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平顶山市给水管网GIS信息系统建设
2017-01-17 19:16:38

    摘要:平顶山市自来水公司担负着全市产业集聚区的供水动脉血管,为提高管网管理和服务水平,拟建立给水管网地理信息系统工作,2011年普查办针对此项工作,开展了详细的论证,主要针对建立系统所使用的人、财、物和项目的近、中、远期目标进行论证。
      关键字:GPS卫星定位 GIS地理信息系统  数据采集  功能模块数据库 
    平顶山市位于河南省的中南部,东经120°14’-133°45’,北纬33°08’-34°20’。西靠伏牛山,东接黄海平原,因市区建在“山顶平坦如削”的平顶山下而得名,被誉为中原之崛起城市。1957年建市,现已成为以能源,原材料工业为主体,煤炭、电力、钢铁、纺织化工等工业综合发展的新兴工业城市,以其得天独厚的地理位置、丰富的自然资源、雄厚的经济实力以及源远流长的灿烂文化,越来越为中外所瞩目。平顶山地处京广、焦枝两大铁路干线之间,并有漯宝铁路与两大干线相连。现辖汝州市、舞钢市、宝丰县、叶县、鲁山县、郏县和新华、卫东、湛河、石龙、新城区五个区。平顶山市自来水公司担负着平顶山市新华、卫东、湛河三个区的供水任务,纵横交错的管道是产业集聚区的动脉血管。管径DN1200mm以下至DN50mm总计1000公里以上,供水面积约230平方公里,东西长约16公里,南北长约14公里。平顶山市自来水公司始建于1958年,现为市属大二型供水企业,是集产、供、销、水质监测、水表检定、工程设计和施工于一体的公益性国有公共供水企业。在河南省18个地市自来水公司主要指标排名中,供水量、售水量和销售收入均排第三位。设计日供水能力50.6万m3,现有白龟山、周庄、光明路和第四水厂等四座大中型水厂。其中地表水:白龟山水厂设计日供水能力22.2万m3,第四水厂设计日供水能力20万m3;地下水:周庄水厂、光明路水厂共31眼深井,设计日供水能力8.4万m3。目前日平均供水量25万m3,最高日供水量30.4万m3,供水管网覆盖率达到市区供水区域的70%以上。
    供水系统是城市生存、发展的基础,供水事业的发展与城市的社会经济发展息息相关,其服务质量的好坏不仅关系到供水企业自身的利益,也直接影响到社会的稳定和政府形象。
   随着国家信息化建设的推进,使供水管网的管理工作步入定量化、科学化、自动化、现代化的轨道,同时也是 “数字城市”、“智慧城市”建设的重要组成部分,及城市可持续发展的迫切要求。
    随着城市建设的发展,供水管网日益庞杂,采用传统的管理手段已不能满足供水管网管理的需要。供水管网的规划、管理、维护、应急均与城市地形的空间形态和空间分布密切相关。近十年来,采用基于GIS(地理信息系统)的供水管网信息系统来管理城市供水管网已经达成行业共识,许多供水企业纷纷将供水管网信息系统建设作为整个供水信息化工作的重点,显著提升了供水企业管理效率和用户服务水平,为供水企业带来了巨大的经济效益和社会效益。
    因此,利用GIS技术,构建高效、合理、实用的供水管网信息系统,增强对供水管网的运营和监管的能力,实现城市供水管网智慧运作,提高供水管网管理与服务的水平,已成为供水企业发展的必然选择。
      一、项目概要
1.1      建设必要性
   平顶山市是我省重要的煤盐化工基地,市区面积约460平方公里,人口约90万,对城市供水要求较高。平顶山市自来水公司供水管网是产业集聚区的动脉血管,近年来,公司已对基础资料进行整理,资料较为完整,特别是随着普查工作的开展,各项数据资料将更为丰富。平顶山市自来水公司始建于1958年,现为市属大二型供水企业,是集.产、供、销、水质监测、水表检定、工程设计和施工于一体的公益性国有公共供水企业。在河南省18个地市自来水公司主要指标排名中,供水量、售水量和销售收入均排第三位。公司下设17个科室、28个基层单位。设计日供水能力50.6万吨,现有白龟山、周庄、光明路和第四水厂等四座大中型水厂。其中地表水:白龟山水厂设计日供水能力22.2万吨,第四水厂设计日供水能力20万吨;地下水:周庄水厂、光明路水厂共31眼深井,设计日供水能力8.4万吨。目前日平均供水量25万吨,最高日供水量30.4万吨。DN80mm以上供水管道430km,供水管网覆盖路率达到全市供水区域的80%以上。
