管网数字化综合管理信息系统

1、管网数字化综合管理信息系统山西神地科技有限公司2012年2月i管网数字化管理信息系统我公司管网线路数字化管理信息系统是对政府、行政区域或企业厂矿区域内的管网或线路进行三维数字化信息采集，三维虚拟仿真、最基本的信息查询、统计和算量等基本功能的基础上提 供检修维护、规划设计、更新改造、生产运营、工程管理、安全 防护、事故处理等拓展的综合决策分析功能， 这些功能在计算机 网络平台进行集中管理，不仅能提高工作效率和运营效率， 而且 确保安全。管理功能结构图一、项目实施后产生的社会效益和经济效益1、社会效益A、提高XX矿区地下管线信息现代化管理水平地下管网在一定范围内和程度具有公益和公共的技术特性， 其

2、数据表现出较强的共享性。 在解决各种问题时，既需要本部门 的数据，同时也需要其他部门的相关数据，因此，部门之间的数 据共享很有必要建立地下管线信息系统，可实现管线集中统一管理，通过网络可达到各部门间管线资源信息的交流和共享，为相关部门提供辅助决策，提高管线资源综合合理利用效益，节省大量的人力、物力和财力，提高了地下管线信息化管理水平。使 XX矿区地下管线规划与建设进入规范化、数据化、网络化、标 准化、现代化的新阶段。B保障XX矿区地下管线高效率、高质量的运转地下管线现状的资料是 XX矿区规划、建设和管理的基础资 料和依据，是XX矿区安全运转的基本保证。尽快全面系统地掌 握地下管线信息，可为合理

3、开发 XX矿区地下空间，地下工程施 设规划、设计、施工及运行提供完整的数据，对制定技术和经济 合理规划、管理有着重要作用，为保障XX矿区的物质流、能量流、信息流的正常运行打下坚实基础。通过本系统的研究对XX矿区地下管线建设管理的新技术应用，提供了一个成功的典范， 有助于提高我XX矿区地下管线规划建设管理的整体水平，真正 起到应用示范工程的社会影响。C为XX矿区管线规划、建设和管理提供依据随着XX矿区现代化进程、地下管线设施也迅速发展，管线 建设也将不断地进行新建、扩建或改造。管线信息可为管线建设 提供良好的设计环境，对管线线路、站点合理布局、施工、维护、 管理起着举足轻重的作用。 在管线建成之

4、后，使用中对管线不断 维护更新，正常运营，也都必须根据管线信息系统资料进行分析， 以便准确确定产生故障原因， 采取切实可行的措施排除故障， 所 以管线信息系统是城市建设和管理的重要依据。D为XX矿区地下管线的优化设计和科学决策服务目前XX矿区进行开发建设前，首先要充分查询地下管线的 分布现状，设计人可依据提供的资料和数据分析，提出各种预估方案选择出最佳方案，确定优化的管线接入路线、 以及施工采取 有效措施，确保管线的安全，进行城市规划、扩建和管线建设时， 依据管线信息系统提供的数据进行合理决策和优化设计，为XX矿区决策提供支持，提高后勤办事效率。2、经济效益A、减轻、减少管线灾害事故发生的经济

5、损失经过数年数十年的建设，XX矿区面貌焕然一新，大量的地 下管线已形成十分复杂的管线网络。由于管线建设的数量和种类不断增多。如果地下管线资料缺漏和偏差， 或者对地下管线分布 情况不清，进行盲目施工，无疑将导致地下管线损坏，造成城市 停水、停电、通讯中断，甚至引到灾害性事故，贝V带来难以估量 的社会、经济重大损失，对社会生活正常、安定产生不良的影响， 甚至造成人员伤亡，财产损失。由此可见，建立地下管线信息系 统可提供出工程管理信息， 设计中最佳方案，施工中采取有效措 施的基础资料和数据，避免各类管线灾害事故发生。同时，也为 XX矿区的遭受自然灾害对地下管线破害的减轻和修复提供宝贵 的信息。通过地

