基于GIS的城市地下電纜信息系統(tǒng)模型研究

楊玲秋

(浙江省經(jīng)濟信息中心,浙江杭州310006)

0 引 言

在城市現(xiàn)代化發(fā)展過程中,由于歷史等原因,電力系統(tǒng)中很多生產(chǎn)管理部門地下電纜圖紙和軌跡等資料已經(jīng)丟失或不完整,在管理方法上也還停留在憑記憶和部分紙質(zhì)圖紙進行分區(qū)域管理。在現(xiàn)有的地下電纜信息系統(tǒng)中,僅僅提出建立管線系統(tǒng)隨時查詢各種地下管線有關信息[1],采用AutoCAD和SQL Server/Access數(shù)據(jù)庫完成采集數(shù)據(jù)記錄[2,3],只用AutoCAD來完成地下管線數(shù)據(jù)記錄,只提供一些數(shù)據(jù)查詢功能,無法對地下電纜數(shù)據(jù)全面掌握?，F(xiàn)在許多大城市地下電纜長度已達上千公里,電纜管理和維護工作量繁重,難度大[4]。因此迫切需要強大的信息系統(tǒng)模型,完成地下電纜數(shù)據(jù)管理。地理信息系統(tǒng)(Geography Information System,GIS)以計算機為手段,對具有地理特征的空間數(shù)據(jù)進行處理,以空間信息為主線,將其它各種屬性及其相關空間位置信息結(jié)合起來,進行地理信息分析與應用操作[5]。GIS的誕生改變傳統(tǒng)的數(shù)值處理信息方式,使信息處理由數(shù)值領域步入空間領域[6]。本文從地下電纜的實際管理需求出發(fā),研究基于GIS的城市地下電纜信息系統(tǒng)模型。通過該模型,實現(xiàn)對地下電纜完整全方位的管理,電力管理部門全面掌握地下電纜相關的信息。

1 GIS地下電纜信息系統(tǒng)模型描述

地下電纜相關的基礎設施包含管溝、電纜井、防火墻、邊孔、拐點等;設備包含電纜(軌跡)、變電站、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、用戶變、分支箱、電纜接頭、盤余量等。本文主要對電纜井、電纜軌跡、電纜設備和設備樹的數(shù)據(jù)模型如何建立進行介紹,在此基礎上形成全局需求視圖。

1.1 電纜井模型

電纜井是電力施工和電纜維護的重要資源,因此對電纜井的數(shù)據(jù)采集要盡量完整,包括電纜的長度、寬度、深度,電纜井蓋的類型,如圓形、方型蓋板。圓形井蓋的直徑、厚度、材質(zhì);方型蓋板的長度、寬度、厚度、材質(zhì)。對于溝道,需要采集電纜溝道在電纜井各個立面所處的位置、深度、溝道的剖面尺寸(寬度和深度),溝道頂部與地面的距離,溝道尺寸變換的位置。對于排管,需要采集排管在電纜井各個立面所處的位置、深度,排管的排列方式,數(shù)量,排管孔徑的大小、材質(zhì),排管頂部與地面的距離。如圖1所示電纜井的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。

1.2 電纜軌跡模型

將每一條電纜的軌跡在現(xiàn)場進行準確定位,將電纜軌跡以測量規(guī)范,將數(shù)據(jù)繪制在地圖上。在繪制過程中,每一個變電站單獨定義一張圖紙,站內(nèi)的每一條獨立做一個圖層,在該圖層內(nèi)標明該電纜型號、長度、投運日期和施工單位。如果溝道內(nèi)有多條電纜,采用電纜唯一性識別技術(shù),將電纜溝道內(nèi)每一條電纜進行準確識別。將各條電纜分布情況在電纜溝剖面圖上完整地繪制出來。為以后施工提供依據(jù),對電纜井的每一個剖面拍攝多張照片。

1.3 電纜設備模型

對電纜設備數(shù)據(jù)模型,包括變電站、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、用戶變、電桿等的定位,對設備的尺寸規(guī)格也進行采集。采集設備主要參數(shù),包括線路圖,開關規(guī)格、型號,生產(chǎn)廠家,投運日期等。將設備的現(xiàn)場照片拍攝下來(整體照片、銘牌照片和內(nèi)部開關分布照片),為以后的故障查找、搶修提供直接的依據(jù)。

