城市燃?xì)釭IS信息化建設(shè)思路探究

鄭州華潤(rùn)燃?xì)夤煞萦邢薰?程 龍

北京靈圖軟件技術(shù)有限公司 趙立東

1.行業(yè)背景與建設(shè)目標(biāo)

1.1 行業(yè)背景

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)是縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)，燃?xì)馄髽I(yè)通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)將燃?xì)鈴臍庠摧斔偷接脩?hù)，燃?xì)庑袠I(yè)關(guān)系著千家萬(wàn)戶(hù)的生活，關(guān)系著各行各業(yè)的正常運(yùn)作，其重要性不言自喻。然而，當(dāng)前城市燃?xì)馄髽I(yè)的管網(wǎng)管理信息化程度普遍不高，管線(xiàn)資料通過(guò)圖紙資料或者CAD等方式進(jìn)行保存，這種檔案式的管理方式導(dǎo)致數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)與分析速度慢，共享應(yīng)用不方便。由于缺乏信息化的管理工具，導(dǎo)致事故隱患管理和事故處理能力薄弱。在運(yùn)營(yíng)方面也無(wú)法掌握燃?xì)夤芫€(xiàn)巡檢人員的到位情況、搶修車(chē)輛分布及現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)分布情況等。

地理信息系統(tǒng)是一種十分重要的空間信息系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述。而城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的空間分布特征，通過(guò)應(yīng)用GIS技術(shù)，可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)夤芫€(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。

1.2 GIS信息化建設(shè)目標(biāo)

燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS信息化是以燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，通過(guò)建立數(shù)據(jù)更新機(jī)制，并集成調(diào)度、熱線(xiàn)、客服、巡檢等信息，為燃?xì)夤芫W(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、評(píng)估提供可靠的依據(jù)和服務(wù)，提高燃?xì)夤芫W(wǎng)業(yè)務(wù)管理水平和流轉(zhuǎn)效率。燃?xì)夤芫€(xiàn)GIS信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括：

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)夤芫€(xiàn)及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中管理和統(tǒng)一應(yīng)用；

（2）建立燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)更新體制；

（3）實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫€(xiàn)運(yùn)維的信息化管理；

（4）通過(guò)GIS綜合管理平臺(tái)的建設(shè)，打通相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)。

2.燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS信息化解決思路

燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS信息化是將管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并建立關(guān)聯(lián)，形成燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)及管網(wǎng)業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)的集中管理和統(tǒng)一應(yīng)用，并通過(guò)建立燃?xì)夤芫€(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，保證管線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)勢(shì)性。根據(jù)不同業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求，可選擇客戶(hù)端/服務(wù)器（C/S）、瀏覽器/服務(wù)器（B/S）、移動(dòng)設(shè)備/服務(wù)器（M/S） 三種運(yùn)行體系結(jié)構(gòu)。

3.燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)處理建庫(kù)與更新

燃?xì)馄髽I(yè)GIS信息化最核心問(wèn)題就是數(shù)據(jù)問(wèn)題，包括管網(wǎng)數(shù)據(jù)、城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)等。而燃?xì)釭IS系統(tǒng)的生命力在于數(shù)據(jù)的持續(xù)更新。因此燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)處理建庫(kù)與更新可以說(shuō)是GIS系統(tǒng)建設(shè)的成敗所在。

3.1 燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)源分析

由于各種原因，目前很多企業(yè)是通過(guò)設(shè)計(jì)圖、竣工圖或者示意圖進(jìn)行管理。十年以前的資料大多為紙質(zhì)，近十年的資料多為AUTOCAD格式的電子版。針對(duì)缺失數(shù)據(jù)的部分可以通過(guò)物探的方式來(lái)獲取，而對(duì)現(xiàn)有的CAD數(shù)據(jù)可以通過(guò)轉(zhuǎn)換的方式來(lái)獲取。

