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平頂山市給水管網GIS信息系統建設
2017-01-17 19:16:38

    摘要:平頂山市自來水公司擔負着全市産業集聚區的供水動脈血管,為提高管網管理和服務水平,拟建立給水管網地理信息系統工作,2011年普查辦針對此項工作,開展了詳細的論證,主要針對建立系統所使用的人、财、物和項目的近、中、遠期目标進行論證。
      關鍵字:GPS衛星定位 GIS地理信息系統  數據采集  功能模塊數據庫 
    平頂山市位于河南省的中南部,東經120°14’-133°45’,北緯33°08’-34°20’。西靠伏牛山,東接黃海平原,因市區建在“山頂平坦如削”的平頂山下而得名,被譽為中原之崛起城市。1957年建市,現已成為以能源,原材料工業為主體,煤炭、電力、鋼鐵、紡織化工等工業綜合發展的新興工業城市,以其得天獨厚的地理位置、豐富的自然資源、雄厚的經濟實力以及源遠流長的燦爛文化,越來越為中外所矚目。平頂山地處京廣、焦枝兩大鐵路幹線之間,并有漯寶鐵路與兩大幹線相連。現轄汝州市、舞鋼市、寶豐縣、葉縣、魯山縣、郏縣和新華、衛東、湛河、石龍、新城區五個區。平頂山市自來水公司擔負着平頂山市新華、衛東、湛河三個區的供水任務,縱橫交錯的管道是産業集聚區的動脈血管。管徑DN1200mm以下至DN50mm總計1000公裡以上,供水面積約230平方公裡,東西長約16公裡,南北長約14公裡。平頂山市自來水公司始建于1958年,現為市屬大二型供水企業,是集産、供、銷、水質監測、水表檢定、工程設計和施工于一體的公益性國有公共供水企業。在河南省18個地市自來水公司主要指标排名中,供水量、售水量和銷售收入均排第三位。設計日供水能力50.6萬m3,現有白龜山、周莊、光明路和第四水廠等四座大中型水廠。其中地表水:白龜山水廠設計日供水能力22.2萬m3,第四水廠設計日供水能力20萬m3;地下水:周莊水廠、光明路水廠共31眼深井,設計日供水能力8.4萬m3。目前日平均供水量25萬m3,最高日供水量30.4萬m3,供水管網覆蓋率達到市區供水區域的70%以上。
    供水系統是城市生存、發展的基礎,供水事業的發展與城市的社會經濟發展息息相關,其服務質量的好壞不僅關系到供水企業自身的利益,也直接影響到社會的穩定和政府形象。
   随着國家信息化建設的推進,使供水管網的管理工作步入定量化、科學化、自動化、現代化的軌道,同時也是 “數字城市”、“智慧城市”建設的重要組成部分,及城市可持續發展的迫切要求。
    随着城市建設的發展,供水管網日益龐雜,采用傳統的管理手段已不能滿足供水管網管理的需要。供水管網的規劃、管理、維護、應急均與城市地形的空間形态和空間分布密切相關。近十年來,采用基于GIS(地理信息系統)的供水管網信息系統來管理城市供水管網已經達成行業共識,許多供水企業紛紛将供水管網信息系統建設作為整個供水信息化工作的重點,顯著提升了供水企業管理效率和用戶服務水平,為供水企業帶來了巨大的經濟效益和社會效益。
    因此,利用GIS技術,構建高效、合理、實用的供水管網信息系統,增強對供水管網的運營和監管的能力,實現城市供水管網智慧運作,提高供水管網管理與服務的水平,已成為供水企業發展的必然選擇。
      一、項目概要
1.1      建設必要性
   平頂山市是我省重要的煤鹽化工基地,市區面積約460平方公裡,人口約90萬,對城市供水要求較高。平頂山市自來水公司供水管網是産業集聚區的動脈血管,近年來,公司已對基礎資料進行整理,資料較為完整,特别是随着普查工作的開展,各項數據資料将更為豐富。平頂山市自來水公司始建于1958年,現為市屬大二型供水企業,是集.産、供、銷、水質監測、水表檢定、工程設計和施工于一體的公益性國有公共供水企業。在河南省18個地市自來水公司主要指标排名中,供水量、售水量和銷售收入均排第三位。公司下設17個科室、28個基層單位。設計日供水能力50.6萬噸,現有白龜山、周莊、光明路和第四水廠等四座大中型水廠。其中地表水:白龜山水廠設計日供水能力22.2萬噸,第四水廠設計日供水能力20萬噸;地下水:周莊水廠、光明路水廠共31眼深井,設計日供水能力8.4萬噸。目前日平均供水量25萬噸,最高日供水量30.4萬噸。DN80mm以上供水管道430km,供水管網覆蓋路率達到全市供水區域的80%以上。
