基于移動GIS的電網(wǎng)規(guī)劃線路數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

郭建豪 王凱 王義元 張發(fā)駿 王婷婷 雷翔

摘 要：采用傳統(tǒng)測量工具在電網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)場勘察時，存在實時性差、用時長等特點，本文在分析電網(wǎng)工程數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，應(yīng)用移動GIS技術(shù)[1]，為青島市供電局在移動端構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃線路數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)，有效提升了青島市網(wǎng)架數(shù)據(jù)資產(chǎn)整合工作效率。用戶在該系統(tǒng)上可實現(xiàn)信息的數(shù)據(jù)采集、離線存儲、移動查詢和智能反饋，輔助開展35kV及以上電網(wǎng)工程數(shù)字化電網(wǎng)及可視化應(yīng)用研究，實現(xiàn)全市數(shù)字化電網(wǎng)工程規(guī)劃成果的集中管理和分類展現(xiàn)，為青島市后續(xù)的電網(wǎng)路徑規(guī)劃提供有效支撐。

關(guān)鍵詞：移動GIS;電網(wǎng)規(guī)劃;離線存儲

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.032

本文著錄格式：郭建豪，王凱，王義元，等.基于移動GIS的電網(wǎng)規(guī)劃線路數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].軟件，2021，42（02）：105-107+128

Design and Application of Data Maintenance System for Power Grid Planning Line Based on Mobile GIS

GUO Jianhao1， WANG Kai2， WANG Yiyuan1， ZHANG Fajun1， WANG Tingting2， LEI Xiang2

（1. State Grid Shandong electric power company Qingdao power supply company， Qingdao? Shandong? 266002; 2.Beijing North-star Technology Development Co.，Ltd.， Beijing? 100120 ）

【Abstract】：When using traditional measurement tools to survey the power grid planning site， there are characteristics such as poor real-time performance and long time consumption. Based on the analysis of the current status of the digital development of power grid engineering， this article applies mobile GIS technology[1] to build a mobile terminal for Qingdao Power Supply Bureau. The power grid planning line data maintenance system has effectively improved the efficiency of the integration of data assets on the grid in Qingdao. Users can realize data collection， offline storage， mobile query and intelligent feedback of information on this system to assist in the development of digital power grid and visualization application research of 35kV and above power grid projects， and realize the centralized management and classified display of the city's digital power grid project planning results to provide effective support for Qingdao's subsequent power grid path planning.

【Key words】：Mobile GIS;power grid planning;offline storage

0 引言

移動GIS，是以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，地理應(yīng)用服務(wù)為核心，以移動終端為數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用工具的地理信息系統(tǒng)。當今，隨著智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展[2]，移動終端設(shè)備在軟硬件方面基本實現(xiàn)了web端的主要功能，而便攜式的優(yōu)勢使其應(yīng)用場景和范圍更為廣闊。

針對青島市現(xiàn)有電網(wǎng)GIS平臺僅能在電腦端使用的局限性，便攜式移動GIS可使電網(wǎng)規(guī)劃人員在現(xiàn)場快速查看設(shè)備地理信息和電力設(shè)備拓撲信息，并能實時存儲、編輯、定位、輸出數(shù)據(jù)，極大提高現(xiàn)場勘察的效率。

本研究通過構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)劃線路數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)，將GIS平臺功能與移動端結(jié)合，以離線服務(wù)為主要設(shè)計方式，實現(xiàn)移動端與GIS的交互調(diào)用，全面輔助電網(wǎng)規(guī)劃和前期人員開展現(xiàn)場勘察，提高前期精益化管理質(zhì)量。

1總體架構(gòu)

1.1關(guān)鍵問題需求分析

隨著移動GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用[3]，電網(wǎng)系統(tǒng)不斷衍生出新的應(yīng)用需求，將便攜移動端和GIS平臺結(jié)合，利用GIS空間分析工具開展電網(wǎng)野外勘察、輔助現(xiàn)場踏勘等工作，成為現(xiàn)階段最主要的需求。目前，國內(nèi)電網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)移動采集終端功能局限性大、操作相對單一，暫時無法在電網(wǎng)企業(yè)開展有效推廣，而且內(nèi)外業(yè)采集過程較為復(fù)雜[4]。本研究利用移動GIS端開展青島35kV以上電網(wǎng)規(guī)劃和配網(wǎng)信息維護，形成了離線地圖查詢、配網(wǎng)信息現(xiàn)場錄入、路徑離線導(dǎo)航、移動成果可視化管理四個核心業(yè)務(wù)需求，需求分析如下：

（1）離線地圖查詢?，F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)往往信號較弱，難以搜索到，平臺需在離線狀態(tài)下，內(nèi)置基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，數(shù)字高程模型、行政區(qū)劃、道路等信息，為數(shù)據(jù)查詢提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）電網(wǎng)信息查詢定位。平臺中輸入現(xiàn)狀和規(guī)劃電網(wǎng)數(shù)據(jù)、障礙物數(shù)據(jù)，交叉跨越等信息，實現(xiàn)線路信息查詢定位，包括空間和屬性查詢。

（3）離線導(dǎo)航。為用戶提供地理位置定位查詢，根據(jù)平臺內(nèi)置離線地圖及地理搜索算法，為現(xiàn)場信息維護提供地理導(dǎo)航。

（4）移動成果可視化管理。為提高精益化管理水平，用戶可查詢青島地區(qū)35kV以上不同電壓的規(guī)劃成果，實現(xiàn)可視化分類展示，實現(xiàn)信息離線瀏覽。