6、下管线探测与信息系统的建立， 不仅可以减少挖断管 线的事故，节省在开挖道路断面确定管线走向的费用， 还可以及 时修复、查询漏损管道，减少直接与间接的经济损失。B为规划设计、管理部门提供辅助决策利用准确的空间定位数据为建设规划与管理提供辅助决策 信息，以提高XX矿区规划与管理的水平、缩短规划周期、提高 办事效率、减少因规划决策失误而造成的经济损失；提高劳动生产率，减少人员投入的费用；提高各部门之间的协作能力；实现 地下管线集中统一的现代化管理，直接为社会提供各种管线专题 图、综合图以及各种统计报表。C、为“数字XX矿”建设重要的一项基础工作地下管线包括：给水、排水、雨水、燃气、电力、电信、 有线

7、电视、路灯、信号、工业等管（道）（沟）或电缆，查明地下管线状况，实现管线信息化管理，统一 XX矿区地下管线探测、 数据处理、资料编制和信息管理系统，是XX矿区建设的一项基础工作，显然，它是“数字 XX矿”重要信息资源，为此，加强管线信息工作将为“数字 XX矿”提供了充分高效的信息，使地 下管线的空间信息与城市面向建设信息，构成一个真实而完整的三维的数字空间体系，为解决城市规划、管理服务，为城市改造、 防灾、减灾乃至战争破坏恢复重建提供依据。因此，地下管线的 信息系统建设具有十分良好的社会经济效 益。二、管线信息系统应具备的功能一个运用GIS技术构建的城市管线信息系统应该充分利用 GIS提 供的

8、多源地理信息一体化管理能力、空间查询、分析和辅助决策能力， 重视管线相关数据的特点，紧密结合管线管理的工作实际，同时还要 具有一定的超前性。城市发展速度明显加快，管线铺设和变更空前频 繁，管线管理的工作模式、管理制度和相关法规都在不断改进，好的 管线信息系统应该具有适当的弹性，能适应这种变化。举例来说，有 的系统把管线中所有管件划分为名称固定的有限几类， 不允许用户管 理新的管件类型；有的系统将数据库的字段固定，要扩展新的数据字 段，用户就要找开发者改程序，这样的系统显然满足不了发展的需要。完备的管线信息系统应具备以下基本功能：1、 地形图管理地形图管理实现了厂矿地形地貌数据， 包括绿地、等高

9、线、水系、 道路、建筑物等数据的综合管理；它管理基础地形图和各种专业地图。 地形图管理提供海量地形数据管理功能，可方便快捷实现地形图数据 的查询、编辑和输出。各种图形要素可分类、分层管理；如图 1右边 的工程对话框显示所有图层（每种管线为你图层）戸文帽巳购驗对 rfiiu 舟折细 纏护啊 號城u加 琦陀烹略 isa（s）甸口呦 朝敕也也 尚kPiaOCI Q田曰唱腔巧 G = ；/ y li 自©岂*K > >£ >m- M腎論k 范he” ”TJffiWK図F:谪台皆PJW询1.诃+回网图区*叵打敢卧点+回电齐E1+ Zm?k+回啓+回i詠+回雨出+ 1

10、3毎注鰹回标it点+ 定位说* £ IA&X.+回朗中心耀dncal.impd综合管网信息系统图1图层管理地形图管理为多图幅管理，多图层管理的方式对基础地形图进行 管理。以图幅为单位构成平面，一个图幅中又由若干层（文件）重叠 而成，可方便地对同类图层进行管理操作。用户可自行管理图层组， 包括新建、删除、更名、添加和图层，也可对图层的显示比例，显示 开关进行控制。2、 管网的输入编辑按照国家行业标准，已设置了比较齐全的管点类型，并且管点和 管段的符号、颜色也是按照规程设定的，但因各地情况不同，有些地 方可能有其它类型的管点和管段，系统允许对管点类型进行设置，可以添加、删除管点类

11、型，或者修改已有类型的参数；如图2为编辑特殊管点。其中由管点的连线构成管段，管段组成管线，管点的精度决定管线的精度。对于管点的主要数据来源，若甲方能提供，图2编辑管点用甲方提供数据进行展点和输入，精度以提供的数据为准；若甲方不 能提供可由外业进行采集，精度在国家规定范围内。在管线数字化的同时也不能忽略房屋数字化管理， 房屋除了具有 一般属性外，还可以根据甲方要求添加属性；根据提供的房屋属性资 料，可生成三维景观。3、管网属性管理软件除建立各类管网的空间数据库外还有属性数据库。独立建 立不同管网的空间数据库及属性数据库，能够独立维护各类管网的数 据结构；能够灵活的进行各类管网的管点和管段属性内屬