    平頂山市自來水公司将對地下供水管網進行全面普查,預計管網總量達到1000公裡,面對如此龐大的數據信息,利用現有供水管網管理模式已遠遠不能滿足城市社會經濟發展的需要,比如:事故維修困難,停水時間長;新增管網改擴建周期長;供水網絡龐雜,資産利用率不高,盤活困難。
    另一方面,為适應供水系統今後擴展的需要,滿足社會對供水企業越來越多的業務需求,有必要對供水企業現有的信息化建設進行統一規劃,建立信息共享程度高、業務處理效率好的供水管網信息系統,以滿足社會對供水企業“安全,可靠,高效,經濟運行”的現代化要求的需要。同時,充分利用現有網絡資源,擴大信息化應用領域,更好地發揮信息化技術在供水服務中的優勢,提高供水企業現代化科技管理水平和社會、經濟效益,建立供水管網信息系統亦勢在必行。
1.2      建設條件已經成熟
1.    數據條件
1)   第二次全國土地調查工作基本結束,建成區1:500、1:1000等大比例尺地形圖,可作為系統建設的基礎地形數據,平頂山自來水公司拟采用1:500大比例尺地形圖來進行系統建設;
2)   平頂山自來水公司已成立管網普查小組,預采購外業探測設備,供水管網外業探測可快速準确的建立城市供水管網數據庫;
3)   平頂山規劃局綜合管線外業探測成果中的供水管線數據,以及現有檔案中電子和紙質管線資料可作為管網數據的重要補充。
2.   技術條件
1)   計算機技術和GIS技術的飛速發展,成熟的GIS平台,可作為系統的支撐。
2)   3G等現代通訊技術可為信息傳輸提供保證。
3)   現代空間定位技術(GPS)和遙感技術(RS),可為系統應用提供支持。
    通過以上分析不難看出,目前供水管網信息系統建設的客觀條件是成熟的,隻要組織科學、經費到位,是不難完成的。
二、 建設目标、思路和原則
      2.1建設目标
    提供供水管網信息化全面解決方案,以地理信息技術為基礎,以數據庫技術、數據中心技術、通信技術等技術為依托,以城市基礎地形圖和供水管網數據為核心,注重供水管網業務移動化、供水綜合信息集成化、供水管網數據服務化,實現供水管網空間和屬性數據統一動态管理,為供水管網的規劃、設計、施工、運營、評估提供可靠的依據和服務,提高供水管網業務管理的水平和流轉的效率,從而實現城市供水管網智慧運作和科學管理,進而塑造供水企業的良好形象,提高供水企業的經濟和社會效益。
    系統不僅可以滿足傳統的供水管網信息化管理需求,還是供水信息的共享服務平台、業務系統的可視開發平台,可作為供水企業核心資産管理和完整信息化的戰略平台,助力供水企業的可持續發展。
      系統建設的分目标體現在:
     供水管網數字化。建立平頂山市供水管網數據庫,實現從水廠到用戶的供水管網相關資料的統一信息化管理,如管道、水表、閥門資料以及相關的施工、維修、養護資料等。
    管網管理動态化。實現平頂山市供水管網資料的動态管理,系統不但能夠管理原有的管網資料,而且能夠方便地将新建或改造工程的管網資料添加到管網數據庫中,結合GPS和其他測繪數據,實現管網數據的同步更新,同時保證管網空間數據的拓撲完整性、屬性數據的準确性、現勢性。
     供水管網可視化。實現管網管線及相關資料的在地圖上的可視化查詢、統計、打印以及輸出,提供對地下管線的橫、縱斷面圖查詢以及三維可視化浏覽,為供水管網的規劃、設計、改擴建、維修提供準确翔實的管網資料。
    決策支持智能化。當發生供水事故時,系統可準确快速定位到事故地點,并提供比原經驗關閥更具科學性、準确性的關閥方案,輔助及時排除故障,縮短停水時間,減少水資源的浪費。借助漏水量計算、漏水點管理、漏水點分布分析等信息化工具,輔助管網部門更好的開展檢漏工作,降低管網漏水率,提高水資源的利用率。
    供水信息集成化。實現供水信息的綜合集成,在地圖上直觀展現實時監測的水質水量信息、客戶用水量情況、供水管網改擴建工程進度、當前巡檢人員位置、搶修的情況等,為領導全面準确掌握城市供水系統的運行狀況提供支持。
