基于GIS的電力通道資源設(shè)計研究與應(yīng)用

位明露，冉慧敏，鮑秀武

(1.常州市測繪院，江蘇 常州 213003； 2.常州市地理信息智能技術(shù)中心，江蘇 常州 213000)

1 引 言

隨著全球信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)與地理信息技術(shù)的結(jié)合日益緊密。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜，體量龐大的電力線路、設(shè)備、發(fā)電站等資源具有地理特性，因而電力系統(tǒng)的設(shè)計、運維、管理等對地理空間具有較高的需求。傳統(tǒng)電力通道方案由設(shè)計人員基于現(xiàn)有的文檔資料線下編輯圖紙，整理屬性文檔，根據(jù)自然資源和規(guī)劃部門的要求配準好空間坐標成圖，方可進行報批。工作效率低下，且無法滿足電力通道設(shè)計對準確性、可靠性、安全性的要求。

因此，結(jié)合GIS技術(shù)研發(fā)電力通道資源設(shè)計信息化流程，基于準確的地理框架進行線上方案設(shè)計，實現(xiàn)電網(wǎng)資源圖形信息、數(shù)據(jù)信息、地理信息的一體化和數(shù)字化管理，對電網(wǎng)通道的運維、管理具有十分重大的意義。本文基于開源OpenGIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，研發(fā)了一套電力通道資源設(shè)計系統(tǒng)，以實現(xiàn)上述難題。

2 電力通道資源設(shè)計流程與技術(shù)要求

(1)GIS地理底圖與電力專題數(shù)據(jù)的融合

基于現(xiàn)勢地形圖、電子地圖、影像圖等地理信息底圖，準確的、高精度的呈現(xiàn)電力線路和設(shè)備數(shù)據(jù)，有效輔助通道資源的設(shè)計與規(guī)劃。一方面，以底圖作為基礎(chǔ)來繪制通道設(shè)計圖紙；另一方面，通道方案的詳細設(shè)計需考慮周邊地物以及線路設(shè)施的實際情況，如圖1所示。

圖1 電力通道方案設(shè)計

(2)管溝剖面可視化

電力通道的核心是電纜管溝的敷設(shè)狀態(tài)，兼顧輸電、配電以及通訊等多種線路，采用便捷、可視化的方式反映通道剖面，包括剖面形狀、占孔情況、線路情況等。

(3)協(xié)同設(shè)計

通道方案涉及復雜的地下管網(wǎng)，并非孤立的項目。因此，通道方案需要多部門參與協(xié)同設(shè)計、實時交互。同時，通道設(shè)計存在已有資源復用并用的情況，需結(jié)合現(xiàn)狀通道和在建通道綜合考慮。

(4)圖文一體化

電力通道資源設(shè)計需實現(xiàn)空間、非空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理，即兼并通道、線路、工程審批信息、人員信息、附件等內(nèi)容，便于通道資源的追本溯源。

3 電力通道資源設(shè)計系統(tǒng)的建設(shè)

3.1 技術(shù)框架

系統(tǒng)框架包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、技術(shù)支撐層和應(yīng)用服務(wù)層共四個部分，如圖2所示。其中，應(yīng)用服務(wù)層包括基礎(chǔ)應(yīng)用、圖紙管理、通道可視化設(shè)計等功能服務(wù)。

圖2 技術(shù)框架圖

基礎(chǔ)設(shè)施層包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等設(shè)施。

數(shù)據(jù)資源層包括現(xiàn)狀地形數(shù)據(jù)庫、現(xiàn)狀影像數(shù)據(jù)庫、電力專題空間數(shù)據(jù)庫、電力專題屬性數(shù)據(jù)庫、圖紙附件數(shù)據(jù)庫。

技術(shù)支撐層采用OpenGIS、ArcGIS、PostSQL、Java、ExtJS等體系。

應(yīng)用服務(wù)層包括基礎(chǔ)應(yīng)用、圖紙管理、通道可視化設(shè)計等功能服務(wù)模塊。

3.2 功能設(shè)計

(1)資源目錄

資源目錄包括圖層目錄、線路目錄兩類。

圖層目錄包括國網(wǎng)數(shù)據(jù)、綜合管線類、規(guī)劃道路類、基礎(chǔ)地形，其中，國網(wǎng)數(shù)據(jù)按設(shè)備分類，下級目錄包括變電站、輸電資源、配電資源、公共檢查井、公共檢查井(在建)、電力管溝、電力管溝(在建)、陀螺儀、電力基站覆蓋、電力基站等。

