烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)（GIS）實(shí)踐

步入21世紀(jì)，數(shù)字化、信息化技術(shù)的迅速發(fā)展，推進(jìn)了社會的進(jìn)步。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，加速了城市化的進(jìn)程。作為城市命脈的供水行業(yè)，如何充分利用現(xiàn)代自動化技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為支撐和促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善城市居民的生活質(zhì)量做出貢獻(xiàn)，已做為城市公益性供水行業(yè)亟待研究和落實(shí)的重要課題。

2012年5月25日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、發(fā)改委印發(fā)了《全國城鎮(zhèn)供水設(shè)施改造與建設(shè)“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》（建城[2012]82號），進(jìn)一步明確了城市供水行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展目標(biāo)。

“智慧水務(wù)”，即是在此大背景下，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的、創(chuàng)新的、實(shí)用的技術(shù)提出的。供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)GIS是“智慧水務(wù)”建設(shè)中最最重要的一項(xiàng)。

一、供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)GIS建設(shè)的目的

供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)GIS是烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)信息化建設(shè)的重點(diǎn)，是制水、供水、調(diào)度、供水設(shè)施、DMA分區(qū)漏損控制的整合一體化平臺，并實(shí)現(xiàn)巡檢、維修、維護(hù)、材料庫管等聯(lián)合管理，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：數(shù)字化管理供排水管網(wǎng)資產(chǎn)；動態(tài)管理供排水設(shè)施（新建年代、更換次數(shù)、品牌、養(yǎng)護(hù)記錄、開關(guān)記錄等）、指向任何一個(gè)設(shè)施自動顯示所有信息；準(zhǔn)確詳實(shí)的基礎(chǔ)資料為供水調(diào)度管理、管網(wǎng)模型服務(wù)；集成其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)圖形化監(jiān)控管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；在一張圖的整體展示：圖形化展現(xiàn)收費(fèi)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)、用戶水量、用戶水表信息及位置、繳費(fèi)記錄及欠費(fèi)信息、地下供水設(shè)施固定資產(chǎn)詳細(xì)信息、調(diào)度系統(tǒng)、水庫水源監(jiān)測、DMA分區(qū)、流量計(jì)坐標(biāo)、數(shù)據(jù)分析等。

為供水管網(wǎng)模型、水力計(jì)算提供準(zhǔn)確的管網(wǎng)及附屬設(shè)施信息。

運(yùn)用手持GIS及3G技術(shù)，整合數(shù)據(jù)聯(lián)系通道，實(shí)時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場搶修的全過程監(jiān)管，提高故障搶修的響應(yīng)速度及服務(wù)質(zhì)量。

工單管理。巡檢發(fā)現(xiàn)問題-發(fā)起維修工單-計(jì)時(shí)-維修進(jìn)度-庫房材料管理-完成維修-統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

二、供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)GIS開發(fā)和落地實(shí)施的難點(diǎn)

1、供水行業(yè)傳統(tǒng)的管理方式和信息化管控方式的觀念直接沖突，很多職工，甚至部分領(lǐng)導(dǎo)不能接受這種受監(jiān)控的工作方式。尤其是巡檢和工單的時(shí)間節(jié)點(diǎn)管控不能接受。巡檢業(yè)務(wù)原來是隨意的，現(xiàn)在是軌跡可查、計(jì)劃執(zhí)行、重點(diǎn)監(jiān)控。避免了上班不在崗，在崗不干事的散亂差現(xiàn)象，部分職工甚至提出受不了監(jiān)控，申請調(diào)崗的無理要求。

2、數(shù)字化管網(wǎng)數(shù)據(jù)困難大。地下管網(wǎng)圖紙檔案因?yàn)楣芾聿簧?，丟失嚴(yán)重的占15%；根本就沒有圖紙檔案可查的管線占20%；有圖紙檔案，僅停留在設(shè)計(jì)階段，沒有竣工圖的占15%；供水管線改擴(kuò)建后，沒有變更資料的占10%。所以，底線供水管網(wǎng)需要物探、測繪、普查，花費(fèi)大量人力物力資金。