    供水信息服務化。為企業、政府、公衆提供供水管網數據和功能服務,不僅能夠為供水企業提供供水信息服務,還能夠在數字城市層面提供供水信息服務,充分發揮系統建設的效益。
    系統發展業務化。符合“智慧水務”的SOA架構的總體發展要求,可在系統基礎上快速搭建配置以供水管網數據為基礎的供水管網巡檢、檢漏、搶修等業務信息系統,提高供水管網業務管理的水平。
   依據平頂山市自來水公司當前管網管理狀況,需要邁出數字化、信息化管理的第一步,先實現信息化管理‘從無到有’,再‘從有到精’。
    2.2建設思路
   系統建設以提高管理效率、保證供水安全、促進社會經濟發展、提高人民生活質量為宗旨,以科學發展觀為統領,在遵循“高起點、高标準、高質量”的總要求及相關科學标準規範條件下,依托現有供水信息化建設資源,整合改造現有供水信息系統的軟硬件設施和相關數據信息,并在GIS技術支撐下,采用開放的體系架構,實現多源異構供水信息集成(如管網、調度、營業、水質、搶修、服務等)和可視化展示,最終建成一個開放式的、可擴展的供水管網信息系統。
      系統建設遵循以下思路:
          以數據為核心
1)    以業務為導向
2)    以服務為橋梁
3)    以制度作保證
      2.3建設總體原則
    為了充分發揮系統作為供水信息化的基礎支撐平台的作用,不斷滿足政府、企業和社會公衆對城市供水信息共享和服務的要求,确保系統可持續、健康發展,系統的建設将遵循如下總體原則:
1)    以民為本,服務發展
2)    标準先行、統一認識
3)    統籌規劃、分步實施
4)    動态更新,長效運維
5)    統一管理、數據共享
6)    面向需求,應用拉動
7)    立足實際,注重效益
       2.4技術性原則
    系統建設技術上要堅持實用性,突出先進性,把握可擴展性、集成性,循序如下原則:
1)    基礎性與集成性
2)    實用性與先進性
3)    可擴展性和自适應性
4)    安全性與穩定性
      三、 系統總體設計
3.1系統定位
    供水管網信息系統是供水企業信息化建設的核心,是供水企業内部、政府、公衆供水信息的共享服務平台,是供水信息集成的地理空間框架,是“數字城市”的重要組成部分,是實現“智慧水務”的基礎。
3.2系統是供水信息的共享服務平台
    系統除了可以提供針對用戶的供水管網數據下載、打印、輸出等服務外,還可以以在線的方式可向城市供水各業務系統提供城市行政圖、大比例尺地形圖、遙感影像、供水管網、地名庫、道路中心線、定位區域等空間數據服務,事故處理等空間分析服務,定位服務,以及GPS位置服務,支持各業務系統的二次開發和運行,以共建共享的方式推動供水信息化的發展。
3.3系統是供水業務信息系統的可視化開發平台
    系統采用供水數據中心核心技術,提供供水管網信息化管理所需的數據倉庫、方法倉庫、流程庫、中間件目錄、系統目錄、用戶目錄的管理和可視化表達,是一個天然的可視化開發平台,可方便進行供水業務信息系統搭建。供水數據中心技術提供的搭建式配置式系統構建模式實現了“零編程、巧組合、易搭建”的可視化開發,可采用數據中心集成設計器快速搭建供水業務信息系統
3.4系統是數字城市的重要組成部分
   系統在主要滿足供水企業内部應用的基礎上,需兼顧城市級應用,通過供水信息資源目錄與數據交換體系和公共服務體系,系統可向市政公用事業兄弟部門(如燃氣、排水、路燈、道橋等)提供供水信息的共享、交換以及定制和擴展服務。同時,系統建立數字城市地理信息空間框架的數據交換接口,采用地理框架所提供的地理空間應用共享服務,實現城市基礎地理信息數據的實時更新。
3.5系統核心技術-供水數據中心
  供水數據中心集成開發技術簡稱“供水數據中心”或“數據中心”,基于新一代GIS架構技術及新一代開發模式,是集“GIS基礎”與“供水應用”為一體的綜合開發與應用集成技術。
