管线GIS系统实战

开发背景

随着能源产业结构的调整，电力已经成为国民生活中最重要的能源。一个完整的电力系统包括各个环节，其中电网是电力系统中的命脉。电网像人体中的血液循环系统一样将发电设备生产的电能送到用户端，使用户能够使用安全、清洁的能源。随着城市建设的快速发展，城市电网设施逐步转到地下建设，电力管线数量逐年增加。与架空线相比，地下电力
管线基本不占用地面空间，发生人身伤害的概率小，可避免天气和环境因素造成的短路和接地故障，可以提高配电可靠性和电能稳定性。城市地下电力管线的建设是衡量城市硬件设施完善程度的重要标志，也是城市长远发展的重要保障。2013 年9 月16 日国务院出台《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》，这是改革开放以来首次以国务院的名义就城市基础设施建设发布文件。其中，在《意见》的第二点“加大城市管网建设和改造力度”中，明确指出要加大城市电力管线的建设和管理。

由于管理手段的落后，城市地下电力管网建设存在规划棍乱和重复施工的问题，造成了公共资源的极大浪费，另一方面，供电部门长期存在“重建设轻管理”的意识，使得地下电力管线的管理工作也不能及时到位。自前的电力管线管理手段跟不上电力社会发展的需求，电力管网的管理问题日益突出。我国地下电力管线管理大多依赖从业人员的经验和对电缆网络的熟悉程度，人员的专业素质直接关系到地下电力管网管理水平。电力管线现有线路的资料大多残缺不全，且有关资料精度不高甚至与现状不符。据调查显示，截止到2013 年，我国有逾60 %的城市尚未进行地下管线的普查。此外，大部分供电单位的现有电缆资料以文件形式由人工方式管理，容易损坏、丢失，资料准确率低，效率低，不能实时为电力管线的规划、管理提供决策支持。由于不能准确掌握电力管线的位置、深度等相关资料，涉及路面开挖的道路和建筑施工时，施工单位盲目开挖造成的事故屡见不鲜。因此，在进行城市规划、设计、施工和管理工作中，如果没有完整准确的城市地下电力管线信息，就会变成“瞎子”，到处碰壁，寸步难行，甚至造成重大的损失。随着计算机技术的发展，采用先进技术和管理手段提高地下电力管线的管理平，满足决策、管理部门和施工单位的需要，已经成为电力行业十分紧迫的任务。

本系统采用JZEE 框架技术，以1 : 1000 城市地图作为系统背景图层，通过PostgreSQL 数据库和空间数据管理插件PostGIS 管理系统的属性和空间数据，采用开源架构的Geoserver+ OpenLayers 作为GIS 功能的开发平台，并且使用SSH 框架实现系统的业务逻辑功能。系统将GI S 技术和空间数据建模技术引人城市地下电力管线管理和分析中，根据系统特点，建立属性数据库和空间数据库管理模型，设计并开发了轨迹图、工井立视图、单线图和接线图等具有电力行业特色的地下电力管线的管理功能模块，实现了地下电力管线数据的信息化和可视化。

需求分析

基于WebGI S 的城市地下电力管线管理系统需要满足电力行业对城市地下电力管线的存储、显示、管理、分析等功能，具体需求如下：
(1 ）提供方便、灵活的地图操作。支撑Web 矢量图形及栅格图形的发布和Web 地图操作，包括地图的缩放、漫游、鹰眼，地图局部显示，地理定位，线路盘算等功能。提供符合国内电力行业规范的电力管线设施符号系统。
(2 ）提供电力管线设备管理，包括配电设施、电力管线的台账管理以及有关设备的相关图片和施工附件管理功能、设备的分层控制、配电设备一次接线图等资料，工作人员可以快
速查询所需资料。
(3 ）提供地图数据和属性数据的一体化管理，通过属性资料可以在地图上查询其位置，同时可由地图数据查询出相应的属性资料，方便工作人员查询。
(4 ）提供城市地下电力管线的分析模块、配电线路的单线图绘制与编辑功能、空间定位分析、管网拓扑等功能。
(5 ）提供地下电力管道工井剖面图编辑和维护功能，实现电力管线与管道的关联操作，将电缆与管道的孔位关联功能，实现工井内电缆关系的可视化。
(6 ）提供用户权限管理，具有特定权限的用户才能编辑相关图形。实现电力管线数据批量导人功能以及导出图片文件和打印机制图输出。总之，该系统应具备以下特征和功能： 网页端GIS 界面，服务器端和数据库服务器，能够支持海量空间数据的发布，支持常用栅格、矢量地图的读取、可视化，通过WMS 、WFS 访问支持开放标准的地理空间信息资源，具备电力管线的一般空间分析功能。井且该系统具备基础性、扩展性、独立性。基础性指的是系统具备基础的GIS 平台的支撑能力，能够处理基本的GIS 操作且工作稳定。扩展性是指可以对系统进行更加深入的开发和功能扩展，能够支持电力行业的特殊需求，使其具备行业特色。独立性是指系统不依赖特定的商用GIS平台和软件，避免产生昂贵的系统运行费用。

可行性分析

利用开源GIS 系统可以避免开发人员一切从零开始研发的巨大成本，并且开源GIS 的开发性可以保证开发的系统的扩展性和灵活性，使其可以与电力管线的需求相融合。WebGIS 的地下电力管线管理系统的网页端的GIS 功能开发基于OpenLayers 框架，服务器端使用GeoServer 地图服务器，系统属性数据使用PostgreSQL 数据库存储，空间数据存储使用PostGIS 工具，在技术层面上是可行的。利用开源GIS 系统开发只需遵循相关的许可协议，无需负担商业软件昂贵的许可费用。另外，系统是基于B/S 模式的Web 系统，电力管网管理人员使用免费的Web 浏览器进行浏览和操作，不需要安装客户端以及任何软件，从而使终端用户的维护费用降低至零。因此，以开源软件为基础的城市电力管线管理系统带来的经济效益是显而易见的，在经济层面上是可行的。城市地下电力管线GIS 系统可以提高电力系统管理效率、提高排出故障的速度、降低甚至消除电力故障隐患，为电力系统间接创造经济效益。用户通过本系统可以及时、快速、简便地获取分析和决策所需要的关键信息，缩短分析和决策所需的时间，减少人力资源消耗，实现高效率、低成本的电力管线的管理。通过本系统的应用，可以更加科学地规划管道建设，减少城市道路的“拉链”效应，避免地下管道的重复建设，有效地利用现有的管道，从而创造良好的社会效益。因此，在社会效益层面也是可行的。