基于配電網(wǎng)設(shè)備信息系統(tǒng)的Web GIS技術(shù)改進(jìn)研究

陳耀君，朱群，姚建華，宣建峰，汪銘泉

（國(guó)網(wǎng)浙江電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314000）

電力信息化

基于配電網(wǎng)設(shè)備信息系統(tǒng)的Web GIS技術(shù)改進(jìn)研究

陳耀君，朱群，姚建華，宣建峰，汪銘泉

（國(guó)網(wǎng)浙江電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314000）

針對(duì)目前配電網(wǎng)設(shè)備信息系統(tǒng)特點(diǎn)以及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)人員的應(yīng)用需求，開(kāi)展了基于配電網(wǎng)設(shè)備信息系統(tǒng)的Web GIS技術(shù)改進(jìn)研究。在分析電力GIS平臺(tái)研究應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備信息系統(tǒng)應(yīng)用中存在的不足，對(duì)電力GIS平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的改進(jìn)完善，以期提升配電網(wǎng)設(shè)備信息管理水平，加快智能電網(wǎng)建設(shè)。

Web GIS技術(shù)；配電網(wǎng)設(shè)備；信息系統(tǒng)；地圖API技術(shù)

0 引言

隨著目前電力工業(yè)管理水平的不斷提高，電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量激增，電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化頻繁，智能電網(wǎng)與配電自動(dòng)化建設(shè)的大力實(shí)施要求配電網(wǎng)設(shè)備信息系統(tǒng)具備高效可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力、準(zhǔn)確快速的狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析性能，快速安全的巡視檢修策略，以滿(mǎn)足對(duì)電網(wǎng)“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”的現(xiàn)代化要求[1]。

基于目前GIS（地理信息系統(tǒng)）能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與空間信息的融合，并結(jié)合GIS技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)組織和空間分析功能，可以看出進(jìn)一步加強(qiáng)GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)領(lǐng)域取得更有效的應(yīng)用，可為供電可靠性和電能質(zhì)量的提高提供更有力保證。電力GIS系統(tǒng)將電力企業(yè)的電力設(shè)備、輸變電網(wǎng)絡(luò)、電力用戶(hù)和電力生產(chǎn)管理等核心業(yè)務(wù)連接形成一體化，如何提高運(yùn)行管理和監(jiān)管能力，是擺在配電網(wǎng)工作者面前的又一大挑戰(zhàn)[2]。為此，通過(guò)不斷實(shí)踐創(chuàng)新，使用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)加強(qiáng)電網(wǎng)配套建設(shè)，加強(qiáng)完善電力GIS系統(tǒng)平臺(tái)，提高電力管理水平，是大勢(shì)所趨。

1 電力GIS研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

從早期的電力設(shè)備圖形庫(kù)與電力信息數(shù)據(jù)屬性庫(kù)相互分離的單獨(dú)系統(tǒng)應(yīng)用到中期的自動(dòng)制圖、設(shè)備管理、地理信息系統(tǒng)集成化發(fā)展的綜合地理信息系統(tǒng)，伴隨著空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)和GIS技術(shù)高速發(fā)展，電力GIS已發(fā)展到現(xiàn)有的多信息平臺(tái)系統(tǒng)綜合應(yīng)用[3]。目前發(fā)達(dá)國(guó)家電力企業(yè)的電力GIS平臺(tái)不斷發(fā)展，從電力設(shè)施空間數(shù)據(jù)模型、智能巡檢系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、可視化動(dòng)態(tài)分析乃至電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的各類(lèi)信息，已然使得電力GIS正式成為電力信息管理系統(tǒng)與決策支持平臺(tái)，這無(wú)疑在提升自身競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，使得管理水平、服務(wù)水平邁向新臺(tái)階。因此現(xiàn)代電力GIS應(yīng)用的目標(biāo)是通過(guò)電力企業(yè)相關(guān)部門(mén)集中管理，精簡(jiǎn)冗雜部門(mén)，提高工作效率；采用精確制圖和網(wǎng)絡(luò)管理電力設(shè)備，減少運(yùn)維成本；完善故障監(jiān)測(cè)機(jī)制，以快速反應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施降低電力故障帶來(lái)的損失；構(gòu)建數(shù)據(jù)共享環(huán)境，提供開(kāi)放的接口，實(shí)現(xiàn)與其他電力信息管理系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接[1]。