供水數據中心既是一個“資源管理器”又是一個“系統開發器”。“資源管理器”管理“數據資源”和“功能資源”兩大資源。數據資源通過數據倉庫管理;功能資源通過功能倉庫管理。“系統開發器”采用柔性設計理念,使系統能夠被快捷地搭建出來,并且能适應需求的變化迅速做出調整,真正實現了“零編程、巧組合、易搭建”的可視化開發。
    供水數據中心集成開發平台提供方便強大的集成開發手段,以滿足不同種開發的需求。
1) 通過數據倉庫,提供供水多源異構數據的統一、層次化管理;
2) 通過功能倉庫,提供供水多領域應用系統的集成及功能複用手段;
3) 通過搭建平台,提供适合于多種供水應用領域的應用系統(包括桌面系統、浏覽器系統、智能手機系統)快速構建技術;
4) 通過工作空間,提供統一的框架,實現多個供水應用領域的應用系統的協調工作;
5) 通過設計器,提供應用方案的集成搭建和配置可視化界面。
供水數據中心增強了供水管網信息系統适應需求不斷變化的能力,并降低供水業務應用系統的開發難度,為開發供水業務應用系統提供支撐。
3.6體系結構
  本系統基于供水數據中心核心技術,采用面向服務的體系架構(Service Oriented Architecture,簡稱SOA架構)進行建設。系統各個供水管網業務功能以“服務”形式提供給不同的業務應用,各功能之間是相互獨立的,以一種“松耦合”的協議機制來組合。基于智慧水務集成開發平台建立供水管網信息系統,可以提供應用搭建和業務協同機制,支持用戶對應用模型進行定義,并靈活配置、擴展系統,實現數據與功能共享,以适應不斷變化的城市供水客戶與市場需求,使供水管理信息化工作步入持續快速的發展軌道。
3.7智慧水務集成開發平台
    智慧水務集成開發平台内建的數據中心技術提供了GIS數據與供水企業業務數據分布式管理和功能整合的解決方案。智慧水務集成開發平台包含數據倉庫、功能倉庫及搭建平台。智慧水務集成開發平台不僅可以為供水系統解決多源異構數據的處理難題,而且可以充分利用現有系統資源,提供先進的搭建式、配置式、插件式二次開發技術,力圖從界面表現到數據管理各個層面上實現搭建,為用戶提供一個可持續發展的供水完整信息化解決方案。
3.8智慧水務服務平台
智慧水務服務平台充分考慮水務服務模式和服務内容的實際需求,采用面向服務的體系架構(SOA),主要提供供水數據服務、供水功能服務、供水業務位置服務。
1)   供水數據服務
供水二維地圖可視化服務提供包括地形圖、政區圖、交通圖、影像圖、管網圖以及各類供水專題地圖(等水壓線圖、水質/水壓監測點分布圖、大客戶分布圖、爆管點分布圖、漏水點分布圖)等服務。
供水三維地圖可視化服務提供多分辨率遙感影像和DEM構建的三維地形場景,以及地上、地面、地下的三維供水管線場景等。
2)   供水功能服務
供水功能服務遵循OGC的WPS規範,面向供水業務流程,提供數據浏覽、供水管網空間檢索、水量水壓分析、漏水量計算、關閥搜索、消防栓搜索、水質分析等服務。
3)   供水業務位置服務
供水業務位置服務基于GPS、GIS技術,提供巡檢人員和車輛、搶修人員和車輛的在供水管網圖上的實時定位服務、車輛和人員的曆史軌迹查詢服務和最短路徑服務。
3.9模塊設計
針對不同用戶的不同使用目的,供水管網信息系統提供了面向不同應用的功能模塊,如圖1.1所示。
圖1.1功能模塊劃分
    管網入庫、數據更新、數據管理、系統管理、離線編輯模塊主要實現對供水管網及相關數據的管理、入庫、更新,為供水管網應用提供數據支撐。供水管網應用包含管網分析、水力計算、管網信息發布子系統、浏覽器業務應用系統和管網寶。
    通過浏覽器業務應用系統,用戶可以在任意一台聯網的計算機上實現對供水管網信息的浏覽以及管網查詢、統計、浏覽、管網資産管理等。
    管網寶可将海量的城市供水管網數據裝載到智能手機中,人們直接使用日常生活中的智能手機就能達到高效、随時、随地管理管網資産的目的,待普查的深入和 GIS系統的建立,逐步開發各項功能。
3.10數據建設
供水管網數據的準确完整與否,是系統建設成敗的關鍵,我們對系統所需的數據來源、特點,做了深入仔細的分析,制定出一套針對不同數據來源、不同數據特點的行之有效的解決方案,能完全滿足系統建設的需要。
3.11地形圖建庫
