基于WebGIS 的可研設(shè)計管控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

王 凱 王婷婷 婁 晨 雷紅霞

（北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司，北京100120）

特高壓工程往往線路較長，路徑制約因素復(fù)雜，參與可研設(shè)計院眾多，各單位依靠通訊、網(wǎng)絡(luò)傳輸資料容易出現(xiàn)信息溝通不暢的問題，不利于工程整體統(tǒng)籌設(shè)計；另一方面，復(fù)雜的外部環(huán)境給管理和協(xié)調(diào)帶來一定難度，缺乏過程管控手段。設(shè)計和管理單位亟需建立統(tǒng)一的工作平臺，解決上述問題。為落實可研設(shè)計工作要求，提出建設(shè)“可研設(shè)計管控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”，利用高分辨率衛(wèi)星影像輔助特高壓輸電線路設(shè)計和管理[2]，通過技術(shù)支撐形成協(xié)同工作體系，加強工程前期工作的深度和質(zhì)量。系統(tǒng)從設(shè)計、管理流程和需求角度出發(fā)，以“互聯(lián)網(wǎng)+輸電通道”的理念，以電網(wǎng)通道數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以通道信息共享和貫通為手段，以網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)為主要應(yīng)用方式，全面輔助工程可研設(shè)計管理全過程，提高前期工作精益化管理水平。

1 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1.1 關(guān)鍵問題需求分析

為實現(xiàn)目前特高壓可研設(shè)計工作中信息分散、管理不及時等業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，進(jìn)一步推動電力技術(shù)創(chuàng)新，課題組充分調(diào)研管理人員和設(shè)計人員的應(yīng)用需求，為業(yè)主和設(shè)計單位構(gòu)建統(tǒng)一的設(shè)計與管理平臺，一方面輔助設(shè)計院開展協(xié)同設(shè)計，另一方面輔助業(yè)主和設(shè)計牽頭單位開展可視化管理，形成了通道信息參考、協(xié)同設(shè)計、輔助技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)統(tǒng)計、設(shè)計成果可視化管理四個主要業(yè)務(wù)需求，需求分析如下：

（1）通道信息數(shù)據(jù)支撐。對輸電工程通道內(nèi)的高精度地理數(shù)據(jù)，障礙物數(shù)據(jù)（保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)、規(guī)劃區(qū)等），交叉跨越等通道信息進(jìn)行整合，為開展協(xié)同設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）開展協(xié)同設(shè)計。多家設(shè)計單位、多種設(shè)計專業(yè)、多個設(shè)計人員，能夠利用統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)工作平臺開展方案設(shè)計工作，有效改善傳統(tǒng)的設(shè)計資料和工作成果共享困難等實際問題。

（3）輔助技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)統(tǒng)計。在輸電線路工程可研階段，需要開展地形比例、海拔分布、行政區(qū)劃分、冰污區(qū)和交叉跨越相關(guān)統(tǒng)計等相關(guān)工作，對不同路徑方案快速實現(xiàn)上述統(tǒng)計功能，可為方案比選、投資估算提供重要的參考依據(jù)。

（4）設(shè)計成果可視化管理。為提高精益化管理水平，管理人員可查詢各家設(shè)計院以往歷史提交成果，追溯路徑設(shè)計方案和通道障礙物信息，實現(xiàn)在線可視化地圖展示，確保數(shù)據(jù)成果可查可追溯，真實記錄，信息留痕。

1.2 系統(tǒng)整體框架

平臺整體框架設(shè)計包括以下六層結(jié)構(gòu)[3-7]：

（1）數(shù)據(jù)存儲層：平臺的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要分為兩大類：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。其中，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫存儲；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采用文件方式存儲。

（2）持久層：數(shù)據(jù)持久層位于實體層和數(shù)據(jù)庫之間，用于存儲數(shù)據(jù)的一個模塊，其目的是通過持久層的框架將數(shù)據(jù)庫存儲從服務(wù)層中分離出來。利用持久化技術(shù)可以減少對數(shù)據(jù)庫的訪問量，提高程序運行效率，為整個項目提供高層、統(tǒng)一、安全和高并發(fā)的數(shù)據(jù)持久機制。

（3）數(shù)據(jù)實體層：實體層是對數(shù)據(jù)庫表、視圖等的邏輯映射，在系統(tǒng)中起到數(shù)據(jù)傳輸，承上啟下的作用，在實踐中數(shù)據(jù)表會根據(jù)業(yè)務(wù)需要而頻繁更改。

（4）業(yè)務(wù)接口層：業(yè)務(wù)接口層對外提供業(yè)務(wù)邏輯處理能力，主要包括各項平臺業(yè)務(wù)的后端接口等。業(yè)務(wù)層主要通過Web Service 服務(wù)形式向外提供接口調(diào)用，將終端/展現(xiàn)層發(fā)送給應(yīng)用服務(wù)層的請求進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并解析為領(lǐng)域?qū)ο竽K所需業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（5）數(shù)據(jù)控制層：負(fù)責(zé)將前端請求傳遞至后臺應(yīng)用中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝、解析以及安全性加密。