城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)是燃?xì)釭IS系統(tǒng)的重要組成部分，燃?xì)夤芫W(wǎng)的分布需要城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)作為背景，方可進(jìn)行精細(xì)化管理。

燃?xì)夤芫€(xiàn)的業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)包括設(shè)施設(shè)備信息、燃?xì)庥脩?hù)信息、歷史事故處理、scada歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及巡線(xiàn)記錄表格等數(shù)據(jù)。

3.2 管網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

管網(wǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的步驟包括已有數(shù)據(jù)的分析梳理、缺失數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集、數(shù)據(jù)整理和檢查、數(shù)據(jù)入庫(kù)等。

已有數(shù)據(jù)的分析梳理主要是分析現(xiàn)有的有價(jià)值的管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)。并對(duì)有價(jià)值的數(shù)據(jù)可進(jìn)行整理、轉(zhuǎn)換、入庫(kù)等。

對(duì)缺失的或不準(zhǔn)確、不完整的管網(wǎng)數(shù)據(jù)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充采集或核實(shí)的方式來(lái)獲取確認(rèn)。對(duì)于燃?xì)夤芫W(wǎng)及地下設(shè)施的測(cè)量，主要是測(cè)量燃?xì)夤芫W(wǎng)及地下設(shè)施的的平面位置、高程和相關(guān)屬性，可采用高精度的GPS設(shè)備和地下管線(xiàn)探測(cè)儀結(jié)合的方式進(jìn)行測(cè)量。

3.3 燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

燃?xì)夤芫€(xiàn)數(shù)據(jù)建庫(kù)后，需將所有的燃?xì)獾乩硇畔凑諏?shí)際地物點(diǎn)、線(xiàn)、面的空間幾何特征、地物的屬性以及地物之間的關(guān)系等進(jìn)行分層管理，并建立燃?xì)夤芫W(wǎng)空間要素分層與單元?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn)。同時(shí)為了統(tǒng)一規(guī)范各個(gè)管網(wǎng)圖層的屬性結(jié)構(gòu)，需制定燃?xì)夤芫W(wǎng)屬性結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

除了上面的最基本的標(biāo)準(zhǔn)外，此外還需要制定燃?xì)夤芫€(xiàn)測(cè)量及竣工測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、燃?xì)夤芫€(xiàn)圖編繪技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、燃?xì)夤芫€(xiàn)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、燃?xì)夤芫€(xiàn)探測(cè)工程監(jiān)理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

3.4 燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)建庫(kù)

燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)是GIS信息系統(tǒng)對(duì)外服務(wù)的基礎(chǔ)。通過(guò)收集整理、加工整合燃?xì)飧黝?lèi)地理空間信息資源，建立一個(gè)統(tǒng)一的燃?xì)夤芫W(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)及燃?xì)夤芫W(wǎng)業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)的集中管理和統(tǒng)一應(yīng)用。在進(jìn)行管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理建庫(kù)過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管網(wǎng)數(shù)據(jù)的圖幅拼接、編碼分類(lèi)、分層、屬性賦值，質(zhì)檢入庫(kù)等步驟，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)的無(wú)縫分層管理。

3.5 燃?xì)夤芫W(wǎng)的更新

如果燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不進(jìn)行更新和維護(hù)，隨著時(shí)間的推移，所有的數(shù)據(jù)將成為過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就會(huì)失去它應(yīng)有的功能和作用，因此必須要建立燃?xì)夤芫W(wǎng)更新機(jī)制：

技術(shù)范疇方面，燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS管理工具中要有管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)竣工測(cè)量資料的添加，管網(wǎng)數(shù)據(jù)的添加、修改、刪除、數(shù)據(jù)監(jiān)理等，在更新過(guò)程中要能建立圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的同步更新、點(diǎn)線(xiàn)數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)等。