地形圖主要描述城市或區域的地形地貌,是系統顯示、查找、定位的基礎,地形圖具有圖層多、圖幅多、海量數據的特點,系統采用地圖集形式來管理海量的基礎地形數據,地圖集從縱向上由多個層類組成,在橫向上地圖集由多個圖幅組成。
地形圖入庫方案如圖1.2所示。
圖1.2地形圖入庫流程
在建立地形圖庫時,一定要注意數據分層,地形圖建議分層如下:道路層、重要建築層、居民地層、水系層、其它層,等等。
3.12供水管網建庫
1)   空間數據建庫
供水管網的現有數據一般包括:外業探測數據、管線竣工圖數據、已建系統數據等。這些數據有電子數據和紙質文檔數據,對于不同的數據格式需要采取不同的數據處理方式。針對不同的數據格式,下面分别介紹空間數據的建庫流程。
(1)外業探測數據
系統提供“外業探測數據—成圖與數據檢查—将成果表直接轉入管線系統”的一體化建庫方式,自動形成管線、管點的空間數據和屬性數據,并将管段、管點連接起來,建立正确的拓撲網絡。
(2)管線竣工圖數據
竣工圖的錄入可以采用三種模式,第一種是将圖紙掃描矢量化或使用數字化儀輸入,直接引入系統;第二種是将掃描後形成的圖像經過校準後作為襯底,以“描紅”的形式手工錄入管網;第三種模式用于使用地物進行相對定位的竣工圖紙,如果地形圖上有對應的地物數據,則可以采用各種解析方法輸入管網設備。
(3)其他格式數據
平台提供了較齊備的數據轉換模塊,可以将已有的如ARCINFO、MAPINFO、AutoCAD、EXF、SHAPE、TIGER、DLG等多種通用格式數據,通過平台所提供的接口,轉換成平台格式數據,然後轉換成網絡文件,進行拓撲建網。針對新舊系統坐标系的不同,可利用GIS功能進行投影轉換,将點線要素進行耦合,建立管網拓撲。轉換過程遵守建庫流程,見圖4.3所示。
 
圖1.3管網數據建庫流程圖
2)   屬性數據建庫
(1) 屬性數據入庫
    在輸入管線及管件的同時進行管線屬性數據的整理、建庫,完成對已有屬性數據庫的輸入。
    對于已經有管件屬性表的管網,可以采取關鍵字挂接外部數據庫的方式挂接到相應的管件上。如通過管網設備編碼為關鍵字段,挂接屬性數據。對于沒有建立數據表的管件,可以采用手工錄入的方式:(1)可以一邊輸入管件圖形數據,一邊錄入相應管件的屬性和編碼信息;(2)或者批量手工錄入成數據庫表、Excel表格等等,再通過關鍵字(設備編碼等)挂接到相應的管件上去。
(2)屬性數據編輯與檢查
Ø   檢查有重複錯誤的管件屬性;
Ø   點擊單個管件修改其屬性數據;如更換某一鋼材管線為球墨管,更換較大口徑的管線,都可以直接修改屬性更新屬性數據;
Ø   按條件批量修改管件的屬性;
Ø   按管件圖形參數批量修改管件屬性數據。
3.13系統功能建設
(帶*号的功能模塊建議後期建設)
1〕.管網入庫
    外業探測成圖與檢查一體化工具:支持從Access、Excel中導入外業數據并成圖,可進行管點連通度,坐标,孤立管點,空值、負值和重複值等檢查,檢查無誤的數據可以直接導入供水管網數據庫。
    外業探測數據入庫:外業探測數據建網向導直接導入外業探測管網數據,并能夠進行數據的完整性和一緻性檢查,自動生成供水管網數據庫。
   數據轉換:系統可實現不同格式、不同比例尺的空間數據轉換。
竣工圖入庫:可直接将紙質竣工圖紙進行矢量化處理,并自動接邊、建網;提供CAD等電子竣工圖數據建網向導,可便捷地導入到供水管網數據庫中。
2〕.數據更新
    錄入工具:可實現圖形與屬性數據的同步編輯,建立通用的地形圖圖式和專業用的供水管道圖例等圖素的調用庫,用來制作标準的管網圖形。提供強大的解析錄入工具如兩點拴點、兩邊交點、垂直邊、平行邊等錄入紙質竣工圖。在錄入數據時,既可以點中需錄入的設備進行單一錄入,也可以成批地快速錄入。
   編輯工具:供水管網空間數據的删除、移動、複制、剪斷、聯接、線上點操作等工具,對管網的屬性和參數的編輯、統改,可根據關鍵字實現管網屬性與外部數據庫的直接連接。
    選擇工具:系統采用選擇集支持矩形、圓形、多邊形、單選等多種區域選擇方式,及替換、反向、增加、移除、交叉等多種選擇模式,用戶可以很簡捷的選擇需要操作的實體。
   動态捕捉工具:系統提供對點、線端點、線折點、點對線的垂點、線與線交點、線的延長線等特征點的捕捉。
