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                              供热企业地理信息系统建设的技术特点与难点

                              时间:2014-11-17 13:06来源:未知阅读:

                              一、引言
                              随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,城市集中供热得到了迅速发展,这就对热力管网的规 划、建设和管理提出了更高的要求。热力企业在管网的建设过程中,由于历史的种种原因,各种图纸和档案繁多,或不完整、不准确;图档管理维护手段落后;查 询、转绘图档等工作效率低;图档的更新和归档不能作到迅速及时,遗漏、破损、老化、信息重复等问题较多;库存管理信息资源利用率低,且不方便。更为严重的 是,由于管线资料的匮乏或不精确,从而造成地下管线施工时发生管线的意外事故;在运行事故发生时,更是无法提供准确的管线资料,进而造成调度、指挥和决策 迟缓;以致在地下管线设施管理中,直接和间接的经济损失严重。因此,如何有效地搜集、整理和利用现存的资料已经能成为迫切需要解决的问题。地理信息系统则 为这一问题提供了最佳解决方案。天津泰达热电公司经过多方考察和研究,确定由专业从事城市基础设施行业综合网络管理信息系统研制开发的北京博达兴创科技发 展有限公司作为技术协作单位进行热网地理信息系统的开发研究工作。

                              二、系统功能
                              众所周知,热力设施的管理是一个动态的过程,它需要企业与企业间 的往来、企业内部人员的协同工作,各专业设计人员之间的信息共享。我们的目标是使热力企业通过使用地理信息系统技术,把热力设施的勘测、规划、设计、施 工、运作、管理、维护、更新的管理工作变成一个可动态管理、可持续的过程。

                              基于以上设计目的,天津泰达热电公司地理信息系统主要功能模块组成如下:

                              1.企业设施数据管理
                              热力地理信息系统将管理过程中的有关资料全部录入系统。由于热力管网的管理与地理位置有关,所以系统中将城市地形图(包含道路、建筑物等)作为背景图显 示。对热源、管网、换热站、设备的信息内容以属性信息来显示。设备说明书等图片、技术资料内容作为一个附属文件,加入到系统中。对热源厂、热源站、井室内 部设备的详细信息以详图的形式进行处理。另外,系统能够管理管网、设备运行时的压力、流量等动态信息。(如图1显示了系统的功能界面)

                              供热企业地理信息系统建设的技术特点与难点
                              图1 某小区二级管网图形的互联网数据发布

                              2.热力设施录入系统
                              在此系统中,可以录入企业的管网、设备等设施图形数据和属性数据。系 统提供多种作图工具,并且在开发过程中对供热管网以及设备根据其用途、直径等进行了分类,作图人员只需选择需要的类型即可,而不必关心线型、颜色等底层特 性,对于有相同间距的平行管线,系统提供了一次画多重管线的方法。系统具有距离标注、角度标注等多种标注方式,另外,系统提供了捕捉和构造点(垂足、弧交 点等)两种辅助作图工具,规划设计工作完成之后,其结果会自动保存到系统中,以便设施的施工和信息的查询,此外,系统可以根据用户的需要,定制不同的图形 输出模板。

                              3.热力设施规划系统
                              在热网地理信息系统中,将热用户数据和图形输入系统数据库,利用系统提供的处理工具可快捷、准确方便的计算出热用户规模,同时了解已供热和未供热用户的动态变化情况,完成供热设施的规划设计管理工作。规划设计完成后,保存在系统数据库中,用于指导供热设施的管理。

                              4.热力设施故障与检修管理
                              系统不仅能存贮管网、设备的基本信息和技术参数信息,还能记录其检修及故障的历史记录,操作人员可以根据需要随时查看和添加故障记录、检修记录,并按规定制定年度检修计划、生成年度故障统计报表。

                              供热企业地理信息系统建设的技术特点与难点

                              5.固定资产管理系统
                              通过在热网地理信息系统建立固定资产数据库,完成固定资产的登记、管 理、调拨、闲置、报废等处理工作,有关人员可以查询固定资产的使用情况,对固定资产实现必要的统计、汇总工作。对使用中的设备,可以在网上显示分布情况, 并可以查询到设备的技术档案、按照规定的折旧率进行折旧。

                              6.用户管理子系统
                              根据供热企业管理到户的特征,系统对建筑物的立面、标准平面图、楼内用 户信息进行详尽描述。用户报修时,可以查看用户测温记录、是否欠费等状况,这对于故障的辅助判断、用户报修的检修监督都起到一定的作用。系统实现了与收费 系统的接口,可以直接访问收费系统的用户资料,避免了用户资料表的重新建立和资料的重复录入。

                              7.运行事故处理系统
                              系统能对整个管网进行连通性分析,并可以根据需要,开关阀门。在现行 的管理模式下,发生运行事故时,由于无法提供准确详细的管线资料,而造成调度、指挥、决策迟缓。发生爆管时,操作人员只需要用鼠标点击爆管处,系统将自动 搜寻有关阀门、入户井、建筑物、管网,并进行分析,最后将给出关闸方案、并将影响的建筑物、管网以醒目颜色表示、这时可以将现场图纸、影响的用户信息打印 输出。管理人员根据计算机给出的解决方案,就能在图上快速地定位到发生爆管的位置,可以查看爆管处的管线、设备资料,关闭相关阀门。另外,根据影响的用户 信息,就可以通知相关单位或个人。