我國(guó)電力GIS發(fā)展起步較晚，通過(guò)十幾年的不斷改革創(chuàng)新和總結(jié)實(shí)踐，建立了電力GIS建設(shè)新模式，各個(gè)電力公司形成了各自相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。其中較為突出的是國(guó)家電網(wǎng)公司施行的SG186工程、智能電網(wǎng)建設(shè)及“三集五大”建設(shè)。在“三集五大”建設(shè)的不斷推進(jìn)中，公司信息化建設(shè)不斷創(chuàng)新和完善，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展使得信息化建設(shè)推向新高潮，電力GIS的研究和應(yīng)用也愈發(fā)深入。

1.2 存在的不足

在國(guó)家電網(wǎng)信息化建設(shè)過(guò)程中，電力GIS雖可滿(mǎn)足大部分電力應(yīng)用的需求，但某些實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域還是存在一些不足之處：

（1）可視化動(dòng)態(tài)分析能力弱。傳統(tǒng)GIS側(cè)重于地圖的可視化顯示，以及電力設(shè)備的空間位置信息，數(shù)據(jù)信息與圖形庫(kù)分離關(guān)聯(lián)性較差，并將電力設(shè)備抽象成點(diǎn)、線(xiàn)、面的方式，分層管理地圖圖層數(shù)據(jù)，但對(duì)于調(diào)度管理人員而言，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)更新并在圖形上表現(xiàn)出來(lái)更為實(shí)用有效，同時(shí)對(duì)于決策管理者而言，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測(cè)預(yù)警，電力設(shè)備之間的拓?fù)潢P(guān)系也是重要一環(huán)。

（2）系統(tǒng)維護(hù)成本高。傳統(tǒng)GIS采用以C/S（客戶(hù)端/服務(wù)器）模式的桌面系統(tǒng)進(jìn)行管理，這種配置方式對(duì)客戶(hù)機(jī)要求很高，需要專(zhuān)門(mén)維護(hù)且不能跨平臺(tái)使用，這會(huì)產(chǎn)生很高的運(yùn)行維護(hù)成本。

（3）擴(kuò)展能力差。傳統(tǒng)GIS在新功能開(kāi)發(fā)方面靈活性較差，可擴(kuò)展性和二次開(kāi)發(fā)能力不足，無(wú)法滿(mǎn)足二次開(kāi)發(fā)延長(zhǎng)生命周期的需要。

（4）巡檢效率低。目前巡檢受過(guò)多人為因素的影響，并且人工錄入數(shù)據(jù)量大，在手工錄入過(guò)程中容易出錯(cuò)，同時(shí)對(duì)于工作人員是否巡視到位無(wú)法進(jìn)行有效的管理，巡視質(zhì)量無(wú)法得到控制，線(xiàn)路的安全狀況也得不到保證，其跨平臺(tái)性和平臺(tái)獨(dú)立性較弱，在線(xiàn)實(shí)時(shí)定位顯示能力差，制約著智能巡檢水平的發(fā)展。

2 基于Web GIS技術(shù)的改進(jìn)創(chuàng)新

2.1 地圖API技術(shù)及二次開(kāi)發(fā)

隨著目前計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷革新為電力工業(yè)管理水平提供了大力的技術(shù)支持，Web地圖服務(wù)作為一種基礎(chǔ)服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生，目前以Google、百度等傳統(tǒng)搜索引擎的產(chǎn)品為主流，Web地圖服務(wù)為開(kāi)發(fā)者免費(fèi)提供了一套功能強(qiáng)大、可操作性強(qiáng)的應(yīng)用接口，滿(mǎn)足地圖應(yīng)用開(kāi)發(fā)的需求和二次開(kāi)發(fā)，應(yīng)用程序編程接口API（Application Programming Interface）可在Web GIS開(kāi)發(fā)中得以使用。