    附屬數據更新:可對接水點挂接的用戶水表、管段閥門維修數據等附屬數據進行增加、删除和修改。
    GPS竣工測量數據導入:系統支持将GPS竣工測量數據方便地導入系統中。
3〕.數據管理
    地形圖管理:系統采用地圖集對地形圖進行管理,支持按分幅或目錄管理地形圖,無縫拼接大數據量地形圖數據,并且能夠管理具有相同空間參考的多幅矢量地圖數據,方便快捷實現地形圖數據的查詢、檢索及輸出。具體包括圖幅自動入庫、圖幅接邊、地圖更新等功能。
    管網查詢統計:提供圖形檢索屬性和屬性檢索圖形的雙向查詢功能,以及按不同條件進行不同的管網統計,如按屬性、區域、條件、管網資料以及專項等信息進行統計。
    版面打印:系統可實現制圖版面設計、版本設計與地圖輸出等功能,并且支持分幅打印、布局打印、自定義範圍打印以及栅格數據集和影像文件輸出。
    設備庫管理:提供對管網設備分級管理方式,對于相同類型的設備進行歸類統計,管理形式更加多樣化。
    管網自動編碼:按照用戶自定義的編碼規則,自動對管網設備進行編碼,簡化管網設備信息管理。
    管網自動分層:可按管徑進行分層,可顯示管網的主幹網,直觀展現幹管分布情況。
    變焦分層顯示:可根據管段的管材或管徑等屬性進行分類,将不同屬性的管網分在不同圖層中,可用不同的顔色或粗細進行顯示,并能在不同的顯示比例下顯示不同的管網。
    附屬數據管理:提供對用戶數據、管道閥門維修數據的查詢、統計。
   輔助數據管理:提供對如地名庫、道路中心線、定位線、管井、大樣圖等輔助數據的定位、浏覽、查詢、統計。
  多媒體數據管理:系統可實現多媒體數據與管件實體的挂接管理。
    管網數據維護:系統允許任意修改數據庫結構、管網設備圖示符号,提供對管網數據的錯誤、一緻性及拓撲完整性進行檢查和自動校正,并可直接輸出管網明碼文件。
4〕.管網分析
    占壓管線檢查:系統通過可擴充的占壓管線規則庫,進行占壓管線的檢查,統計出指定區域内的占壓管線,提供供水管線事故隐患預警。
    漏水分析:系統提供漏水分析來輔助管網部門更好的開展檢漏工作,包含漏水量計算、漏水點管理、漏水點分布分析等功能。
關閥搜索:當供水管網突發爆管或漏水等事故後,用戶隻需指定事故發生處,系統能夠自動搜索出需要關閉的閥門、停水用戶、停水區域或周圍最近的消防栓信息等,并制定出合理的處理方案,并可自動生成閥門啟閉通知單、現場維修圖、用戶停水通知單等協助搶修人員進行施工。  
圖1.4關閥搜索
    消防栓搜索:發生火警時,系統能夠根據火警的具體地點尋找最近的消防栓,方便消防人員進行事故處理。
    連通分析:根據用戶在圖形上選取的管點,系統會自動與管點相連的管段高亮度顯示,可對供水管網的聯接情況進行檢查。
   緩沖區分析:可根據改造管線的緩沖半徑進行影響範圍的分析,了解管線鋪設導緻的開挖道路所影響的道路及建築物的情況,有助于輔助規劃設計人員的規劃決策。
    預警分析:對于設備超出安全運行年限的管線、閥門等實施,系統自動提出預警。
5〕.管線三維
    管線橫縱斷面:選擇需要分析的位置,可自動繪制出符合規範的橫、縱斷面圖,并可在橫、縱斷面圖與管線地圖之間進行聯動操作,并可以查詢管線和剖點處的屬性信息。
    地上、地面、地下管線三維:提供地上、地面、地下全要素三位建模和三維展現,用戶可以在任意範圍内生成三維立體圖,從不同的角度直觀察看管線的走向和相對地面的埋深及空間關系和管網的圖形參數和屬性信息。
圖1.5地上、地面、地下管線三維
6〕.水力計算*
管網簡化:為建立起既可真實反映管網水力狀況,又能保證計算速度的管網水力模型,提供了管網簡化功能,即略去次要管線,保留主要管線。
水力計算:可在管段管材、管徑、管長确定,各節點流量已知,水源輸出流量、壓力确定的情況下,計算出管網中每根管段的流量、流速、水頭損失,每個管點的壓力,從而模拟管網的水力狀态。
圖1.6水力計算
    結果表現:管網運行狀态模拟、管網運行狀态評估、管網等水壓線、供水路徑查詢、水源供水區域圖、用水分布圖、壓力滿足區域、靈活多樣的報表圖形輸出。
7〕.離線編輯*