線路目錄包括輸電、配電，輸電下設(shè)交流 110 kV、交流 220 kV、交流 35 kV、直流 500 kV、交流 500 kV、其他，配電下設(shè)交流 100 kV、交流 220 kV、交流 35 kV、交流 500 kV、其他。后臺可調(diào)整目錄結(jié)構(gòu)，對每個數(shù)據(jù)項進行配置修改。

(2)數(shù)據(jù)瀏覽查詢

加載地圖和各類地理信息資源數(shù)據(jù)，通過樣式定制，在不同比例尺顯示不同的數(shù)據(jù)層級，在小比例尺幅面顯示概率信息，在大比例尺幅面顯示詳細信息，方便清晰地表達電力資源要素，避免要素壓蓋造成的視覺干擾。

查詢每類數(shù)據(jù)的空間分布和屬性信息。如空間范圍查詢，僅查詢當前資源目錄中勾選的圖層，避免信息冗余。建立固定的屬性對照表，對不同的屬性結(jié)果自動解析并按圖層分類展示查詢結(jié)果，通過“詳情”按鈕可查看該對象的詳細信息。針對電力管溝、公共檢查井，提供“項目詳情”鏈接，可自動跳轉(zhuǎn)至工程審批模塊，查看資源相關(guān)的工程信息。

(3)圖紙導出與導入

支持現(xiàn)狀圖層的導出，選擇興趣圖層，包括電力專題圖層和基礎(chǔ)地形、道路、行政邊界線、綜合管線等輔助圖層，導出為CAD文件。設(shè)計人員可在導出文件基礎(chǔ)上直接進行方案設(shè)計。

設(shè)計完成的圖紙，可直接導入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)圖層代碼自動解析不同的圖層，獲取圖元信息，疊加在地圖界面。

(4)通道可視化設(shè)計

基于系統(tǒng)自動解析的圖層，選擇井，編輯名稱和形狀，系統(tǒng)會根據(jù)圖紙自動提取空間位置作為新建井的信息。編排井的順序來組建通道，每一條通道由起始井和終點井兩座井組成，系統(tǒng)根據(jù)起始井和終點井的坐標自動提取生成通道的空間位置，調(diào)整起始井和終點井來設(shè)置通道方向?？墒謩诱{(diào)整井的順序和通道的排列，地圖界面的圖形動態(tài)更新，實時展現(xiàn)通道效果。除了基于圖紙新建井和通道，也可選擇現(xiàn)狀井和現(xiàn)狀通道進行設(shè)計。

(5)通道剖面占孔設(shè)計

針對設(shè)計好的通道，支持管溝剖面占孔的單項配置和批量配置。配置內(nèi)容包括剖面孔位排列形狀、孔位穿管線路性質(zhì)、孔位占用情況。

剖面孔位排列形狀：支持常規(guī)2×2、2×3、3×3、3×4、4×4等排管，也可自定義矩陣排管。

孔位穿管線地路性質(zhì)：對每個孔位配置輸電、配電以及通訊三種性質(zhì)。

孔位占用情況：對本期工程需要占用的孔位進行標識，進行占用標識的孔位，在其他通道方案中不可再次使用。

(6)附件管理

對通道設(shè)計工程相關(guān)的附件進行管理，包括圖紙文件、表單文件、蓋章掃描件等，可上傳或下載。附件與通道資源唯一綁定。

4 應(yīng)用實例

基于GIS的電力通道資源設(shè)計系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，應(yīng)用于常州市電力通道資源設(shè)計工程。通過網(wǎng)頁瀏覽器和專業(yè)設(shè)計CAD軟件的深度融合，實現(xiàn)多圖比對，提升規(guī)劃設(shè)計的準確性和合理性；通過對電纜井位置、斷面圖紙、占孔信息等關(guān)鍵元素的網(wǎng)上即點即查，提升電纜排管設(shè)計的深度和效率。規(guī)劃設(shè)計階段統(tǒng)籌現(xiàn)狀電力通道和規(guī)劃電力通道資源，避免資源浪費。

如圖3所示利用上傳圖紙和現(xiàn)狀資源設(shè)計井的信息和通道的走向。圖4為通道剖面占孔設(shè)計，設(shè)計完成后的剖面可實時加載在GIS地圖上瀏覽。

圖3 通道可視化設(shè)計

圖4 通道剖面占孔設(shè)計

5 結(jié) 論

本文研發(fā)了基于GIS的電力通道資源設(shè)計系統(tǒng)，解決了地下敷設(shè)的電力通道資源難以管理的難題。通過應(yīng)用與實踐，基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，采用圖文一體化、線上線下結(jié)合的方式實現(xiàn)通道資源全生命周期管理，對電力通道細化到孔位級別的矢量化管理，充分掌握地下電力線路及設(shè)備的地理位置、運行狀態(tài)，為電力運維、巡檢提供便利，保證電力系統(tǒng)安全運行。