基于地圖的二次開(kāi)發(fā)，主要是指調(diào)用地圖服務(wù)商提供的API開(kāi)發(fā)各種基于Web地圖服務(wù)的應(yīng)用。在現(xiàn)有電力GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)用地圖服務(wù)商提供的開(kāi)源代碼進(jìn)行API編程。當(dāng)前主流的地圖服務(wù)API有Google Map API，51 Map API，MapbarAPI，Virtual Earth API等，開(kāi)發(fā)人員通過(guò)向地圖服務(wù)商申請(qǐng)免費(fèi)二次開(kāi)發(fā)服務(wù)，就可以調(diào)用地圖服務(wù)網(wǎng)站中的數(shù)據(jù)庫(kù)信息和現(xiàn)成基本功能（如導(dǎo)航、定位、查找等）。開(kāi)發(fā)人員利用JavaScript的形式將地圖嵌入網(wǎng)頁(yè)中，同時(shí)API提供了大量工具并通過(guò)各種服務(wù)向地圖添加內(nèi)容，簡(jiǎn)單快速地輔助用戶(hù)創(chuàng)建自己的地圖應(yīng)用。

圖1 地圖API技術(shù)工作原理

圖1 為地圖服務(wù)API的工作原理圖，基于地圖API的應(yīng)用服務(wù)器和地圖服務(wù)器進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)的提供和處理等服務(wù)，客戶(hù)端應(yīng)用請(qǐng)求可以采取XML的表達(dá)方式傳遞，開(kāi)發(fā)者使用Java Script腳本語(yǔ)言即可調(diào)用服務(wù)，將地圖API提供的服務(wù)內(nèi)容嵌入至自己的網(wǎng)頁(yè)中[3]。

2.2 B/S與C/S混合架構(gòu)開(kāi)發(fā)技術(shù)

目前基于配電網(wǎng)信息設(shè)備系統(tǒng)的客戶(hù)端開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，研究較多的為以下2種方式：C/S方式（客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器）和B/S方式（瀏覽器/服務(wù)器）[4]。相比于C/S模型采用的二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模型則采用的是三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系，它是由瀏覽器、中間層、服務(wù)器組成。在基于Web地圖服務(wù)的配電網(wǎng)設(shè)備信息管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了最大限度滿(mǎn)足決策管理者、調(diào)度管理人員以及巡檢人員的不同需求，同時(shí)充分利用客戶(hù)端資源，緩解網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力，提出采用B/S與C/ S混合架構(gòu)開(kāi)發(fā)技術(shù)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

C/S方式主要使用在桌面客戶(hù)端用戶(hù)與數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行通信，以其較好的交互性和快速數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析維護(hù)處理。在處理信息量大、表現(xiàn)形式多樣的地理空間數(shù)據(jù)時(shí)需要建立C/ S雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，以瀏覽器和服務(wù)器雙層交互來(lái)緩解用戶(hù)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力，充分利用客戶(hù)端資源。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)框架如圖3所示。

圖3 C/S雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系

由于客戶(hù)端維護(hù)成本高，基于Web GIS輕量化理念，C/S方式可只應(yīng)用于數(shù)據(jù)維護(hù)部門(mén)和規(guī)劃科室，普通客戶(hù)無(wú)需配置客戶(hù)端。

B/S方式主要針對(duì)其他直接與中間服務(wù)器相連接的用戶(hù)，其主要目的是進(jìn)行查詢(xún)?yōu)g覽數(shù)據(jù)和歷史記錄等信息，設(shè)計(jì)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系如圖4所示。

圖4 B/S三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系

B/S方式主要由服務(wù)器、中間層、瀏覽器構(gòu)成，是專(zhuān)門(mén)為Web應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，與C/S方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）零維護(hù)客戶(hù)端。B/S三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系通過(guò)瀏覽器與服務(wù)器連接即可完成業(yè)務(wù)處理，無(wú)需利用客戶(hù)端，直接在中間服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，減少了客戶(hù)端的維護(hù)工作量。