12、t生琴麺 曰ID纽静类型卜也面标髙 瞅座毎1*15:罄 拥位漏拍？I所也莒rJHn後违躺国一rl.'n(超触II-加X«237614 TIWS. 2K3519632.410 WSiS.ffTQ 瑚民苑小区8-乙 2671 000000 琲笑3S3B 5苗自来水井团 ODO 口 &0<0捉水点按水点2671.000000图3管网属性查询容的数据调整，除提供常用的属性外，还可根据用户需要添加属性。 如图3若查询某一管点或管段属性，该管网就 会闪烁显示，并弹出 属性列表。4、管网数据管理管线信息系统兼顾厂矿各职能部门，采用一种灵活、开放的 数据库结构，确保厂矿各类数据

13、的统一管理。查询：提供所有管线的综合查询功能，了解整个厂矿管线，管段 和管点的整体情况。也可以根据客户需要选择查询某一类管网信息， 并对查询结果进行统计，如图4。统计：供所有地下管线的综合统计功能，了解城市管网情况的统 计资料。也可以统计某一类管网的专属详细信息， 并能根据要求生成 饼图等输出打印，如图5。定位：系统提供多种定位功能，用户可以迅速将屏幕定位到某一 指定位置，大大方便了用户的使用。定位方式有鹰眼定位，区域定位,9地名定位和坐标定位；如图6所示图4查询面板图5管网查询统计10#量算：系统提供了多种量算功能，可以量算距离、角度以及任意 区域的面积、周长等内容。例如量算管点到建筑物的距

14、离，例如，量 算某个管点到建筑物的垂直距离，而参照该距离进行现场定位施工更 加快速、便捷。如图7所示。魅 496Z4T. 4S纵.5i95TT. T35跳藉特定座标#图6定位:#J山汕帶山川山懈佈I山m山m山Hr h m n山mn山I山?HI耆聖二二二二“年花上圧二-三二定LISA笔归二：二二一飪军芷82BTT7282量勒式：就K从:丽F頷N 到：甌-1量算参数厂老篇程辈苣度r巨她龍大小wrroia-巨灘0 369施翹：朋融繩|鵬|输人極绷标昭数图7量算动态标注：系统可以提取属性信息，并将其以自定义的方式标注 在管线上。添加的过程可以是手工的，也可以是自动的，系统还可以 自动处理避让，标注的内

15、容和形式由用户来定义。所谓动态标注，是 指标注内容与属性信息动态绑定，属性信息更改后，标注内容随之自动改变。裁减输出：系统统一管理海量数据，对于用户来讲，数据是连续 的、无缝拼接的，在需要部分输出的时候，系统可以进行任意区域的 裁减输出，例如将一个矩形区域的图形进行裁减， 可以自定义输出比 例尺，并可自动添加图框，裁减出的数据既可以通过格式转换供其他 系统调用，也可以通过打印机、绘图仪输出。三、系统拓展功能111三维空间立体图管网三维观察：系统提供了对地下各种管线进行三维浏览的功能。依据国家技术规范，根据各类管网数据库中的三维数据，结合管网设备模型库，选择性组合各类管网，自动生成各类管网的三

16、维立体图，方便用户了解不同管网的管网分布情况， 并随时查询管件 属性，量算管线间距。如图8为管线的三维显示。图8地下管线三维观察三维景观：三维景观的功能是将一定范围内的多层管线及部分地物生成三维实景，并允许用户进行虚拟现实的观察。如图9所示。系统将矩形内的管线和管点按高程属性进行立体化， 在单独的窗口中显 示出来。用户可以从不同的方向和角度对三维景观进行观察，可以对三维景观按选定的方向进行漫游，同时用户还可以对三维景观中的管 点、管段和管线的属性进行查询和浏览。图9三维景观2、 管网检修维护超标检测模块：系统提供各类管网的规范库管理，用户可以根据 地域区别自己维护不同管网的埋设深度， 管网之间

