地理信息系统在城镇智能气网中的应用

地理信息系统地理信息系统 在城镇智能气在城镇智能气网网中的应用中的应用 北京市燃气集团是中国最大的城市燃气 企业，2015年天然气购入量138.5亿立方米 ，跃居世界前三位，天然气用户达到521万 户，天然气管线达1.7万公里，供应、服务 区域覆盖整个北京市。 为了提高供气和服务能力，北京燃气 已经在国内率先开展智能气网的建设，主导 制定相应的国家标准，并已经初见成效。 北京市燃气集团北京市燃气集团 智能气网是由气源、输配、用气设备等基础设施的物理气网基础上， 结合信息感知、数字信息、网络通信、辅助决策、智能控制等技术，实现 可感知、可记忆、可判断、自学习、自适应、自控和可表达的，达到城镇 燃气安全可 靠、能效优化运行、便捷服务的燃气供能系统。 3 城镇燃气智能气网城镇燃气智能气网 地理信息系统在智能气网地理信息系统在智能气网 中起着核心作用中起着核心作用 第一部分第一部分燃气地理信息系统建设的必要性燃气地理信息系统建设的必要性 第二部分第二部分地理信息系统应用架构地理信息系统应用架构 第三部分第三部分地理信息系统主要功能地理信息系统主要功能 第四部分第四部分地理信息在智能气网中的应用地理信息在智能气网中的应用 第一部分第一部分 燃气燃气GISGIS系统建设的必要性系统建设的必要性 一、传统管理方式中遇到的困难一、传统管理方式中遇到的困难 管理方式主要依靠人力、物力； 城市设施，特别是地下设施资料管理困难，没有形成统一的 管理方式； 由于数据矛盾、精度不准导致误挖、误伤地下管线现象时有 发生； 只注重设施的现状管理，难以实现生命周期管理； 不能及时掌握设施运行状况，不能及时主动发现设施隐患； 施工挖断管线事故不断，违法占压管线等安全隐患突出，管 线安全事故日益增多。 解决之道解决之道! ! 建立看得见、摸得准、找得到、管得好的信息管理系统，提高管网安全水平，降 低管网事故率，避免重大事故发生； 实现对所有设施从开始建设到最后报废的全生命周期管理，通过管理效率的提高， 节省企业的运营成本； 地理信息系统作为企业信息化建设的基础，为其他信息系统建设创造条件，例如： 资产管理系统 运行巡检系统 应急指挥系统 国家已经将城市地下管线管理系统列为城市市政 公用行业强制建设内容，越早建设，越节约成本， 在行业管理中越早发挥作用。 一、传统管理方式中遇到的困难一、传统管理方式中遇到的困难 本着“强化业务协同、聚焦GIS服务、夯实数据基础、优选技术平台”的 原则进行系统设计。 1、强化业务协同是目的、强化业务协同是目的 孤立的地理信息系统作用有限，只有与其他信息系统互相补充互相支 撑才能形成合力，取得一加一大于二的效果。 2、聚焦、聚焦GIS服务是理念服务是理念 3、夯实数据基础是前提、夯实数据基础是前提 4、优选技术平台是手段、优选技术平台是手段 二、二、系统建设系统建设方法方法 本着“强化业务协同、聚焦GIS服务、夯实数据基础、优选技术平台” 的原则进行系统设计。 1、强化业务协同是目的、强化业务协同是目的 2、聚焦、聚焦GIS服务是理念服务是理念 只有牢牢树立服务的理念并完成从功能型向服务型的转变后才能达到 “强化业务协同”的目的 3、夯实数据基础是前提、夯实数据基础是前提 4、优选技术平台是手段、优选技术平台是手段 二、二、系统建设系统建设方法方法 本着“强化业务协同、聚焦GIS服务、夯实数据基础、优选技术平台” 的原则进行系统设计。 1、强化业务协同是目的、强化业务协同是目的 2、聚焦、聚焦GIS服务是理念服务是理念 3、夯实数据基础是前提、夯实数据基础是前提 没有数据支撑的地理信息系统一无是处。数据按层次可以划分为基础 地形数据、自测基础地形数据、管网数据、管网衍生数据 4、优选技术平台是手段、优选技术平台是手段 二、二、系统建设系统建设方法方法 本着“强化业务协同、聚焦GIS服务、夯实数据基础、优选技术平台” 的原则进行系统设计。 1、强化业务协同是目的、强化业务协同是目的 2、聚焦、聚焦GIS服务是理念服务是理念 3、夯实数据基础是前提、夯实数据基础是前提 4、优选技术平台是手段、优选技术平台是手段 经过优胜劣汰，设计理念先进、技术领先的几个地理信息系统技术平 台逐渐占据了市场优势地位，引领着行业发展方向。技术平台选择合适与 否决定了业务理念实现的难易程度。 