它们都和其实体所在的地理位置密切相关 因此 构建以 gis 为平台的信息综合分析和决策的供水企业信息系统是一种最佳选择4 gis 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 分析和处理地理数据的通用技术gis 所特有的空间分析功能和可视化表达方式正 符合供水管网信息所具有的区域性强隐蔽复杂动态数据量大等特点同时 gis 也是把供水企业的各种信息有效聚合的粘合剂所有的信息通过和地理位置相 关就可以达到有机结合的目标通过将各种信息在 gis 平台上的集成从而为企 业提供更深层次的信息化应用 以 gis 平台为核心的供水企业信息系统的体系结构如下图 2-3 所示 图2-3 基于gis信息系统结构 集中监控 管网管理 决策分析 抄表收费 企业业务应用 决策分析 决策分析 intranet应用 gis 基础平台 实时监控数据库 管网数据库 办公数据库 收费数据库 监控配置数据库 基础地理数据库 其它 水用户数据库 历史数据库 数据输入/转换中间件 监控设备 管网制图设备 抄表器 中央数据仓库 12 信息平台的数据输入/转换中间件可以把企业各种底层设备获取的信息采集到系 统的数据库中对于不同的底层设备只要开发相对应的数据输入中间件就可以 很容易接入到系统中去6而基于该信息平台 用户可以进行各种需要的企业信息化 应用而这些信息的获取存贮组织都完全由该信息平台来实现从而使系统具 有很好的可扩展性和开放性同时系统把企业的各种信息集成在一起实现信息 的集成应用 如同在前面 2.1 节中所分析的一样 管网管理在中央数据库中占据比较核心的位 置它是实时监控数据的基础同时也利用实时监控的结果来指导管网的运行和维 护同时管网也承载终端用户的用水量而耗水量的变化也直接影响到管网改造 规划等管理因此管网信息系统应是一个包容多源数据的开放式系统对目前一些 供水企业已建立的收费系统和实时监控系统有较好容纳的平台就是 gisgis 跨越 多源数据库的处理思想能够很好的将管网系统的纽带作用体现出来例如管网上 设置流量压力监测点这些监测点的数据通过实时监控数据库获取根据压力分 布通过 gis 的图形处理能力可以生成等水压线图通过图形可以很直观的了解 供水指标异常的地区通过进一步了解异常地区的管网设备和用户用水记录就能够 找到异常原因及时对管网进行维护或改造或对供水计划作出调整最终决策的制 定都要依靠 gis 的平台和多源数据库的信息挖掘 13 3 系统总体设计 3.1 系统的设计原则 1开放性 供水管网 gis 系统将是供水企业的一个重要管理系统必须保证系统将来 与公司其它系统之间的信息交换与共享特别是能够与遥测scada系统和营业 收费系统进行数据共享和数据交换 2先进性 系统设计尽量采用成熟的先进技术网络满足多媒体通信要求数据库及软件 平台支撑工具采用较好的主流产品系统结构设计合理技术先进采用当今流行 的 c/s 和 b/s 相结合的科学体系结构数据处理速度快冗余性强并具有数据安 全防护功能 利用长事务处理和离线编辑方案能够保障联机数据编辑和系统软件的升级服 务以及前后兼容的一致性 系统开放并提供二次开发技术支持以满足供水管网 gis 系统日常运行维护的 需要 3标准性 符合供水专业规范按供水行业通行业务模式和业务处理方法操作界面明晰 友好有符合国标和行业标准的图例图示编码库可直接调用同时还可根据需要 制定自己的行业标准图例补充到符号库中 4规范性 系统设计采用动态总体设计法严格按照软件工程的一系列基本步骤可行 性论证初步设计详细设计项目实施计划系统测试系统试运行系统验收 合理规范工程的实施过程 5安全性 城市的地下供水管线是城市的生命线其数据的安全性尤为重要系统的网络 配置和用户权限管理充分考虑了数据的保密与安全可对水务集团公司领导决策部 14 门职能部门业务部门等多层管理体系进行不同权限的设置和管理设立系统管 理员工作管理员和操作员等权限通过访问权限和菜单项的过滤验证保证数据 安全 6可靠性 系统能够实现多用户多任务实时操作确保网络安全可靠地运行由于供水管 网 gis 系统将成为供水企业信息系统的一个基础平台贯穿于供水管网日常运行管 理的全部过程因此一方面要求供水 gis 系统具有较高的可靠性确保在意外故 障或重负载情况下系统的稳定性另一方面要保证在业务高峰期间的系统响应能力 整个系统应用多网备份多机备份结构 7业务数据和地图数据的可分离性 供水管网 gis 系统由各责任部门负责管理和维护各自的专业数据库要求地图 数据和业务数据分离可以减少相互依赖使数据的维护更为简便而通过相关属 性数据使业务数据可以准确定位到地图上从而达到地图数据和专业数据库的有 机结合 8实用性 系统应用功能齐全操作方便显示直观同时具有良好的用户界面易于维 