（6）展現(xiàn)層：系統(tǒng)與用戶交互的界面，保持界面交互的易用性和友好性，提升用戶體驗。

1.3 系統(tǒng)關(guān)鍵功能設(shè)計

結(jié)合業(yè)務(wù)需求分析，系統(tǒng)按通道信息參考、協(xié)同設(shè)計、經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計、設(shè)計成果追溯、其他輔助功能五個一級功能模塊，相應(yīng)的二級模塊根據(jù)應(yīng)用需要依次開展系統(tǒng)的功能設(shè)計，如圖2 所示。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)與工程應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用前后端分離的形式進(jìn)行開發(fā)及部署，其中前端頁面采用ExtJS 框架開發(fā)，后端開發(fā)采用SpringMVC 框架搭建Maven 工程。系統(tǒng)搭建中，采用多級緩存技術(shù)通過數(shù)據(jù)引擎緩存、應(yīng)用實例緩存、處理結(jié)果緩存等方法，減少輸入/輸出操作和重復(fù)計算，實現(xiàn)工程管理、線路繪制、地圖顯示等功能；采用MySQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、存儲空間和屬性數(shù)據(jù)；采用ArcGIS Server 為GIS 應(yīng)用服務(wù)器提供空間數(shù)據(jù)查詢檢索、空間計算和空間分析等地理信息服務(wù)。在以上技術(shù)基礎(chǔ)支撐下，在青海- 河南±800kV 特高壓直流輸電工開展示范應(yīng)用，為國網(wǎng)發(fā)展部、經(jīng)研院、省公司、設(shè)計院建立了統(tǒng)一的設(shè)計環(huán)境，結(jié)合通道信息參考、協(xié)同設(shè)計、經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計、設(shè)計成果可視化管理等設(shè)計功能，達(dá)到可研設(shè)計管理全過程的建設(shè)目標(biāo)。

圖1 平臺整體設(shè)計示意圖

圖2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能設(shè)計

2.2 通道信息參考

根據(jù)青海河南預(yù)可研路徑，收集和整理工程所在區(qū)域內(nèi)高清衛(wèi)星影像（L0 級-L18 級瓦片數(shù)據(jù)）、障礙物信息（保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)、規(guī)劃區(qū)、礦區(qū)、機場等）等基礎(chǔ)信息；對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)投影，以點、線、面地理要素實現(xiàn)地圖符號化，實現(xiàn)通道信息的分類數(shù)據(jù)處理；再利用ArcGIS Server 工具發(fā)布地圖服務(wù)，在瀏覽器端實現(xiàn)通道信息可視化與共享；各專業(yè)設(shè)計人員（線路、變電、地質(zhì)、環(huán)保等）可將收集的障礙物、設(shè)計條件等通道信息在可研設(shè)計輔助互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中導(dǎo)入、導(dǎo)出等操作，通道信息參考如圖3所示。

2.3 協(xié)同設(shè)計

各專業(yè)設(shè)計人員在系統(tǒng)上可進(jìn)行信息測量和數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作，路徑、交叉跨越和障礙物信息可進(jìn)行屬性編輯，輔助開展方案比選與設(shè)計優(yōu)化，實現(xiàn)方案在線協(xié)同設(shè)計工作；同時為更好實現(xiàn)包段接頭，各包段設(shè)總可查看相鄰包段提交的路徑設(shè)計方案，包括路徑方案的名稱、位置、提交時間等，如圖4 所示。

圖3 通道信息參考

圖4 協(xié)同設(shè)計

2.4 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計

設(shè)計人員在對可研路徑方案比選和優(yōu)化時，可在線地形比例分析、跨越行政區(qū)、跨越冰污區(qū)、交叉跨越統(tǒng)計、海拔分布圖等關(guān)鍵經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，分析結(jié)果交互式定位查詢，對投資估算具有較高的參考意義，使路徑方案合理性分析更有針對性，同時也極大地提升了方案局部優(yōu)化的效率，如圖5 和圖6 所示。

圖5 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計

圖6 海拔分布圖

2.5 設(shè)計成果追溯

管理單位利用可研管控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開展設(shè)計過程追溯工作。國網(wǎng)經(jīng)研院可在線查看青海院、廣東院、江蘇院、甘肅院、國核院、陜西院、湖北院、河南院和裝備院等設(shè)計單位的工作成果，直觀掌握個包段路徑設(shè)計方案和工作完成進(jìn)度；也可在系統(tǒng)上跟蹤設(shè)計單位的歷史提交成果，追溯整個可研階段的設(shè)計過程，提高工程管理的精益化水平，如圖7 和圖8 所示。

圖7 設(shè)計成果查看

圖8 歷史信息追溯

3 結(jié)論

本文充分利用WebGIS 的優(yōu)勢和特點，構(gòu)建了可研設(shè)計管控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并運用通道信息參考、協(xié)同設(shè)計、經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計、設(shè)計成果追溯等功能較好地輔助工程的可研設(shè)計和管理需要，并在青海- 河南特高壓工程中進(jìn)行示范應(yīng)用，最終形成了一套基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展工程可研設(shè)計和管理的新工作模式。現(xiàn)階段實現(xiàn)了瀏覽器端應(yīng)用的基本功能，下一步將開展移動端協(xié)同工作的探索研究。