3、技術(shù)人員短缺。除計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)人員嚴(yán)重缺少外，甚至計(jì)算機(jī)低水平的維護(hù)人員都沒有，GIS系統(tǒng)還要設(shè)計(jì)到給排水專業(yè)人員，業(yè)務(wù)精通熟練的工人。既懂計(jì)算機(jī)又懂給排水的綜合人才更是匱乏，管網(wǎng)模型專業(yè)高端人才只能外聘或者外包。

4、需要多部門協(xié)調(diào)工作。需要信息中心負(fù)責(zé)硬件維護(hù)和軟件開發(fā)，需要各供水公司負(fù)責(zé)轄區(qū)管線梳理核實(shí)，需要生產(chǎn)運(yùn)營部統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，需要集團(tuán)公司黨委重視，最好一把手負(fù)責(zé)。

三、供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)GIS建設(shè)并落地實(shí)施的保障

（一）黨委重視，資金保障。

準(zhǔn)確的供水管網(wǎng)及附屬設(shè)施信息（GIS）是供水調(diào)度、水力模型等業(yè)務(wù)“一張圖”的基礎(chǔ)，是供水行業(yè)精細(xì)化管理的根本，是DMA分區(qū)漏損控制的依據(jù)。2016年開始，烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)投入1200萬元，普查地下管網(wǎng)探測（包括400平方1:500全市地形圖）、測繪，精確的坐標(biāo)、附屬設(shè)施名稱、建設(shè)年代、口徑大小、養(yǎng)護(hù)記錄等等30多項(xiàng)信息。細(xì)化到每個(gè)用戶計(jì)量設(shè)施，共普查1800公里供水灌完及設(shè)施，2400公里排水管線。下一步工作是普查每個(gè)小區(qū)的內(nèi)部管網(wǎng)信息。為生產(chǎn)業(yè)務(wù)信息化提供了最重要好的堅(jiān)實(shí)準(zhǔn)確的信息基礎(chǔ)。

（二）科學(xué)合理的管理制度、和收入掛鉤的績效考核制度保障。

在建設(shè)過程中不但要考慮單一系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)流程，更要保證框架與應(yīng)用系統(tǒng)具有處理復(fù)雜業(yè)務(wù)流程的能力。業(yè)務(wù)流程一定簡潔明了，實(shí)用可落地執(zhí)行，便于量化。合理科學(xué)的流程事半功倍，管理制度和績效考核保障落地實(shí)施，不然會有推脫、敷衍情況。

（三）同心協(xié)力，共同完成。

除核心技術(shù)人員外，需要發(fā)揮集團(tuán)公司全體員工的集體智慧，需要各層管理人員群策群力，通力合作，每一位員工既是“供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)（GIS）”的建設(shè)者，也是使用者和受益者。

四、供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)（GIS）功能

烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)管網(wǎng)綜合管理GIS系統(tǒng)，2016年由上海積成慧集信息技術(shù)有限公司承建。2017年擴(kuò)展到客服中心、大數(shù)據(jù)平臺。

以供水管網(wǎng)管理的日常業(yè)務(wù)為主，以城市基礎(chǔ)電子地圖和供水管網(wǎng)電子數(shù)據(jù)為核心，對區(qū)域內(nèi)的管網(wǎng)和設(shè)備設(shè)施進(jìn)行圖形資料與臺帳資料的管理，實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)設(shè)備的圖形瀏覽、圖形測量、信息查詢、信息統(tǒng)計(jì)、影像疊加、圖形打印、數(shù)據(jù)編輯、設(shè)備設(shè)施管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析等功能。在數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)集成的指導(dǎo)思想下，系統(tǒng)還能夠方便接入或嵌入其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)，成為一個(gè)綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、共享和挖掘，為管網(wǎng)資料管理、管網(wǎng)資料維護(hù)、管網(wǎng)信息查詢、管網(wǎng)信息統(tǒng)計(jì)、管網(wǎng)信息打印等日常工作提供強(qiáng)大工具和可靠依據(jù)。