护和用户开发便于灵活扩充满足不同层次的需要 3.2 系统的功能设计 根据系统总体目标及设计原则以及系统所要具备的项目技术内容结合 mapgis 的二次开发平台的特点将整个系统分成九大功能子系统分别是 mapgis 基础平台的地形图库管理子系统 管网输入编辑子系统 管网管理子系统 管网维护子系统管线设计子系统事故处理子系统运行调度子系统管网办公 子系统和管网 web 发布子系统每个子系统由数个模块组成系统体系结构如图 3-1 所示 15 图 3-1 总体框架图 3.2.1 管网图形管理 供水管网图形管理包括基础地形图和管线图及相关设备的空间数据管理,一般大 型水司有数千张管网基本图形今后还有更多图形将增加到图形库中需建立分类 检索图形管理数据库具备管网基本图的入库和出库管理功能可随意浏览定位显 示窗口在地图上任意漫游并可锁定漫游实现从总图到详图等不同比例图分级 浏览功能可分层显示管网图中的图形信息既可按道路名称单位名称图号等 地理位置进行文字模糊查询定位又可按地理位置空间从管网总图浏览到管网详图 提供图形查属性属性查图形交互式查询功能 1500 的管网详图显示 dn15 以上的管道及附属设施信息应用于管网各项 自动绘制 等压线 事故处理 子系统 关阀搜索 搜索需关阀门 及停水用户 生成抢修单 及停水通知单 管网 web 发布子系统 三遥 数据接口 运行调度 子系统 优化调度 水力平差 管网维护 子系统 数据库配置 管长自动维护 完整性检查 与修复 管点坐标 自动维护 管件更换 管理 管网维修 记录管理 案卷办理 办公数据集 管理 工作流管理 管网编辑 管网输入 编辑子系统 外挂属性 数据库 属性数据输入 空间数据转入 空间数据库 属性数据库 管线设计 子系统 材料报表生成 管线设计 设备库 管理 案卷资料 管理 设计图件 模板库 办公自动化 子系统 条件检索 模糊查询 统计 管网管理 子系统 三维观察 信息浏览 裁剪 量算 轴测图 竣工图 管线设计 图幅校正与 接边处理 地形图输入 编辑 数据转换 地形图 输出 地形图库管 理子系统 消 防 事 故处理 16 工程建设及管理工作 12000 的管网现状图显示 dn100 以上管道及附属设施信息用于管网规划 方案设计及管理工作 110000 的管网分幅总图显示 dn200 以上管道及附属设施信息用于管网规 划设计及运行调度领导决策 125000 的管网分区总图显示 dn300 以上管道及附属设施信息用于管网规 划生产计划及领导决策 1 50000 的管网总图 显示 dn400 以上的管道及附属设施信息 用于管网规划 生产计划及领导宏观决策 所有各种比例尺的地形图数据的修改和更新都可以在 mapgis 平台中完成 3.2.2 管网设备编辑功能模块 管网属性数据库含管线及排气排水三通点管材转换点测流测压点水 箱等节点设施的基本信息管网设备编辑实现图形与属性数据的同步编辑建立通 用的地形图图式和专业用的供水管道图例等图素的调用库用来制作标准的管网图 形提供基本的增加修改删除等操作在录入数据时既可以成批地快速录入 也可以点中需录入的设备图形目标进行单一录入 1属性数据输入 对于探测数据一部分属性数据可以在探测数据表中填写在数据建网成图时 自动进入系统外业探测成果表格式见外业格式表 对于已经进入系统的数据提供如下输入方法 单图元设备编辑输入 检索编辑系统按条件检索数据用户对检索出的数据在客户端进行编辑输入 对于部分雷同数据系统提供统赋手段进行录入 对于已经存在于外部数据库的数据系统提供外挂接口或转换手段 进行数据 连接如收费系统有用户水表数据库可以通过外挂接口实现数据连接 2空间数据输入 管网数据图形的输入 对于外业探测成果数据系统提供全自动建网成图功能 非探测数据提供数据转换点线耦合线转管网等手段建网 竣工图的扫描矢量化输入提供扫描矢量化模块可直接将竣工图纸进行矢量 17 化处理并通过直接输入或合并的方式进入系统服务器对合并后的管网提供自动 接边功能 提供输入编辑工具鼠标和键盘方式可以在已有管网中进行添加修改删 除等操作达到管网及其设备的输入目的 数据转换输入系统能够对多种图形格式文件如 autocad 的 dxf 格式 arc/info 的明码格式和 stdf 空间交换格式提供开放性接口进行数据转换 3管网编辑功能 提供对已经形成的管网进行图形以及属性的编辑和修改工具 对管网各设备包括管点设备和管线的属性和参数的编辑统改 对管网的空间数据编辑操作主要有输入网线删除移动复制剪断联 接线上加点操作等 系统提供管网属性自动分层功能如按照管径的大小安装时间等分层分层 字段原则上是任何已经进入系统的数据 连接属性数据库根据关键字进行外部数据库的连接如 mapgis 及本系统能 够联接的数据库文件有 dbasefoxbasefoxpro 