二、二、系统建设系统建设方法方法 第二部分第二部分地理信息系统应用架构地理信息系统应用架构 一、在城镇燃气信息系统中的定位一、在城镇燃气信息系统中的定位 二、系统二、系统总体总体架构架构 管网图数据管网图数据基础地形数据基础地形数据影像图数据影像图数据基本属性数据基本属性数据 外部系统应用接口外部系统应用接口数据安全模块数据安全模块 数据资料管理应用引擎数据资料管理应用引擎数据发布引擎数据发布引擎 图档管理维护子系统图档管理维护子系统CS专业分析子系统专业分析子系统WEB数据发布子系统数据发布子系统专业系统应用接口专业系统应用接口移动应用子系统移动应用子系统 1、数据层数据层 地理信息数据（管网图数据、基础地形数据、影像图数据、基本属性数据）； 外部系统业务数据（CRM系统、EAM系统等）； 固定资产固定资产 应急抢修应急抢修 生产运行生产运行用户管理用户管理 工程建设工程建设 2、服务提供层服务提供层 地理信息数据安全模块，用于对提供数据进行加密处理 数据资料管理应用引擎，为数据维护提供操作和编辑的接口及完整性检查的工具 外部系统应用接口，提供调用专业数据和展示专业数据的接口 数据发布引擎，整合底层不同来源的数据，提供统一的数据访问接口 二、系统二、系统总体总体架构架构 管网图数据管网图数据基础地形数据基础地形数据影像图数据影像图数据基本属性数据基本属性数据 外部系统应用接口外部系统应用接口数据安全模块数据安全模块 数据资料管理应用引擎数据资料管理应用引擎数据发布引擎数据发布引擎 图档管理维护子系统图档管理维护子系统CS专业分析子系统专业分析子系统WEB数据发布子系统数据发布子系统专业系统应用接口专业系统应用接口移动应用子系统移动应用子系统 固定资产固定资产 应急抢修应急抢修 生产运行生产运行用户管理用户管理 工程建设工程建设 3、系统应用层系统应用层 图档管理维护子系统 CS专业分析子系统 WEB数据发布子系统 移动应用子系统 专业系统应用接口 二、系统二、系统总体总体架构架构 管网图数据管网图数据基础地形数据基础地形数据影像图数据影像图数据基本属性数据基本属性数据 外部系统应用接口外部系统应用接口数据安全模块数据安全模块 数据资料管理应用引擎数据资料管理应用引擎数据发布引擎数据发布引擎 图档管理维护子系统图档管理维护子系统CS专业分析子系统专业分析子系统WEB数据发布子系统数据发布子系统专业系统应用接口专业系统应用接口移动应用子系统移动应用子系统 固定资产固定资产 应急抢修应急抢修 生产运行生产运行用户管理用户管理 工程建设工程建设 三、地理信息三、地理信息系统系统中的中的数据数据 燃气地理信息系统是燃气管网完整性管理的基础，从管线完整性的角度 考虑，整个地理信息系统上体现的数据大体分为5个层次，即影像数据参考层、 基础地形图数据、管线设施层、业务数据层和专业数据层。 第三部分第三部分 燃气地理信息系统主要功能燃气地理信息系统主要功能 燃气地理信息系统功能除具备基本的显示显示、地图定位地图定位、管网数据和属管网数据和属 性查询性查询、测量标注测量标注、统计分析统计分析、打印打印等基本功能外，还包括浏览器查询浏览器查询、 管线事故分析管线事故分析、流向分析流向分析、纵横剖面图纵横剖面图、三维显示三维显示、专业系统图专业系统图、数据交数据交 换换、维检修信息管理维检修信息管理、故障管理故障管理等功能。同时，还可以在地图背景上附加 影像图（航拍或卫星图），使地图显示更加直观。 一、功能概述一、功能概述 1 1、地图定位功能、地图定位功能 索引图定位地名定位设备定位坐标定位GPS跟踪定位 二、系统基本二、系统基本功能功能 2、一般查询统计一般查询统计 指示查询 信息浏览 设备查询 管线查询 设备统计 管线统计 进口压力：进口压力：2.5MPa2.5MPa 出口压力：出口压力：1.25MPa1.25MPa 温度：温度：13130 0C C 状态：运行状态：运行 连接站点连接站点 二二、系统基本功能系统基本功能 3、专业查询分析功能专业查询分析功能 事件库管理分析 竣工档案查询 工艺图查询 调压站三维图查询 纵断面图查询 二二、系统基本功能、系统基本功能 场站工艺流程图场站三维图 管线纵断面图 竣工测量档案 4、专题图分析功能、专题图分析功能 按照管径、管材等条件生成专题图。 二二、系统基本功能、系统基本功能 管材分析管径分析 5、爆管分析、爆管分析功能功能 在地图上点击发生事故的地点，系统分析出受影响的上游节点（阀门类） 和下游节点(其它的控制点或用户),受影响的管线和节点在地图上高亮显示。同 时可以查看受影响节点的属性信息。 