（2）強(qiáng)擴(kuò)展性。B/S三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方式，以封裝形式在服務(wù)器上進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和服務(wù)，在寬帶能力和服務(wù)器處理速度允許的情況下，可任意擴(kuò)展客戶(hù)端數(shù)量。針對(duì)某些業(yè)務(wù)改進(jìn)和功能升級(jí)操作，由于三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)庫(kù)和用戶(hù)交互分離設(shè)計(jì)，只需用戶(hù)將中間層服務(wù)器的相關(guān)控件或組件修改即可改變某個(gè)業(yè)務(wù)邏輯。同時(shí)，以中間層服務(wù)器為橋梁間接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的遷移、置換、升級(jí)，不依賴(lài)客戶(hù)端的處理方式。

（3）資源利用率高。B/S三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)便于資源共享，資源利用率高。如進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，用戶(hù)操作客戶(hù)端與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接都會(huì)涉及數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接操作，而每次釋放后都會(huì)產(chǎn)生大量的重復(fù)操作，這會(huì)大量占用服務(wù)器處理資源，因此在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接緩沖池，通過(guò)識(shí)別應(yīng)用調(diào)用已有鏈接，提供資源利用效率。

3 改進(jìn)的優(yōu)勢(shì)價(jià)值

從目前電力GIS平臺(tái)的現(xiàn)狀出發(fā)，利用Web GIS技術(shù)對(duì)電力GIS平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的改進(jìn)創(chuàng)新研究，得到了以下改進(jìn)的優(yōu)勢(shì)價(jià)值：

（1）寬泛的訪(fǎng)問(wèn)范圍：基于Web服務(wù)的電力GIS是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，注重?cái)?shù)據(jù)共享，在接入互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境中都可以訪(fǎng)問(wèn)和管理地理信息數(shù)據(jù)，這大大提升了智能巡檢人員和數(shù)據(jù)維護(hù)人員的效率。

（2）界面友好，易于操作：以Web瀏覽器或者移動(dòng)終端APP作為客戶(hù)端，避免了復(fù)雜的定制客戶(hù)端，類(lèi)比手機(jī)APP交互性設(shè)計(jì)，根據(jù)需求自主選擇功能，借助圖形化界面，直觀形象，便于一般用戶(hù)操作使用。

（3）平臺(tái)的開(kāi)放性：Web GIS技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)運(yùn)行，用戶(hù)沖破了原有GIS系統(tǒng)的平臺(tái)限制，拓展了GIS成為公共服務(wù)系統(tǒng)，提高了地理數(shù)據(jù)共享程度，極大地拓展了GIS系統(tǒng)的開(kāi)放性和共享性，也顯著增強(qiáng)了基層檢修運(yùn)行人員運(yùn)維效率。

[1]郝宇星．基于地圖服務(wù)的配電網(wǎng)設(shè)備信息檢索系統(tǒng)的研究[D]．北京：華北電力大學(xué)，2014．

[2]高捷，何斌棋，陳光．基于Android平臺(tái)的移動(dòng)GIS輸配電線(xiàn)路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012，16（3）:21－24．

[3]LIM Y J，PARK J S，SHIN S W，et al．MOBILE WEB MAP SERVICE SYSTEM AND TERMINAL PROVIDING MOBILE WEB MAP SERVICE[J]．U．S．Patent Application，2011（12）:327，748．

[4]張大鵬，張錦，郭敏泰，等．開(kāi)源Web GIS軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)和方法研究[J]．測(cè)繪科學(xué)，2011，36（5）:193－196．

（本文編輯：陸瑩）

Improvement Research of Web GIS Technology Based on Power Equipment Information System in Distribution Network

CHEN Yaojun，ZHU Qun，YAO Jianhua，XUAN Jianfeng，WANG Mingquan
（State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314000，China）

Based on the characteristics of the power equipment information system in distribution network and the application requirements of the production operation personnel，the improvement research of Web GIS technology based on the power equipment information system in distribution network is conducted.Through analysis on current situation of electric power GIS platform research and application，electric power GIS platform is improved by secondary development in accordance to the shortage in application of equipment information system in distribution network，which is helpful to enhance distribution equipment information management level and accelerate the construction of smart gird.

Web GIS technology；power equipment in distribution network；information system；map API technology

TM769

：B

：1007-1881（2016）03-0057-04

2015-10-16

陳耀君（1990），男，工程師，主要從事配電運(yùn)維、配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)等方面的研究工作。