1.2系統(tǒng)整體框架

相較于傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)設(shè)計模式[5]，電網(wǎng)規(guī)劃線路數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)整體框架設(shè)計包括以下七層結(jié)構(gòu)：

（1）數(shù)據(jù)存儲層：平臺數(shù)據(jù)按照其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)屬性，分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。其中，前者采用數(shù)據(jù)庫存儲，后者采用文件方式存儲。

（2）持久層：數(shù)據(jù)持久層位于實體層和數(shù)據(jù)庫之間，基于GreenDAO[6]構(gòu)建，將數(shù)據(jù)庫存儲從服務(wù)層中分離出來，為整個項目提供統(tǒng)一和安全的數(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。

（4）業(yè)務(wù)接口層：業(yè)務(wù)層主要通過本地DAO的形式，將應(yīng)用服務(wù)層的數(shù)據(jù)進行轉(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：負責將前端請求傳遞至后臺應(yīng)用中，并對數(shù)據(jù)進行封裝、解析以及安全性加密。

（6）業(yè)務(wù)層：實現(xiàn)離線地圖查詢、配網(wǎng)信息現(xiàn)場錄入、路徑離線導(dǎo)航和移動成果可視化管理，輔助現(xiàn)場開展電網(wǎng)數(shù)據(jù)核查。

（7）展現(xiàn)層：用戶與系統(tǒng)交互的界面，該系統(tǒng)界面適配于移動終端，保持界面交互的易用性和友好性，提升用戶體驗。

2 技術(shù)路線

本系統(tǒng)采用MVP+Retrofit+RxJava的整體技術(shù)框架，底圖數(shù)據(jù)包括高清衛(wèi)星影像及導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃等信息。為提高圖像顯示效率，地圖切片會存儲在內(nèi)存里，以自定義的大文件或file格式存儲。移動端的采集數(shù)據(jù)是通過自定義工具、自定義離線數(shù)據(jù)格式，將采集到的地物經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換，以geometry轉(zhuǎn)換成json的形式存儲到移動端sqlite數(shù)據(jù)庫中完成采集。再由GIS地圖組件完成展示，并支持離線查詢、離線編輯。

本系統(tǒng)自定義一套kml格式，并兼容通用的kml數(shù)據(jù)，支持網(wǎng)頁端和移動端互相導(dǎo)入導(dǎo)出離線數(shù)據(jù)。導(dǎo)航部分采用Android提供的GPS訪問相關(guān)API，并配合定位系統(tǒng)返回的坐標實時修正實現(xiàn)地圖導(dǎo)航。系統(tǒng)搭建過程中，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，提高了平臺的工作效率。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用前后端分離的形式進行開發(fā)及部署，移動端包含初始離線數(shù)據(jù)瀏覽，支持在線瀏覽后緩存切片，供下次離線瀏覽，更適應(yīng)于野外信息采集。

平臺圖層數(shù)據(jù)包括矢量圖層和影像圖層，具備地理坐標加密和變換、定位等功能。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)，對電網(wǎng)數(shù)據(jù)開展數(shù)字化電網(wǎng)可視化應(yīng)用，建立了國網(wǎng)內(nèi)部統(tǒng)一的工作環(huán)境，結(jié)合離線地圖查詢、配網(wǎng)信息現(xiàn)場錄入、路徑離線導(dǎo)航、移動成果可視化管理等平臺功能，達到電網(wǎng)工程移動規(guī)劃的建設(shè)目標。

3.2離線地圖查詢

結(jié)合青島市地理位置，收集和整理所在區(qū)域內(nèi)高清衛(wèi)星影像（L0級-L18級瓦片數(shù)據(jù)）、市、縣級行政區(qū)劃等基礎(chǔ)信息，并進行加密處理;對以上數(shù)據(jù)進行數(shù)學投影，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GIS工具發(fā)布離線地圖服務(wù)，在移動器端實現(xiàn)離線地圖的存儲和查詢等，如圖2所示：

3.3電網(wǎng)信息查詢定位

規(guī)劃人員在系統(tǒng)上可進行規(guī)劃線路、站址等信息的屬性和空間查詢，協(xié)同開展規(guī)劃設(shè)計工作，輸入關(guān)鍵詞可支持查詢相關(guān)地物，實時定位，如圖3所示：

3.4離線導(dǎo)航

在離線模式下，預(yù)先下載所在區(qū)域的地圖導(dǎo)航數(shù)據(jù)，規(guī)劃人員在系統(tǒng)上輸入起終點，支持按照駕車、騎行和步行等方式規(guī)劃最短路徑，輔助現(xiàn)場導(dǎo)航。系統(tǒng)可獲取移動端所在位置，在離線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完成地理導(dǎo)航，如圖4所示：

3.5規(guī)劃成果可視化管理

規(guī)劃人員可在移動端離線查看青島地區(qū)最新電力規(guī)劃成果，分類渲染和準確繪制不同電壓等級電網(wǎng)規(guī)劃線路，支持連續(xù)縮放查看，信息離線修改等，便于野外開展調(diào)查復(fù)核工作，提高工程管理的精益化質(zhì)量，如圖5所示：

4 結(jié)論

本文充分利用移動GIS的優(yōu)勢和特點，搭建了電網(wǎng)規(guī)劃線路數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)，并運用離線地圖查詢、配網(wǎng)信息現(xiàn)場錄入、路徑離線導(dǎo)航、規(guī)劃成果可視化管理等功能輔助開展青島市35kV以上電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)管理工作，形成了一套基于移動GIS技術(shù)開展工程規(guī)劃和管理的新工作模式?，F(xiàn)階段實現(xiàn)了Android版本應(yīng)用的基本功能，為下一步將在后續(xù)工程規(guī)劃中開展更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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