業(yè)務(wù)范疇方面，要建立嚴(yán)格的管網(wǎng)動(dòng)態(tài)更新制度，要求相關(guān)單位及時(shí)提供完整的竣工資料以及日常運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，以此作為更新、維護(hù)燃?xì)夤芫€(xiàn)數(shù)據(jù)的重要措施。數(shù)據(jù)更新由一個(gè)部門(mén)或科室統(tǒng)一管理，責(zé)任落實(shí)到職能部門(mén)和工作崗位，通過(guò)專(zhuān)職維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和安全。

4.燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)構(gòu)建以管理服務(wù)為中心，快速提供真實(shí)準(zhǔn)確的燃?xì)夤芫W(wǎng)信息，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)更新、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故應(yīng)急搶修、管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)巡檢、管網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、三維分析等功能。根據(jù)不同業(yè)務(wù)特點(diǎn)和用戶(hù)需求，可以選擇不同的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)于簡(jiǎn)單查詢(xún)類(lèi)的用戶(hù)，可以采用B/S結(jié)構(gòu)；對(duì)于管線(xiàn)巡檢業(yè)務(wù)可采用M/S結(jié)構(gòu)；而對(duì)于編輯類(lèi)用戶(hù)或者綜合管理類(lèi)用戶(hù)可采用C/S體系結(jié)構(gòu)。雖然體系結(jié)構(gòu)不同，但燃?xì)夤芫€(xiàn)常見(jiàn)的應(yīng)用功能卻是相似的，常見(jiàn)的功能應(yīng)用如下：

4.1 瀏覽定位

通過(guò)平移、縮放、全圖等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)圖的自由瀏覽。通過(guò)輸入地名和道路名稱(chēng)等可以快速定位到相應(yīng)的地方。

4.2 查詢(xún)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)圖形查詢(xún)?cè)O(shè)施的屬性信息，也可以根據(jù)設(shè)施的屬性定位設(shè)施的空間位置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指定范圍內(nèi)管線(xiàn)的埋深、材質(zhì)、管徑、埋設(shè)年代等各種屬性的快速查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)。

4.3 制圖打印

實(shí)現(xiàn)對(duì)管線(xiàn)特征點(diǎn)的標(biāo)注、管線(xiàn)屬性的扯旗標(biāo)注等，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)圖廓的定制。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)指定區(qū)域、某條街道范圍管線(xiàn)圖的打印。

4.4 應(yīng)急搶修

當(dāng)城市內(nèi)某段燃?xì)夤芫€(xiàn)發(fā)生爆管事故時(shí)，可以在地圖上快速搜索到需要關(guān)閉的閥門(mén)，彈出關(guān)閥分析結(jié)果，列出需關(guān)閥門(mén)的基本信息（口徑、閥頭、關(guān)閥圈數(shù)、當(dāng)前狀態(tài)等）。并能自動(dòng)生成輔助決策報(bào)告，其內(nèi)容包括故障點(diǎn)位置、管段、影響的閥門(mén)及其栓點(diǎn)圖、最近的消火栓、影響到的調(diào)壓箱、樓棟、及相應(yīng)的用戶(hù)資料等，為搶修提供快速、準(zhǔn)確的輔助決策信息。

4.5 格式轉(zhuǎn)換

利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能模塊實(shí)現(xiàn)不同格式空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。

4.6 管網(wǎng)分析

管網(wǎng)分析模塊是由燃?xì)夤芫W(wǎng)業(yè)務(wù)相關(guān)的分析功能組合而成。管網(wǎng)分析是GIS軟件中最重要的的一部分，它直接影響到系統(tǒng)的使用效果，管網(wǎng)分析包含的內(nèi)容有：斷面分析、覆土深度分析、連通性分析、凈距分析、緩沖區(qū)分析、最短路徑分析、燃?xì)庑孤┓治龅取?/p>