                              8.查询与统计系统
                              此项功能是基于已经录入的管网、站、设备等数据而进行的查询与统计。可 以根据已知的查询条件快速查询到符合条件的管网、设备等;也可以输入统计条件形成统计报表。查询与统计包括总体统计、管网查询与统计、热力站查询与统计、 井室查询与统计、设备查询与统计、设备故障与检修统计等几类。总体统计主要是统计热力公司的热源(站)数量和负载、井室的数量、不同设备类别设备的数量, 不同管径管线的总长度。管网查询与统计主要包括根据输入条件查询、统计管线以及干线负载统计。站查询与统计主要包括根据输入条件查询站以及热源(站)负载 统计。设备、井室查询是根据已知条件查找到符合条件的设备、井室。设备故障与检修统计主要是统计某种类型设备在某段时间的故障和检修情况。

                              供热企业地理信息系统建设的技术特点与难点

                              三、供热企业地理信息系统技术特点与难点
                              1.系统解决了如何建立供热管网、设备符号库的问题,符号库的建立须以中华人民共和国行业标准CJJ/T 78-97为基础,并且预留了可扩充的功能。系统除了对管线线型、颜色和设备符号的定义外,还对线的连接性、连续性以及设备的连通性进行了定义。

                              2.点、线、面的数据存储使用了四叉树结构,并且对其使用了“CELL(细胞元)”技术,这样结合SICAD的先进数据库引擎,就会支持规划设计时多用户的同时操作,同时又保证了设计时各种数据的安全性,使得设计数据不会发生冲突和丢失现象。

                              3.为了适应企业信息化统一性、整体性的要求,系统建设须考虑与热力企业办公系统、收费系统、自动化控制系统的接口。地理信息系统空间与属性数据都存贮在ORACLE数据库中,并且预留了与其它系统的连接字段。

                              4.系统实现了管网运行事故分析的功能,即连通性分析和爆管分析。爆管分析设计思路是:定位管线上的爆管点,由此 点开始,查找所有管线与管点,对管线点的特征进行判断,是阀门则终止进一步的搜索。这样,会得到应该关闭阀门的方案。在此基础上,通过分析判断出网络的上 下游,对此网的下游再进行二级搜索,直到找到相应特征点入户阀为止,这样,就会找到事故影响的建筑物以及相应的用户,从而给出一个完整的事故分析解决方 案。

                              系统中,管线是由点组成的线,管线点组成管线、连接管线,同时管线点又是特征点,它又代表了点的阀门 、三通等特性。我们以管线点为结点(Node),结合管网情况,组成如下树结构:树中,A(根)为爆管处,线为管线,J表示此点特征点(sy)为结合点 (三通等),此点下仍有分支线;F为普通阀门(分支阀或检修阀),此点下仍有分支线;RF为入户阀,系统通过RF直接连接到用户。对各点的访问采用先序遍 历的方法,一级搜索将找到点ABCDEF,应关闭阀门CDEF。在此基础上,进行二级搜索,找到点GH,G为上游点,不再向上搜索,H为入户阀,终止搜 寻。这样就会得出DEF三个入户阀所带的建筑物为爆管影响建筑物。

                              供热企业地理信息系统建设的技术特点与难点

                              5.采用了基于 Java applet和Java Beans的Web-GIS技术,开发了互联网数据发布系统。美国Sun公司与1995年推出的Java编程语言是基于网络(应用)开发、面向对象的新一 代计算机编程语言。它具有对象封装、多态性和继承性等面向对象语言的基本特征,且绝大部分数据类型都是以对象形式出现。Java具有支持 Internet/Intranet网络模式下的数据分布与计算分布的特性。对于计算分布,Java则可通过下载Java Applet Java小程序到客户端,还可以实现计算等操作由全部在服务器上运行到部分在服务器上、部分在客户机上运行。由于Java所具有的这些功能特点,使其成为 实现Web GIS的分布式应用体系结构的理想开发语言。

                              系统客户端程序菜单、工具栏以及图形显示均采用Java编写,客户端可以向服务器发送图形或属性信息的请求。结合热力企业实际情况,服务器向客户端发送的图形格式为栅格图像方式。一个典型的地图服务器工作过程有如下几步:

                              用户通过浏览器向SICAD/IMS请求一幅地图。带有参数如坐标、图像宽度、比例、层名称和数据源的请求程序被 发送到WWW服务器。WWW服务器收到请求并且通过公共网关接口(CGI)模块传送请求给SICAD/IMS。SICAD/IMS CGI模块收到请求并且通过一个命名管道传送请求给运行的SICAD/Open实例,要求SICAD/Open按参数产生新图,并且送回一个栅格图像。

                              WEB增强的SICAD/Open产生图像,并且通过命名管道把它返回给SICAD/IMS。SICAD/IMS CGI模块通过WWW服务器把它送回给客户端(内含JAVA)。
                              对于客户端,用户只需要一个常规的浏览器就可以数字形式接受地图数据。如图5所示:

                              供热企业地理信息系统建设的技术特点与难点

                              6.为了更好地表示出井室、热力站、热源厂内的有关图形,如站系统图,系统提出了“详图(DETAIL- PLAN)”的概念,也就是说在外网中,井室、热力站、热源厂是一个符号,而它们对应的“详图”则详细地描述了其内部管线和设备的连接情况、拓扑结构。系 统解决了外网、站(或热源)的网络分析功能,如何将内外网联合进行网络分析,是下一部需要解决的课题。

                              7.系统已经建立了热力管网图以及各种设备的技术性能参数库,基于这些数据,建立热网仿真系统或智能专家系统就成 为一种可能。例如,再建立相关设备的阻力系数数据库,结合水力、热力计算模型,就可以模拟计算一次网、二次网、热力站的水力、热力工况。基于GIS的热力 企业生产运行和智能仿真专家系统正在研发过程中。

                              参考文献 【1】修文群等,地理信息系统数字化城市建设指南,北京希望电子出版社,2002.

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