基于GIS的地下電纜及通道管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

國(guó)家電網(wǎng)浙江余姚市供電有限公司 譚文兵

余姚市宏宇輸變電工程有限公司 蒲 文 鮑旭峰

針對(duì)當(dāng)前城市地下電力電纜存在的數(shù)據(jù)資料不完整，更新不及時(shí)等問題，提出了基于地理信息系統(tǒng)（GIS）、移動(dòng)應(yīng)用等技術(shù)的電纜及通道的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。系統(tǒng)包括移動(dòng)應(yīng)用端和電纜GIS圖形客戶端，可實(shí)現(xiàn)電纜數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)普查錄入、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備查詢、普查結(jié)果的導(dǎo)入和電網(wǎng)圖形的維護(hù)。本系統(tǒng)在浙江余姚供電有限公司得到應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的應(yīng)用效果。

引言：隨著城市建設(shè)的加快，配電網(wǎng)中電纜的比例也是逐年上升，城市電纜化率超過50%，有的甚至達(dá)到75%以上。由于電力電纜是隱蔽工程，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)顯得非常重要，然而當(dāng)前對(duì)這方面的管理還比較落后，資料殘缺，更新不及時(shí)，查找不便，與現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重不符；另外配網(wǎng)的運(yùn)檢業(yè)務(wù)也從架空線模式轉(zhuǎn)為以電纜為主的模式，許多管理方法和措施沒有及時(shí)跟進(jìn)，極大地影響了電纜搶修及施工管理。國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)了PMS2.0系統(tǒng)，其中包括了電網(wǎng)資源管理的GIS部分，提供了電網(wǎng)圖形和電網(wǎng)拓?fù)涞墓芾?，但離專業(yè)的地下電纜管理需求還有比較大的差距。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司“三集五大”體系建設(shè)的不斷推進(jìn)及供電服務(wù)“十項(xiàng)承諾”的要求，對(duì)地下電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行和檢修提出了更明確的要求，改變傳統(tǒng)的地下電網(wǎng)數(shù)據(jù)的管理方式和普查資料不全、位置不明的地下電纜的工作已迫在眉睫。因此有必要建設(shè)一套地下電纜及通道的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以提高電纜管理的效率和效益。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）需求分析

電纜及通道是電網(wǎng)的重要組織部分，是電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)檢等業(yè)務(wù)部門的工作重點(diǎn)之一。城市電網(wǎng)的趨勢(shì)是電纜化，電纜的比重會(huì)逐步提高。電纜及通道的運(yùn)檢維護(hù)成為安全供電、可靠供電的關(guān)鍵之一。電纜及通道屬于地下隱蔽工程，相比地面的架空線路，其日常運(yùn)檢有很大的難度。由于電纜敷設(shè)時(shí)間久、電網(wǎng)改造頻繁、信息化水平低等各種原因，導(dǎo)致地下電纜的數(shù)據(jù)資料缺失、不完整、更新不及時(shí)等問題，給運(yùn)檢、調(diào)度、搶修、巡檢、電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)改造等業(yè)務(wù)造成很大的困擾。在電纜及通道的管理上，迫切的需求主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1、已有電纜資料的數(shù)字化錄入。需要對(duì)已有的紙質(zhì)竣工圖、CAD設(shè)計(jì)圖等錄入到專用的電纜數(shù)據(jù)庫中，以供共享使用；

2、對(duì)已有電纜圖形數(shù)據(jù)的進(jìn)行校驗(yàn)核查，校對(duì)位置、拓?fù)溥B接關(guān)系，確保電子數(shù)據(jù)與實(shí)際情況相符；

3、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電纜設(shè)備及通道設(shè)施進(jìn)行精確、全面的普查，把它們的位置、基本屬性、拓?fù)潢P(guān)系等數(shù)據(jù)錄入到電纜管理系統(tǒng)；

4、在搶修、巡檢過程中，能快捷方便的查詢、定位到電纜設(shè)備、電纜井，查看電纜井的內(nèi)部穿孔、盤余情況；

5、提高電纜及通道數(shù)據(jù)的共享程度，為運(yùn)檢、調(diào)度、規(guī)劃、工程等業(yè)務(wù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的電纜數(shù)據(jù)。

（二）數(shù)據(jù)模型

地下電纜及通道涉及到大量的設(shè)備設(shè)施，種類多，數(shù)量大，形態(tài)各異，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。模型設(shè)計(jì)上要考慮設(shè)備設(shè)施對(duì)象的幾何類型、拓?fù)溥B接定義、屬性字段、是否有內(nèi)部圖等方面。

電纜、電纜井、電纜溝對(duì)象的圖形如圖1。

圖1 電纜、電纜井、電纜溝對(duì)象

電纜井展開圖如圖2。

圖2 電纜井展開圖

（三）系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件架構(gòu)上采用多層架構(gòu)，分別為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層。分層設(shè)計(jì)有利于功能分離，降低模塊之間的耦合度，利于開發(fā)和后期維護(hù)。軟件架構(gòu)如圖3。

圖3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)層上，包括基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)、電纜及通道的圖形數(shù)據(jù)、臺(tái)賬數(shù)據(jù)、拓?fù)鋽?shù)據(jù)，以及圖元、配置數(shù)據(jù)等元數(shù)據(jù)；服務(wù)層上，包括圖形引擎服務(wù)、Web服務(wù)和統(tǒng)計(jì)查詢服務(wù)等；應(yīng)用層上，包括C/S的圖形編輯維護(hù)客戶端，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)普查、巡檢的移動(dòng)應(yīng)用App。

硬件架構(gòu)上，主要設(shè)備包括服務(wù)器、客戶端、移動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備與服務(wù)器的通信采用VPN專網(wǎng)接入的方式。硬件架構(gòu)如圖4。

圖4 系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖

（四）服務(wù)端設(shè)計(jì)

服務(wù)端主要提供四個(gè)方面的服務(wù)，服務(wù)和功能分別如表1。

表1

（五）客戶端設(shè)計(jì)

C/S客戶端電纜及通道數(shù)據(jù)維護(hù)的工具主要提供電纜及通道對(duì)象的數(shù)據(jù)錄入編輯、維護(hù)功能。主要功能如表2。

電纜數(shù)據(jù)管理的重點(diǎn)功能是電纜線路普查結(jié)果數(shù)據(jù)的自動(dòng)導(dǎo)入成圖、圖形繪制以及電纜井展開圖管理。

（六）移動(dòng)應(yīng)用端設(shè)計(jì)

通過移動(dòng)端的App應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)室外現(xiàn)場(chǎng)的電纜數(shù)據(jù)普查和巡檢應(yīng)用，包括電纜井定位、數(shù)據(jù)錄入、巡檢查看、拍照等。

二、應(yīng)用效果

本系統(tǒng)在國(guó)網(wǎng)浙江余姚供電有限公司部署使用，通過應(yīng)用本系統(tǒng)，對(duì)電纜線路進(jìn)行了普查，獲取完整、準(zhǔn)確的電纜數(shù)據(jù)，建立完整的電纜數(shù)據(jù)庫，提高了電纜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和共享程度，提高了電纜運(yùn)檢業(yè)務(wù)的效率。

表2 客戶端主要功能

三、結(jié)束語

本文探討了電纜及通道的數(shù)據(jù)管理的現(xiàn)狀和需求，并提出了基于GIS、移動(dòng)應(yīng)用的電纜數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。本系統(tǒng)在余姚供電有限公司得到了良好的應(yīng)用，達(dá)到了提高電纜管理業(yè)務(wù)效率的目標(biāo)。