城市供水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

摘 要：針對(duì)城市的不斷建設(shè)，給水管線已經(jīng)非常龐大、密集。采用傳統(tǒng)的手工管理已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)際的需要，必須采取更有效的機(jī)制和方法來(lái)進(jìn)行管理。因此，供水公司開(kāi)始著手實(shí)施給水管線GIS建設(shè)，利用先進(jìn)的GIS技術(shù)建立供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管網(wǎng)和地形、地物的空間存儲(chǔ)，供水管線信息以數(shù)字的形式進(jìn)行獲取、存儲(chǔ)、管理、分析、查詢(xún)、輸出、更新，實(shí)現(xiàn)供水管線數(shù)字化管理、地下管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理，提高城市的管理、運(yùn)營(yíng)效率。

關(guān)鍵詞：GIS；給水管線；數(shù)據(jù)庫(kù)；.NET

Realization of Management Information

System of City Water Supply Network

Zhao Zhankun1，2 Liu Zhenpeng1

（1.He bei Software Institute，Baoding 071000，China；2.Hebei University，Baoding 071000，China）

Abstract：With the continuous development of the city， water supply pipeline is very large， dense. Using the traditional manual management has been unable to meet the actual needs， must take the mechanism and the more effective method for management. Therefore， the company began implementation of city water supply pipeline GIS construction， establishment of information management system of water supply with the advanced GIS technology， network and terrain，the spatial memory by database， water supply pipeline information acquisition，storage， management，analysis，query，output，update to digital form，the realization of digital management，water supply.

Key words：GIS；Water Supply Pipeline；DataBase；.NET

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、城市化步伐的加快以及城市規(guī)模的擴(kuò)大和現(xiàn)代化程度的不斷提高，作為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施的供水管線也越來(lái)越密集和龐雜。城市供水系統(tǒng)是影響城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，與城市的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。

在進(jìn)行城市供水管線規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理工作中，如果沒(méi)有完整準(zhǔn)確的城市供水管線及市政設(shè)施的基礎(chǔ)資料，科學(xué)管理、高效辦公就無(wú)從談起。在當(dāng)今社會(huì)，城市信息化已成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而數(shù)字化又是信息化的基礎(chǔ)，伴隨信息技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，數(shù)字城市的建設(shè)工程也越來(lái)越現(xiàn)實(shí)地走進(jìn)城市發(fā)展建設(shè)的日程中。

近年來(lái)，人們從城市可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，認(rèn)識(shí)到必須采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建立一套集城市供水管線及相關(guān)設(shè)施的資料輸入、編輯、分析、輸出、管理于一體的供水管線及設(shè)施管理系統(tǒng)，為供水管線及設(shè)施的日常規(guī)劃、設(shè)計(jì)施工、統(tǒng)計(jì)分析、發(fā)展預(yù)測(cè)提供可靠的科學(xué)依據(jù)，從而徹底改變傳統(tǒng)的供水管線及設(shè)施管理模式。

城市管理部門(mén)為了加強(qiáng)對(duì)供水管線的信息化管理，決定建立供水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)將利用GIS技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，把城區(qū)全部供水管線及設(shè)施以數(shù)字的形式獲取和存儲(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、編輯、輸出、更新等管理，為城市建設(shè)與發(fā)展提供準(zhǔn)確設(shè)施基礎(chǔ)資料。

2 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

系統(tǒng)采用目前先進(jìn)的、成熟的企業(yè)級(jí)技術(shù)架構(gòu)（.NET），進(jìn)行基于組件和面向服務(wù)的架構(gòu)體系開(kāi)發(fā)，以保證平臺(tái)的先進(jìn)性和適應(yīng)性、可擴(kuò)展性，注重體系架構(gòu)的兼容性和集成性，保護(hù)現(xiàn)有的投資并避免風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)大量工業(yè)實(shí)踐的，技術(shù)成熟，有大量的輔助解決方案供參考與借鑒的企業(yè)級(jí)應(yīng)用技術(shù)，是構(gòu)建電子政務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)的重要基礎(chǔ)。如應(yīng)用門(mén)戶(hù)技術(shù)提供個(gè)性化和適應(yīng)性接口；應(yīng)用工作流技術(shù)實(shí)現(xiàn)電子政務(wù)業(yè)務(wù)處理和規(guī)劃審批；應(yīng)用跨平臺(tái)數(shù)據(jù)、信息交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共事；應(yīng)用全文檢索技術(shù)高效率的獲取所需信息等。