     基于工作流的離線編輯可很好的與供水企業的“任務分配-數據獲取-數據錄入-數據審核-數據入庫-任務結束”的供水管網更新業務相契合,為數據更新規範和制度提供技術支撐,同時保證管網空間數據的拓撲完整性、屬性數據的準确性,實現管網數據更新一體化管理。
圖1.7離線編輯
3.14系統管理
提供模闆管理、權限控制、網絡監控、日志管理、備份管理等功能,保證系統穩定、安全地運行。
3.15系統集成
通過開放的系統接口和服務,可實現與客戶服務系統、營業收費系統、調度系統、管網建模系統、CAD系統、工程管理系統的無縫集成,實現系統間數據的共享,系統可在地圖上直觀展現供水管網埋設情況、實時監測的水質水量信息、客戶用水量情況、供水管網改擴建工程進度、當前巡檢人員位置、搶修的情況等,将海量複雜的供水系統資産及動态運營信息通過地圖的方式直觀可視化的表現,無疑會為供水業務的管理和領導的決策産生積極的影響。
3.16供水管網信息發布*
用戶可以在任意一台可以上網的計算機上實現對供水管網信息的浏覽。
系統提供管網圖形的任意放大、縮小、複位、移動等基本圖形操作功能,還提供了管網查詢、統計、浏覽、打印、輸出等功能。
水量分析:系統能夠通過與營業系統的接口,制訂GIS系統中水表與營業系統中的營業用戶記錄的對應關系,獲取到營業用水量,實現水表水量的查詢,以及水量曲線的生成。
圖1.8水量分析
水壓分析:系統能夠通過與調度系統的接口,将調度系統中的水壓數據實時顯示在系統中并對其進行分析,當管網中某處水壓低于設定範圍,系統就會報警提示,供決策者參考。
事故處理:系統可根據爆管或火警事故報告位置,快速在地圖上實現定位,并進行關閥搜索或消防栓搜索,給出事故處理方案和影響的範圍和用戶,提高搶修效率。
四、    項目實施與管理
4.1項目實施
1〕.項目實施要點
〔1〕在項目建設周期上,要分階段;
〔2〕在項目建設内容上,要分重點;
〔3〕在開發商的選擇上,要有經驗;
〔4〕在軟件的選擇上,要成熟、實用;
〔5〕在項目的後期維護上,要有長期保障。
2〕.項目建設步驟
1)   準備階段
(1) 成立項目領導小組,并确定人員對項目進行前期協調、管理、調研,确保項目順利實施。
(2) 制定項目工作計劃。
(3) 劃定試驗區範圍。
(4) 選擇軟件以及軟件開發商。
(5) 對外協調城市最新地形圖的獲取問題,為項目建設提供便利;對内整理管網及相關檔案資料,為項目數據建設提供便利。
2)   試點階段
(1) 完成系統調研和需求分析,提交調研報告和需求分析規格說明書。
(2) 編制概要設計說明書。
(3) 轉換、提交試驗區數據。
(4) 完成系統開發。
(5) 組織試驗區内試運行。
(6) 總結經驗,提交下一步項目實施工作計劃和方案。
3)   全面建設階段
(1) 确定全面建設階段的總體目标。
(2) 根據上一個階段的工作經驗,在全市範圍内全面開展工作。
(3) 進一步深化軟件功能,更好滿足供水企業的需要,滿足行業快速建設的需要。
(4) 建立各項系統、數據運營維護制度,保證系統有生命力。
(5) 系統運行、驗收。
4.2項目組織管理
由平頂山自來水公司項目組具體負責項目實施管理,制定項目執行規程;定期舉行項目組的會商制度;制定項目進度計劃,嚴格進度檢查與控制;項目經理負責項目的規劃、技術咨詢、技術監測;項目接受項目領導小組的指導和監督;項目協調負責代表項目承擔單位和參加單位對項目負責,監督項目的實施;由軟件系統開發組、數據處理組、技術支持組對項目的各自部分對項目總負責人負責,并負責組内的協調和進度安排。
為了優化資源,保證項目的順利建設,特此對此項目有關的工程人員組織安排,見圖6.1所示。

1.9項目人員組織

4.3合理化建議
1)    充分挖掘已有數據的潛在價值, 降低系統建設成本與建設周期;
2)    全程參與數據入庫工作, 徹底摸清城市供水管網建設情況;
3)    注意相關供水信息的采集,建立完整的供水管網數據庫;
4)    領導重視,組織有力,确保項目順利進行;
5)    選擇試驗區,積累經驗,逐步推進;
6)    制定完善的系統管理制度,保證系統正常運行;
7)    引導系統解決管理難題,發揮系統效益。
4.4社會與經濟效益