圖1

圖2

（一）GIS基本功能

系統(tǒng)具有豐富的GIS基本功能，主要包括圖形操作、信息查詢、圖形編輯、數(shù)據(jù)輸出、格式轉(zhuǎn)換等多個(gè)方面，以簡單實(shí)用的操作對工作人員進(jìn)行輔助。（如圖1）。

1、設(shè)備設(shè)施管理

在設(shè)備設(shè)施管理方面，系統(tǒng)提供強(qiáng)大的圖形編輯功能和臺帳管理功能，使用戶能夠方便地進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)備設(shè)施編輯，進(jìn)行位置移動、改變形狀、分割、合并、替換等操作，還可以錄入其屬性信息、運(yùn)行信息、維護(hù)信息等生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)將自動建立管網(wǎng)捕捉關(guān)系和網(wǎng)絡(luò)拓樸關(guān)系，并提供豐富的系統(tǒng)自動檢查工具，方便用戶可對管網(wǎng)連接正確性的檢查，為應(yīng)用系統(tǒng)提供方便。

2、信息統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)提供信息統(tǒng)計(jì)分析功能，方便用戶按自定義條件進(jìn)行綜合管網(wǎng)設(shè)備信息的圖文互查查詢，統(tǒng)計(jì)輸出和分析管理。統(tǒng)計(jì)時(shí)，可分別按區(qū)域（行政區(qū)、站所等）和統(tǒng)計(jì)對象（管線、節(jié)點(diǎn)、設(shè)備）分別統(tǒng)計(jì)。在統(tǒng)計(jì)圖表中，可用鼠標(biāo)控制放大或縮小圖表，調(diào)整顯示效果。（如圖 2）。

3、用戶信息管理

系統(tǒng)通過與帳務(wù)系統(tǒng)、表務(wù)系統(tǒng)的接口，可以獲取接水點(diǎn)上的相關(guān)用戶信息。通過設(shè)置接水點(diǎn)這類虛擬設(shè)備，我們可以建立起管網(wǎng)與用戶一對多的關(guān)系，提供相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析功能，今后還可以用于水量校核等工作中。

4、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)應(yīng)用

通過在電子地圖數(shù)據(jù)上疊加相關(guān)的航空影像數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，可以幫助用戶直觀了解相關(guān)區(qū)域，輔助相關(guān)現(xiàn)場工作。（如圖3）。

5、業(yè)務(wù)信息接入與展示

作為行業(yè)內(nèi)眾多應(yīng)用軟件中的一個(gè)，系統(tǒng)重視與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，建立了GIS系統(tǒng)與管網(wǎng)水力模型系統(tǒng)、管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測SCADA系統(tǒng)、管網(wǎng)漏水監(jiān)測系統(tǒng)、帳務(wù)系統(tǒng)、表務(wù)系統(tǒng)等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。

（二）管網(wǎng)運(yùn)行管理GIS系統(tǒng)

在管網(wǎng)綜合管理GIS系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)疊加分析、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥?shù)據(jù)挖掘分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的管網(wǎng)運(yùn)行管理功能，包括管網(wǎng)拓?fù)浞治?、關(guān)閥方案輔助分析、閥門操作單的生成及優(yōu)化、管網(wǎng)漏水管理、測壓測流管理、測壓曲線圖輔助生成、三維顯示及斷面查詢、事故處理輔助決策等。為管網(wǎng)管理工作提供輔助決策方案，幫助各級工作人員對管網(wǎng)突發(fā)事件做出迅速反應(yīng)。

1、漏水爆管分析

系統(tǒng)可以直觀顯示當(dāng)前畫面上所有漏水、爆管點(diǎn)，并進(jìn)行GIS統(tǒng)計(jì)分析，還可查詢其詳細(xì)信息，幫助用戶快捷地了解漏水、爆管點(diǎn)具體的情況，生成的圖表可以直接打印輸出。（如圖 4）。