4.7 管網(wǎng)巡檢

燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢管理系統(tǒng)由管理中心端和巡檢終端組成?？梢詾槿?xì)夤芫€(xiàn)、門(mén)站、閥門(mén)、調(diào)壓站、儲(chǔ)配站等燃?xì)庠O(shè)施的巡檢管理工作提供科學(xué)的手段，對(duì)巡檢工作進(jìn)行綜合評(píng)估，并自動(dòng)形成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)表，管理者在辦公室即可隨時(shí)了解巡檢到位情況。燃?xì)夤芫W(wǎng)移動(dòng)終端為客戶(hù)解決業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可視化管理、外業(yè)工作人員或車(chē)輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控、外業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)信息及時(shí)上報(bào)、突發(fā)事件的有效指揮處理等。

4.8 編輯更新

編輯更新功能供數(shù)據(jù)編輯人員使用，可將竣工測(cè)量數(shù)據(jù)、外業(yè)探測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)編輯更新功能導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可進(jìn)行拓?fù)溥B接檢查、字段值重復(fù)檢查、孤立管點(diǎn)檢查等，檢查后的數(shù)據(jù)可以直接成網(wǎng)進(jìn)入系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)管線(xiàn)空間信息和屬性信息的同步錄入及管線(xiàn)數(shù)據(jù)和管點(diǎn)數(shù)據(jù)的拓?fù)湟恢滦?，支持成批?shù)據(jù)的快速錄入等。

4.9 集成共享拓展

能夠以符合SOA架構(gòu)的API為企業(yè)其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供管網(wǎng)地理數(shù)據(jù)。通過(guò)開(kāi)放的系統(tǒng)接口和服務(wù)，與工程管理、管網(wǎng)維修養(yǎng)護(hù)、管網(wǎng)巡檢、場(chǎng)站管理、SCADA調(diào)度、氣量管理、營(yíng)業(yè)收費(fèi)、客戶(hù)熱線(xiàn)、呼叫中心、業(yè)務(wù)報(bào)裝等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，將海量復(fù)雜的燃?xì)庀到y(tǒng)資產(chǎn)及動(dòng)態(tài)運(yùn)營(yíng)信息利用地圖實(shí)現(xiàn)直觀的可視化表達(dá)，為燃?xì)馄髽I(yè)日常監(jiān)管、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和領(lǐng)導(dǎo)決策提供綜合性信息服務(wù)。

4.9.1 SCADA系統(tǒng)集成

GIS系統(tǒng)需要SCADA系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行氣體流向分析及壓力負(fù)荷分析等，輔助燃?xì)廨斉涞恼{(diào)度。SCADA系統(tǒng)需讀取GIS系統(tǒng)中的城市基礎(chǔ)地圖及管網(wǎng)圖數(shù)據(jù)，作為其運(yùn)行的背景。

4.9.2 客戶(hù)管理系統(tǒng)集成

通過(guò)GIS系統(tǒng)和客戶(hù)管理信息系統(tǒng)集成，GIS系統(tǒng)可以提供客戶(hù)管理系統(tǒng)在故障（爆管和停氣）分析后的影響客戶(hù)數(shù)據(jù)。呼叫中心可以快速定位客戶(hù)的地理位置，提供基于地理信息的后續(xù)調(diào)度和服務(wù)。

4.9.3 與城建檔案館系統(tǒng)的集成

系統(tǒng)會(huì)將每次編輯更新的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)示，以數(shù)據(jù)增量的方式，將更新部分提交給城建檔案館，保證城建檔案館燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)的同步更新。

4.9.4 水力計(jì)算模擬分析

建立水力計(jì)算模型，配合SCADA系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)計(jì)量，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨斉渚W(wǎng)的模擬分析。提供了空間地理數(shù)據(jù)插值的算法，完成燃?xì)獾葔壕€(xiàn)計(jì)算等。

4.9.5 資產(chǎn)管理集成

實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)施資產(chǎn)運(yùn)行狀況、資產(chǎn)凈值的可視化、形象化的管理，按照工程信息并關(guān)聯(lián)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在地圖上顯示各個(gè)工程下的不同類(lèi)別的設(shè)備數(shù)量，其中管材和閥門(mén)數(shù)量按照材質(zhì)和口徑等分組統(tǒng)計(jì)。