系統的建設能夠極大提升供水企業的對外形象,同時也提高了管理部門的辦公效率和業務部門的工作效率,降低了經營管理成本,加快了企業反應速度,提高了供水企業的服務質量,為城市基礎設施的建設添磚加瓦,更加有利于促進城市的經濟發展,有利于創建良好的投資環境。
1)   系統建設的社會效益:
(1) 整合并盤活城市供水信息資源;
(2) 降低管網漏水率,建設節約型社會;
(3) 提高企業管理效率;
(4) 提高供水客戶服務水平;
(5) 增強供水企業快速反應和适應能力;
2)    系統建設的經濟效益
(1) 減少供水企業無收入水量,降低産銷差
(2) 提高搶修效率,縮短停水時間
(3) 減少因資料不全造成的供水事故
4.5系統特色
1〕   可定制自己的系統。系統允許用戶通過拖曳地方式定制滿足自己實際需求的供水管網信息系統,更加貼進業務需求和使用習慣。
2〕   供水綜合信息一張圖。系統可在城市地圖上直觀展現供水管網埋設情況、實時監測的水質水量信息、工程進度、巡檢人員位置、漏水點分布等,将海量複雜的供水系統資産及動态運營信息通過地圖的方式直觀可視化的表現。
3〕  豐富的供水信息服務。系統提供豐富的供水管網數據和功能服務,最大化系統和數據的效益,全面提升供水業務管理的層次和水平。
4〕   供水業務系統搭建配置式快速構建。系統提供了構建供水管網業務信息系統的搭建平台、供水功能倉庫、可擴展多場景的框架,用戶可專注于供水管網的業務流程,快速構建供水業務信息系統,縮短應用的周期,節省成本。
5〕   管網數據模型簡單靈活。系統采用面向實體的網絡數據模型,實現了幾何網絡與邏輯網絡的分離,并可修改、删除、增加設備的元數據,數據模型更加簡單靈活。
6〕   高效的海量管網數據管理。系統通過内嵌的空間數據引擎高效管理存儲在數據庫中的圖形和屬性數據,支持特大城市供水管網海量數據(>1TB)的存儲和管理。
7〕  完整的管網數據管理。全面管理與管網設備相關的水量、水壓、維修、施工、多媒體等資料,真正實現管網數據的全面管理。
8〕   方便的一戶一表管理。系統通過外挂附屬數據表的模式進行戶表管理,大大減輕了管網圖形數據的負擔,同時也增強了戶表管理的條理性。
9〕   CAD數據的直接讀取。CAD中間件可實現CAD數據的直接讀取和CAD系統的無縫集成,實現CAD格式的設計管網圖和竣工管網圖與供水管網現狀圖疊加顯示。
10〕  靈活強大的報表定制與輸出。可方便快捷的定制輸出任意複雜的報表,在報表輸出時自動将計算處理後的管網地圖或統計數據填入Excel文件,顯著節省報表制作的時間,提升辦公的效率。
11〕  方便快捷的管網更新工具。提供方便快捷的操作模式錄入管網數據,支持極軸模式,提供豐富的管網設備捕捉方式,可以在錄入過程中直接輸入長度、角度,并支持撤銷與重做。
12〕   地上、地面、地下一體化管線三維。地上、地面、地下管網及地形圖全要素真三維建模和三維展現,使供水管網的顯示效果更加真實,更好的展現供水管網建設情況,提升供水企業的形象。
13〕   分布式體系,滿足二級管理需求。針對供水企業分公司的管理模式,采用分布式的供水管網數據庫管理手段,滿足分公司二級管理的需要。
14〕   海量供水管網數據随身攜帶*。移動式手持應用終端—管網寶,将整個城市海量供水管網數據裝入輕薄的智能手機中,可達到高效、随時、随地管理管網資産的目的。
15〕  可定制流程的離線更新模式*。基于工作流的離線編輯可很好的與供水企業的供水管網更新業務相契合,為數據更新規範和制度提供技術支撐,實現管網數據更新一體化管理。                          (公司管網普查辦公室/ 馮亞梅/顧恺)
    作者簡介:馮亞梅,中共黨員,本科畢業學士學位,副處長;多年來從事管網管理和建設工作,在白龜山水廠籌建處技術科、公司基建科、公司給水工程設計室和管網管理處工作,具有豐富的給水管網設計、施工、預算工作經驗,特别是在管網處工作的6年裡,積累了豐富的管網管理經驗,負責組織完成了全市閘門建卡工作,目前組織實施管網普查和管網GIS地理信息系統建立工作。
 

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