圖3

圖4

圖5

2、運(yùn)行管理

針對管網(wǎng)運(yùn)行管理，系統(tǒng)可以由接水閥出發(fā)進(jìn)行下級供水范圍追蹤，分析下級管網(wǎng)上帶有的用戶，快速并自動彈出分析結(jié)果，呈動態(tài)著色。系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ?，為用戶提供監(jiān)視表的水量校核功能。通過設(shè)置采樣點(diǎn)，獲取其流量、壓力等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以輔助繪制管網(wǎng)的等水壓線平面圖，為管網(wǎng)改造和規(guī)劃提供依據(jù)。

當(dāng)某地出現(xiàn)爆管或漏水現(xiàn)象需要進(jìn)行搶修工作時(shí)，系統(tǒng)提供的模擬分析功能可以輔助調(diào)度人員對現(xiàn)場進(jìn)行模擬分析，分析出供停水影響范圍，且分析結(jié)果將快速并詳細(xì)的呈列表形式顯示，為工作人員提供了直觀的方案決策分析資料。同時(shí)系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)出由于關(guān)閉閥門而受影響的用戶，輔助生成斷水通知單。

3、三維顯示及斷面查詢

可以根據(jù)任意管線剖面線，形成管線橫剖面圖或縱剖面圖，及時(shí)了解地下管線的相對位置關(guān)系及走向參數(shù)，同時(shí)可查詢管線及剖點(diǎn)處的屬性信息，便于了解管線在地下的埋深或坡度情況。系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)垂距、投影、連通、預(yù)警等分析功能?？梢詫Χ鄬庸芫€數(shù)據(jù)進(jìn)行橫斷面、縱斷面的查詢。（如圖5）。

（三）管網(wǎng)編輯維護(hù)GIS系統(tǒng)

系統(tǒng)具備完善的圖形編輯功能。建立標(biāo)準(zhǔn)的繪制管線、管件、閘門、消火栓、水表、泵站等圖形庫。圖形符號編輯按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn),能實(shí)現(xiàn)圖層之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（如圖6）。

系統(tǒng)針對自來水行業(yè)特點(diǎn)，提供一系列圖形編輯工具，方便用戶進(jìn)行管網(wǎng)數(shù)據(jù)的編輯和維護(hù)，系統(tǒng)自動建立和維護(hù)管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系。

（四）智能手持終端現(xiàn)場工作中的應(yīng)用

充分發(fā)揮移動計(jì)算技術(shù)與空間信息應(yīng)用的優(yōu)勢，利用智能手持機(jī)為硬件載體，并運(yùn)用先進(jìn)的3G無線通信技術(shù)、便攜式GPS技術(shù)、手持GIS圖形顯示技術(shù)、現(xiàn)場信息采集技術(shù)，為管網(wǎng)管理現(xiàn)場工作提供強(qiáng)大的技術(shù)支持服務(wù)。（如圖7/8）。

圖6

圖7

圖8 GIS系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

以供水管網(wǎng)及附屬設(shè)施詳細(xì)信息為基礎(chǔ)的供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)GIS，集中管理生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、SCADA監(jiān)測系統(tǒng)，整合了源水監(jiān)控、水廠自控、供水管網(wǎng)及附屬設(shè)施管理、營業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)、用戶計(jì)量設(shè)施、DMA分區(qū)及漏損分析、固定資產(chǎn)管理、材料庫房等各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的聯(lián)動效應(yīng)，GIS是“智慧水務(wù)”實(shí)現(xiàn)了供水信息化系統(tǒng)的集成，將供水業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息與空間數(shù)據(jù)信息疊加起來，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)動展示。實(shí)現(xiàn)了不同部門之間數(shù)據(jù)融合、廣泛共享，這種模式不但降低了信息化的建設(shè)成本，避免重復(fù)投資，更重要的是方便了業(yè)務(wù)管理，提高了業(yè)務(wù)處理與決策的科學(xué)性。