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于Microsoft Visual Studio 2008開(kāi)發(fā)平臺(tái)的C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。

3 開(kāi)發(fā)方法

利用GIS組件接口開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)，完全符合當(dāng)前流行的GIS組件式開(kāi)發(fā)。軟件的組件技術(shù)是新一代GIS的重要基礎(chǔ)，它把GIS的功能適當(dāng)抽象，以組件形式供開(kāi)發(fā)者使用，將會(huì)帶來(lái)許多傳統(tǒng)GIS工具無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。具體表現(xiàn)如下：

3.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境寬松，開(kāi)發(fā)相對(duì)簡(jiǎn)捷

組件的生產(chǎn)建立在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)之上，因此，凡符合標(biāo)準(zhǔn)的組件都可在目前流行的各種開(kāi)發(fā)工具上使用。這樣VB、VC、Delphi、PowerBuilder、Notes、Access等都可直接成為GIS的優(yōu)秀開(kāi)發(fā)工具，它們各自的優(yōu)點(diǎn)都能夠得到充分發(fā)揮。這與傳統(tǒng)GIS專(zhuān)門(mén)性開(kāi)發(fā)環(huán)境相比，是一種質(zhì)的飛躍。由于GIS組件可以直接嵌入MIS開(kāi)發(fā)工具中，對(duì)于廣大開(kāi)發(fā)人員來(lái)講，就可以自由選用他們熟悉的開(kāi)發(fā)工具。而且，GIS組件提供的API形式非常接近MIS工具的模式，開(kāi)發(fā)人員可以像管理數(shù)據(jù)庫(kù)表一樣熟練地管理地圖等空間數(shù)據(jù)，無(wú)須對(duì)開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行特殊的培訓(xùn)。在GIS的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員的素質(zhì)與熟練程度是十分重要的因素。這將使大量的MIS開(kāi)發(fā)人員能夠較快地過(guò)渡到GIS的開(kāi)發(fā)工作中，從而大大加速GIS的發(fā)展。

3.2 系統(tǒng)靈活，緊湊，成本相對(duì)降低

分布式的特性使得可以將基于組件模型的應(yīng)用程序部署到從桌面計(jì)算環(huán)境到功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的不同計(jì)算機(jī)上，網(wǎng)絡(luò)各處都可分配工作，這有利于協(xié)調(diào)性能和減少網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費(fèi)。而且從組件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制來(lái)講，組件對(duì)象通過(guò)多態(tài)性實(shí)現(xiàn)在不同類(lèi)的對(duì)象具有相同接口的情況下，根據(jù)發(fā)送消息表現(xiàn)為不同的功能和行為。在組件模型下，各組件都集中地實(shí)現(xiàn)與自己最緊密相關(guān)的系統(tǒng)功能。組件化的GIS平臺(tái)集中提供空間數(shù)據(jù)管理能力，并且能以靈活的方式與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接。在保證功能的前提下，系統(tǒng)表現(xiàn)得小巧靈活，而其價(jià)格僅是傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)工具的十分之一，甚至更少。這樣，用戶(hù)便能以較好的性能價(jià)格比獲得或開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

3.3 系統(tǒng)易于管理和維護(hù)

組件模型將大型復(fù)雜的軟件工程變?yōu)楹?jiǎn)單、安全的組件工程，它提供了對(duì)組件的一整套管理機(jī)制。由于組件對(duì)象是封裝的，所以組件對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是黑盒，不必關(guān)心其內(nèi)容實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，更不必自己來(lái)提供管理機(jī)制。同時(shí)組件模型使得應(yīng)用程序可以將核心的組件部署在中央服務(wù)器上，而不是分散在用戶(hù)桌面上，這有助于處理各種變化，并縮短解決方案的消耗時(shí)間。