17、水平净距，垂直净 距的规则。系统根据以上规则，对管网进行碰撞检测，埋深检测，影 响范围检测，检查管网是否满足设计规范中的要求； 系统也可以对设 计图和竣工图进行碰撞检测，以检查是否符合工程规范。如图10。预警模块：针对较老的厂矿，由于管线已老化，甚至已经破损，系统可设置警戒哨，提供预警功能。允许用户自定义条件，如图11可定义维修次数或使用的时间在管网维护时间，查找符合条件的管 件，提示预警。132d现有规则：iiLi=1= 平平！？平JK-2K-* W 5 7 5 6 6 6 0 钱a-栈钱一 0T0-C5D.O.C50.管管管管) 一一 一一 -一一 -=±11 寸一1-k. &g

18、t;>>>>> 刃. 深探洙深探洙探电热縈 璋理理理埋埋邂与与与与一，悟管玻与社力管线三|葫K管钱V|水平挣距 ZFZIK醸加|删除|更新| 取消 结東图10地下管线碰撞检测图11设置警戒哨3、规划设计与施工分析系统根据各类地下管网的特性，通过不同管网的设备配置，获取 不同管网的设备特性信息，对各类管网进行相关分析。空间分析：功能主要是根据道路中心线等功能线文件的服务半径 进行影响范围的分析，如对某条道路实行扩建改造，通过对该条道路 的空间分析，了解开挖道路所影响的管道设施及地物设 施的情况，有助于辅助规划设计人员的规划决策。如图12.32-7空间分析结果图12空

19、间分析结果图最短路径分析：查找用户点取的两个管点之间的最短路径。 系统 会将该路径高亮度显示，并在输出面板中显示该路径途经的所有管点 和管段的信息。若用户点取的两管点不连通，系统将提示用户。如对 于通讯一类管网可以确定不同路由之间的最短路径分析。追踪分析：按照设置好的追踪选项，进行管点上、下游的追踪分 析。用户首先设置追踪选项，然后在图形显示区点取某管点，系统将 根据追踪选项，自动产生结果数据，并将其显示到输出 面板中。用户可在输出面板中进行浏览。当发生水质超标，管道气体 泄露可以利用追踪分析，追踪超标点。拆迁分析：当城市进行改扩建，系统提供拆迁分析功能，根据规 划红线，分析出需要拆迁的不同建

20、筑的面积情况以及拆迁经费估算； 数据准备主要由建筑数据层和规划红线数据层两部分组成，另外还有道路中心线数据层，系统利用这层数据计算建筑与道路的距离， 从而 识别其建筑类型。如图13最终通过分析红线范围内的各种土地面积 和本地各类土地价格，来计算总费用。图13结果处理施工方案：设计模块是为了替代以往工程改建、 扩建时繁琐的手工劳动，以提高工作效率和准确程度而设计的。在该模块中，系统 按用户指定的范围裁剪出要设计的区域，生成设计任务，在系统提供的设计子系统中进行设计，竣工后再将图形连同其属性一 起回贴进管网系统，不仅准确、快捷，而且减少了工作量，提高了工 作效率。如图14建立设计任务信息，选择施工

21、地区；在管线设计子系统里图14设置设计任务信息进行编辑，如图15。完成设计后进行无缝回帖17QYx£ZV 1 -7v<f cjrr|?77-BiftitiflB回趾S*C4iH逹 -回幌EBOGH無 * BfctSjtOGH 回脸EJSO1ZH樓 -0 Hi&SS-iJHa *回瞇El栏咖：世 t 回 ftftES-OQH：B -0 HitSf-C-GH：!?>#图15管线设计子系统横、纵断面：系统可以在任意位置自动生成符合国家规范的横断 图和纵断图，还可点击查询管段属性。同时生成三维横断图显示，可 以任意转换观察角度，查询管段属性。图16为横断面管线数据，图3.

22、6117为横断面立体显示，使施工生产更加方便，安全。 BE |mw I 三JMIDI地面帝Cmj管頂高：(m)沟底高:(m)管径卜血J00SfJ旬I iiiiii | 音氐 ImfiMItil粗幷奧5!° 1堡廊量ii|斤桜ih 土良Hi图17横断面立体查询194、事故处理消防栓搜索：如图18用户点击某一点，用鼠标移动选择一半径， 系统根据用户指定的消防栓搜索半径以及消防栓条件， 对半径内的消 防栓进行搜索，并将结果加亮显示；如图19。当某地发生火灾，利用消防栓搜索功能快速定位最近消防栓位置， 为灭火提高效率，降低 火灾造成的损失。图18消防栓搜索范围ID地両标高側后播鍔lil豐no