1.4 設備樹模型

在基于GIS的地下電纜信息系統(tǒng)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,最重要的一點是將各中設施單元和設備單元組織起來,形成一個整體,這也是業(yè)務對系統(tǒng)模型的要求。本文對在各種設施單元和設備單元進行數(shù)據(jù)建模的基礎上,將各單元的拓撲關系的定義和管理,對所有單元進行樹狀管理。若圖2所示設備樹節(jié)點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

圖1 電纜井數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

圖2 設備樹節(jié)點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.5 全局需求視圖

由于電纜井設備在本系統(tǒng)模型中至關重要,因此全局核心需求視圖以電纜井為核心,通過單線圖和其他設備串聯(lián)起來,在設備樹、GIS和AutoCAD等模塊上分別展示,如圖3所示,通過電纜井ID作為電纜井數(shù)據(jù)訪問唯一標記,分別在地圖、單線圖和設備樹上進行顯示,點開電纜井的屬性,包含剖面圖顯示、其他屬性、線路屬性和照片屬性顯示等。將相關基礎數(shù)據(jù)模型建立后,可以對地下電纜信息管理系統(tǒng)模型進行設計。

2 GIS地下電纜信息系統(tǒng)模型設計

基于GIS地下電纜信息系統(tǒng)模型包含4層,從上至下依次數(shù)據(jù)表現(xiàn)層,業(yè)務邏輯層,數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)管理層,如圖4所示,第四層數(shù)據(jù)管理層,包含基礎數(shù)據(jù)庫,其中測量數(shù)據(jù)是指管溝、電纜和設備的數(shù)據(jù),業(yè)務數(shù)據(jù)是指設施和設備之間關聯(lián)關系,屬性數(shù)據(jù)是指設備的管理屬性;第三層數(shù)據(jù)訪問層;第二層業(yè)務邏輯層,通過數(shù)據(jù)訪問層訪問第四層,包含GIS引擎、AutoCAD引擎和數(shù)據(jù)服務模塊,其中GIS引擎處理GIS數(shù)據(jù),AutoCAD引擎處理繪圖數(shù)據(jù),用數(shù)據(jù)服務模塊來訪問其它數(shù)據(jù);第一層數(shù)據(jù)表現(xiàn)層,通過模塊調(diào)用組件訪問第二層,具體表現(xiàn)形式可以是客戶端應用形式,也可以是Web應用形式。通過該系統(tǒng)模型,實現(xiàn)的功能有:

(1)設施和設備單元的定位數(shù)據(jù)在GIS地圖上的顯示、管理和綜合查詢;

(2)設施和設備單元的業(yè)務邏輯關系在設備樹模塊上的顯示、管理和綜合查詢;

(3)設施和設備單元的電路邏輯關系在CAD模塊上的顯示、管理和綜合查詢;

(4)GIS地圖、設備樹、CAD模塊無縫融合,操作簡便直觀。

圖3 全局核心需求視圖

圖4 地下電纜信息系統(tǒng)模型結(jié)

3 GIS地下電纜信息系統(tǒng)模型應用

基于GIS地下電纜信息系統(tǒng)模型實現(xiàn)對地下電纜信息與地理空間管理以及兩者之間關系的管理。在實際使用過程中,有助于電纜進行故障點的快速輔助查找、開挖事故的有效預防。以下為本系統(tǒng)在實際應用中所體現(xiàn)特點:

(1)高效率和高精度,對電纜井及其設備的查找可以從經(jīng)緯度來衡量,從而提高查找的精度與快速性。而設備樹上的查找可以改善操作性使之簡便,較大得提高工作人員的管理效率;

(2)直觀性,對電纜井及其設備的管理不僅可以從電纜井的剖面界面進行管理查看,同時對于電纜井相關設備可以通過設備照片得到真實的再現(xiàn)查看。

基于GIS的地下電纜信息系統(tǒng)模型的GIS地圖管理界面和電纜井剖面圖管理界面如圖5、6所示,單線圖界面和照片管理界面如圖7、8所示。

圖5 GIS地圖管理界面

圖6 電纜井剖面圖管理界面

圖7 單線圖界面

圖8 照片查看界面

4 結(jié)束語

本文介紹地下電纜管理現(xiàn)狀,指出要對基于GIS城市地下電纜信息系統(tǒng)建模的方法和相關技術(shù)。本文研究基于GIS的地下電纜信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型和全局核心需求視圖,并在此基礎上進一步研究了地下電纜信息系統(tǒng)模型。該系統(tǒng)模型有助于電力管理部門全面掌握地下電纜信息、電纜進行故障點的快速輔助查找、開挖事故的有效預防,這對提升電力管理部門的地下電纜管理技術(shù)具有重要意義。

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