二二、系统基本功能、系统基本功能 事故点事故点 事故分析报告 6、连通性分析、连通性分析功能功能 在地图上选择分析的起点和终点，可以分析这两根管线之间的是否是连通 状态，在地图上高亮显示两管线连通的路径。 二二、系统基本功能、系统基本功能 连通性起点连通性起点 连通性终点连通性终点 7、气源分析、气源分析功能功能 分析管线上游的气源位置，一方面可以初步分析事故原因和事故位置，另 一方面可以快速控制事故发展。 二二、系统基本功能、系统基本功能 上游调压柜上游调压柜 末端管线末端管线 8、栓点标注、栓点标注功能功能 可以在地图上进行距离测量、面积测量、角度测量，还可进行栓点标注， 在地图上选择两关键点（一般是待定位点和房屋角点），计算两点之间的距离， 并标注在地图上。通过地图标注，进行管线或设备相关属性的标注。 二二、系统基本功能、系统基本功能 二二、系统基本功能、系统基本功能 9、移动应用、移动应用功能功能 提供地图浏览、量算，专题图叠加，专题数据查询，地名检索，GPS 定位，空间分析、文档资料、规划图集的浏览等功能。 支持Andriod、IOS、Windows phone等多类移动端操作系统 。 第四部分第四部分 GIS在智能气网中的应用在智能气网中的应用 以地理信息系统为核心，实现管网运营数据、完整性数据及专业管理以地理信息系统为核心，实现管网运营数据、完整性数据及专业管理 、运营检测、监测分析等的实时数据的管理，以管网对象为基础，实现生、运营检测、监测分析等的实时数据的管理，以管网对象为基础，实现生 产数据的关联，从而形成设备状态的智能化控制体系。产数据的关联，从而形成设备状态的智能化控制体系。 30 一、为燃气生产管理提供可视化平台一、为燃气生产管理提供可视化平台 以地理信息系统为基础 集合调压站、闸井以及管线等所有有关固定资产信息 建立完整的调压站箱的资产数据 （包括调压器类型、用气类型、用气规律、历史压力曲线等） 优点 资产情况一目了然、井然有序 资产维修、报废流程清楚 信息统计直观准确 提高资产管理的效率和准确性。 二、实现集团固定资产的智能化监管二、实现集团固定资产的智能化监管 1、实现应急指挥从预警、接警、处警，到总结评审的全过程管理 2、优化应急指挥业务流程，提供自动处理能力 3、实现应急指挥资源（人、车、工具、物资）综合管理 4、“一张图”表现应急指挥全部内容，直观显示抢修过程 5、通过视频、图像、语音等方式，提高对应急抢修现场有效管控能力 6、根据现有管网，形成应急专项预案和抢修方案 三、为三、为应急抢修应急抢修智能化提供支撑智能化提供支撑 抢修现场移动端抢修现场移动端 指挥中心客户端指挥中心客户端 通过移动巡检车实现管网的泄漏检测，在移动巡检车或巡检智能终端上安 装地理信息系统，结合GPS、北斗卫星定位功能，可以判断当前所处的位置下 方有没有燃气管线，从而可以辅助快速查找漏气管线。 四、管网运行巡检的智能化管理四、管网运行巡检的智能化管理 绿色为已绿色为已 运行区域运行区域 紫色为运紫色为运 行盲区行盲区 利用GIS图档系统建立了各压力级制稳态模型，与SCADA监控系统实 时数据库的链接，建立稳态、动态、在线实时仿真系统的建立成功指 导了调度运行，成为辅助管网调度运营的科学手段。 数据 管网数据 资料 压力-流量等 数据 建立模型 并运行 输出结果 并应用 GIS 系统 SCADA系 统 处理 五、建立管网运行调度的动态实时仿真五、建立管网运行调度的动态实时仿真 系统规范了生产作业计划的审批和控制流程系统规范了生产作业计划的审批和控制流程，使每个使每个 关键作业节点都留有痕迹关键作业节点都留有痕迹，显著提升管控水平和效率显著提升管控水平和效率, , 实实 现了生产作业的一体化管理现了生产作业的一体化管理。 35 六、生产作业过程的智能化控制六、生产作业过程的智能化控制 智能燃气管网的目标智能燃气管网的目标 燃气管网实现完整性管理 燃气设施实现智能化监控 生产运营实现过程化控制 燃气发展实现准确性预测 燃气用户实现精确性服务 七、七、智能气网智能气网完整性管理完整性管理 设备设设备设 施信息施信息 防腐属属 性信息性信息 工程档案工程档案 信息信息 运行档案运行档案 信息信息 巡检信息巡检信息用户信息用户信息 动态监控动态监控 数据数据 应急信息应急信息 管网规划管网规划工程建设工程建设运营维护运营维护报废管理报废管理 北斗精准定位技术为燃气管网提供北斗精准定位技术为燃气管网提供全天候全天候、连续连续、实时实时、快速快速的高精度位置的高