23、121Q5803519531.6/04E913SETO期中龍011912市酥相L.5.33D310580爲0351刖显詞吒的科SOO)410119141珊3市自黜氯5.5203610潁诃Q3519529.S0删ffiW”W11917刪市目来林.5.8004?7倆&7E03519551.0204592EB100丸刪帝.W19181珊3市目来水氟5.79057n卿刃W1拒叩Fsnm F和拥市有wumiqiASS4iqqR-l击白妄*圭F7?in背点、騎酬 瓢,、娩计仁駙ai k烟翎/: OOIOOD 0|; 103611151.6610?34图19消防栓搜索结果管线事故处理分析：除了数据的

24、管理，系统还提供了许多辅助决策的 功能。例如供水、燃气发生泄漏、爆管事件时，系统进行关阀搜索， 为事故抢修提供辅助决策。点击事故发生位置，系统自动搜索出需要 关闭的阀门；如图20。21d 57TJ4越315174!5«oooo4 EH4辭GD 300 tl凶!4O71HdQ93fl411«图20爆管分析结果SSiMn 血 4 的57K)yWiODS £|血saiDOMdaic网R甲陆rMsniM理啊Fwriioi? 卜讯|1冲40.OO：|OMOFhi：urit=5；l»l-1 E 白賈寸口! own I：i«：i四、目标与研究方案1. 建设内

25、容建设地下管线数据库。基础地理数据库：包括建筑物、道路、植被等最基本的基础地理 信息；综合管网数据库：包括全电厂地下管网普查的给水、 排水、暖汽、 燃气、电信等各类管网空间数据和属性信息；专业管网数据库：包括全厂自来水、天然气、暖汽等公司等的专 业管网空间数据和属性信息；三维管线数据库：包括根据各类管线信息建立的三维管线模型和 相应地表景观三维模型。2. 实施方案2.1地下管线相关数据整理入库地下管线数据库是一项比较复杂的系统工程。它包括资料收集、测区踏勘、管线类别的确定、控制测量、特征点测量、物探测量、管 线探测、内业处理、管线上图、数据库录入、检查验收等工作内容。1）.资料收集：在地下管线

26、探测前，必须全面搜集和整理测区 范围内已有的地下管线资料和有关的测区控制资料，包括：（1）1: 500比例尺的各专业管线现状图。（2）各种管线的设计图、施工图、竣工图、技术说明资料。（3）测区内已有的测量成果资料。（4）相应比例尺的地形图。2）.测区踏勘：在搜集、整理和分析已有资料的基础上，进行现场踏勘，主要内 容包括：（1）核查搜集的资料，评价资料的可信度和可利用度。（2）察看探测区内的地物、地貌、交通情况、地下管线分布情 况，地球物理条件及各种可能产生干扰的因素。（3）核查测区内测量控制点的位置和保存情况。3）.管线普查包括以下工作内容：（1）地下管线实地调查；（2）地下管线测量；（3）建

27、立地下管线计算机信息管理系统；（4）地上管线的实地调查；（5）地上管线的坐标采集；（6）地上管线与已有大比例尺地形图的叠加；(7) 地上地下综合管线图包括：气体管道、供热管网、供水管 网、排水管网、供风系统、通讯系统、煤气管网、保安监控系统管线、 不明管线信息4) .控制测量：控制测量后进行平差，为以后的特征点测量和物探测量打下基础。需要甲方提供国家级控制点。5) .地形测量测量厂区1:500地形图，用作工作地图。6) .管线测量：地下管线探测的管线点是指管线的特征点(简称特征点)及附属 设施中心点(简称附属物点)，分为明显管线点和隐蔽管线点。明显 管线点是管线投影中心位置在实地明显可直接定位的。隐蔽管线点是因管线隐蔽需采用仪器探测的方法或打样洞探测的。在明显管线点 上，应查明地下各种管线上的建(构)筑物和附属7) .内业工作：(1) 已有的管线资料，通过专业的管线软件直接展点、连线，属 性录入等处理完成管线的数字化，如是纸质资料，需要数字化后录入。(2) 外业采集的数据展示在图面上，根据要求添加属性，完成管 线数字化。(3) 数据汇总，完成数据库建设。2.2三维虚拟仿真建设依照设计图纸