等数据库软件生成的文件 3.2.3 管网管理功能模块 管网管理子系统用于对管网信息进行全面的了解和详细分析提供属性与管线 的双向查询工具查询检索各种需要的数据和信息并对查询检索出的数据进行统 计输出同时提供断面及三维观察等功能 1常用工具 管网管理模块通过一些有效的方法快速对目前的管网信息进行全面的了解和详 细的分析从而能够指导管理人员高效率正确的进行管理和抉择另外通过提供的 查询工具的各种查询方法方便的得到想要的数据和信息对于管网的管理我们 还可以进行分层管理即把主干管与支管进行分层在某些时候可以屏蔽掉某些层 这样可以提高系统的运行速度 显示设置系统能够对窗口中所显示的工具栏管网成份标注颜色进行设 定如显示一定管径的管道或每一类管道的附件等可设置管道或附件的显示颜色 以及显示类型开启状态等 窗口操作为了观察图形及数据的方便系统提供窗口放大缩小移动漫 18 游复位以及鹰眼俯视工具 裁剪输出矩形裁剪多边形裁剪圆形裁剪任意多边形裁剪按图幅裁剪 及按指定坐标范围裁剪可以以沿路带状地形图分层的专业标准图框选的任意 图形的输出可转换成通用的标准图形格式文件输出也可以通过打印机绘图仪 等外设输出图形 断面观察能根据平面管道图形设定的横断面纵剖面参数自动生成任何一 处管网的横断面纵剖面图并可进行属性查询和图形输出 三维观察提供任意角度三维管网浏览并能在三维图上进行属性查询距离 量算和图形输出 量算功能提供自由量算和定位量算功能能够量算管点与管点管点与地形 图上的点管线与道路边线管线与马路边线等距离各种直线长度折线长度 圆域面积及周长矩形面积及周长量算结果能作为标注写入管网 管网合并功能能够将不同管网进行合并并进行管网自动接边保证管网图 形的完整性 管网要素分层显示及管理 图形定位能根据地名进行模糊匹配定位根据道路街道或者小区进行区域 定位 2查询工具 系统可实现图属互动的联动查询功能提供图形检索属性和属性检索图形的双 向查询功能能够方便地对阀门及其它管网设备的定位图操作图等所有信息进行 搜索查询提供从空间位置和文字地名阀门编号等为信息的交互式查询以 警示颜色显示管网中已关闭的阀门对所有关闭的阀门进行图形封闭性分析 形成以送水泵站水厂二房和管网转压站为起点以关闭阀门为终点的连通图 并以不同颜色显示连通图包含的区域范围 能按照所给区域范围进行设备查询范围由用户确定并可以是任意形状如图 幅矩形坐标确定范围等能够查询某条街道或者小区内水表或其它管网设备的 资料 能按任意条件进行管网各种设备查询并可设定复合条件检索查询条件由人 机交互方式设定 所有查询出来的数据都可以进行输出能够通过 odbc 接口输出其它通用格式 19 数据 提供设计任务的查询包括已经竣工和未竣工的设计任务的设计人设计时间 以及设计范围等信息 地图属性能查询电子地图任意点线面的属性和参数 3统计分析 属性统计对用户业务上需要的并且数据库中已有的数据可按用户指定的 条件进行统计分析并将结果以直观的表格或统计图打印出来如管段阀门固 定装置等属性统计 区域统计系统具备空间统计功能可对指定范围内的供水设备进行统计如 对整个管网的材质管径等进行分类统计统计结果能够输出统计图形能以直方 图饼图等方式保存输出 条件统计可按任意条件进行查询查询后的数据都能进行统计统计数据能 够输出图形能以直方图饼图等方式保存输出 管网资料统计如管网长度设备数量等 专项统计对某种设备的某个字段进行统计 4附属数据管理 附属数据主要指与供水管网相关的其它类型数据资料如小用户管段阀门 等的施工记录维修记录 小用户管理: 为了保证与营业收费系统的连接以及方便管网管理系统对管网用户资料进行 专门管理具有以下功能 可以直接读取收费系统的小用户信息也可以通过开放的数据接口获取收费 系统的用户资料实现用户数据的定时实时更新 对小用户可进行添加删除修改对用户属性项可进行补充 对用户进行分类查询管理 生成用户分类统计报表 能够将用户与接水点图形绑定实现互动查询 管道阀门维修管理 维修记录资料管理设立维修记录卡片详细记录阀门管道的维修日期人 员 20 维修记录资料查询统计对维修记录进行查询统计 能够将维修施工资料与图形设备绑定 附属资料维护 可任意添加附属数据 可编辑附属资料属性 打印输出各种附属资料 6设置 系统提供对基础资料管理的具体使用进行设置功能 符号库能够对各种点线颜色形状进行定义包括添加修改删除各种点 线对线型线宽颜色进行设定 图层对图层的特征设置颜色形状对图层的状态设置可编辑可见 关闭图层划分 标注格式能够设定标注文字样式标注类型标注井标注节点管段标注 标注颜色标注大小 横断面纵断面的表头样式设置 卡片样式设置阀门卡片用户卡片附件卡片的内容和样式 7输出 出图预览设定图形输出的图幅大小图名接图表图例出图比例等并 能够对图幅进行整饬确定图廓网格四角坐标等 图形输出应提供明码格