4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在我們對(duì)客戶(hù)提供資料理解的基礎(chǔ)上，我們建議系統(tǒng)的總體框架采用目前IT技術(shù)中流行而較成熟的“N”層結(jié)構(gòu)方案：

整個(gè)系統(tǒng)的邏輯框架如上圖所示，主要可以分為幾個(gè)層次：

⑴表示層：主要包括應(yīng)用系統(tǒng)表現(xiàn)；

⑵應(yīng)用邏輯層：包括業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)（基礎(chǔ)信息管理、管線管理、管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新、管網(wǎng)綜合分析、管網(wǎng)輔助設(shè)計(jì)）、用戶(hù)認(rèn)證訪問(wèn)控制和授權(quán)管理系統(tǒng)，以及以后可能擴(kuò)展的其他應(yīng)用系統(tǒng)；

⑶中間層：主要包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)、工作流引擎等運(yùn)行引擎和二次開(kāi)發(fā)接口等；

⑷數(shù)據(jù)層：主要包括元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、管線專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)等；

⑸硬件操作系統(tǒng)層：主要包括硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)。

同時(shí)，安全子系統(tǒng)和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范將貫穿于系統(tǒng)的所有層次。

“多層結(jié)構(gòu)”是在傳統(tǒng)兩層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，其優(yōu)點(diǎn)主要是：實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)處理。把一個(gè)應(yīng)用程序分布在幾個(gè)機(jī)器上運(yùn)行，可以提供應(yīng)用程序的性能，通過(guò)冗余配置還可以保證不會(huì)因?yàn)榫植抗收蠈?dǎo)致整個(gè)應(yīng)用程序崩潰。

5 系統(tǒng)功能

供水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)將利用物探技術(shù)、測(cè)繪技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，把城市的全部供水管線信息以數(shù)字的形式獲取、存儲(chǔ)、編輯、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析、輸出、發(fā)布，為城市的建設(shè)與發(fā)展提供準(zhǔn)確的供水管線基礎(chǔ)資料。系統(tǒng)以地形圖庫(kù)和供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在這個(gè)基礎(chǔ)之上，建立供水管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)處理功能、基礎(chǔ)管理功能、管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理功能、管網(wǎng)設(shè)施管理功能、管網(wǎng)綜合分析功能、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)接口子系統(tǒng)等。系統(tǒng)功能框架如下：

6 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，突出以矢量數(shù)據(jù)為核心的4D產(chǎn)品，面向工作流程、面向單位業(yè)務(wù)管理的特征要求。整個(gè)系統(tǒng)圍繞供水管網(wǎng)這個(gè)中心，建立一套先進(jìn)的、規(guī)范的、統(tǒng)一的供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)達(dá)到的最終效果：

⑴實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的信息化管理

⑵提高工作效率、增加工作透明度

⑶使信息達(dá)到最大程度的利用和共享

⑷輔助決策

⑸系統(tǒng)提供多種功能接口，達(dá)到多軟件集成方便快捷，實(shí)現(xiàn)軟件的統(tǒng)一整合、功能相輔相成，提高用戶(hù)的辦公效率。

最終，本系統(tǒng)滿(mǎn)足了城市管理部門(mén)對(duì)供水管網(wǎng)管理的需求，提高工作效率和管理水平，將供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)作為整個(gè)信息系統(tǒng)的核心，建立了一套現(xiàn)代化的綜合管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各部門(mén)之間信息的科學(xué)組織、共享和協(xié)作。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李屹奎，李寧.采用科學(xué)方法和新技術(shù)是減少管網(wǎng)水量漏失工作取得突破進(jìn)展的關(guān)鍵.《西南給排水》，2013年第2期.

[2]劉杰.SCADA及RTU在市政供排水的應(yīng)用及展望.《自動(dòng)化博覽》，2013年第2期.

[3]劉書(shū)明，王歡歡，徐鵬，徐速.多目標(biāo)大規(guī)模供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化選址.《清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版》，2013年第1期.

[4]王冰.GPRS技術(shù)在城市供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.《中國(guó)科技縱橫》，2013年第2期.