    平顶山市自来水公司将对地下供水管网进行全面普查,预计管网总量达到1000公里,面对如此庞大的数据信息,利用现有供水管网管理模式已远远不能满足城市社会经济发展的需要,比如:事故维修困难,停水时间长;新增管网改扩建周期长;供水网络庞杂,资产利用率不高,盘活困难。
    另一方面,为适应供水系统今后扩展的需要,满足社会对供水企业越来越多的业务需求,有必要对供水企业现有的信息化建设进行统一规划,建立信息共享程度高、业务处理效率好的供水管网信息系统,以满足社会对供水企业“安全,可靠,高效,经济运行”的现代化要求的需要。同时,充分利用现有网络资源,扩大信息化应用领域,更好地发挥信息化技术在供水服务中的优势,提高供水企业现代化科技管理水平和社会、经济效益,建立供水管网信息系统亦势在必行。
1.2      建设条件已经成熟
1.    数据条件
1)   第二次全国土地调查工作基本结束,建成区1:500、1:1000等大比例尺地形图,可作为系统建设的基础地形数据,平顶山自来水公司拟采用1:500大比例尺地形图来进行系统建设;
2)   平顶山自来水公司已成立管网普查小组,预采购外业探测设备,供水管网外业探测可快速准确的建立城市供水管网数据库;
3)   平顶山规划局综合管线外业探测成果中的供水管线数据,以及现有档案中电子和纸质管线资料可作为管网数据的重要补充。
2.   技术条件
1)   计算机技术和GIS技术的飞速发展,成熟的GIS平台,可作为系统的支撑。
2)   3G等现代通讯技术可为信息传输提供保证。
3)   现代空间定位技术(GPS)和遥感技术(RS),可为系统应用提供支持。
    通过以上分析不难看出,目前供水管网信息系统建设的客观条件是成熟的,只要组织科学、经费到位,是不难完成的。
二、 建设目标、思路和原则
      2.1建设目标
    提供供水管网信息化全面解决方案,以地理信息技术为基础,以数据库技术、数据中心技术、通信技术等技术为依托,以城市基础地形图和供水管网数据为核心,注重供水管网业务移动化、供水综合信息集成化、供水管网数据服务化,实现供水管网空间和属性数据统一动态管理,为供水管网的规划、设计、施工、运营、评估提供可靠的依据和服务,提高供水管网业务管理的水平和流转的效率,从而实现城市供水管网智慧运作和科学管理,进而塑造供水企业的良好形象,提高供水企业的经济和社会效益。
    系统不仅可以满足传统的供水管网信息化管理需求,还是供水信息的共享服务平台、业务系统的可视开发平台,可作为供水企业核心资产管理和完整信息化的战略平台,助力供水企业的可持续发展。
      系统建设的分目标体现在:
     供水管网数字化。建立平顶山市供水管网数据库,实现从水厂到用户的供水管网相关资料的统一信息化管理,如管道、水表、阀门资料以及相关的施工、维修、养护资料等。
    管网管理动态化。实现平顶山市供水管网资料的动态管理,系统不但能够管理原有的管网资料,而且能够方便地将新建或改造工程的管网资料添加到管网数据库中,结合GPS和其他测绘数据,实现管网数据的同步更新,同时保证管网空间数据的拓扑完整性、属性数据的准确性、现势性。
     供水管网可视化。实现管网管线及相关资料的在地图上的可视化查询、统计、打印以及输出,提供对地下管线的横、纵断面图查询以及三维可视化浏览,为供水管网的规划、设计、改扩建、维修提供准确翔实的管网资料。
    决策支持智能化。当发生供水事故时,系统可准确快速定位到事故地点,并提供比原经验关阀更具科学性、准确性的关阀方案,辅助及时排除故障,缩短停水时间,减少水资源的浪费。借助漏水量计算、漏水点管理、漏水点分布分析等信息化工具,辅助管网部门更好的开展检漏工作,降低管网漏水率,提高水资源的利用率。
    供水信息集成化。实现供水信息的综合集成,在地图上直观展现实时监测的水质水量信息、客户用水量情况、供水管网改扩建工程进度、当前巡检人员位置、抢修的情况等,为领导全面准确掌握城市供水系统的运行状况提供支持。
    供水信息服务化。为企业、政府、公众提供供水管网数据和功能服务,不仅能够为供水企业提供供水信息服务,还能够在数字城市层面提供供水信息服务,充分发挥系统建设的效益。
    系统发展业务化。符合“智慧水务”的SOA架构的总体发展要求,可在系统基础上快速搭建配置以供水管网数据为基础的供水管网巡检、检漏、抢修等业务信息系统,提高供水管网业务管理的水平。
   依据平顶山市自来水公司当前管网管理状况,需要迈出数字化、信息化管理的第一步,先实现信息化管理‘从无到有’,再‘从有到精’。
    2.2建设思路
   系统建设以提高管理效率、保证供水安全、促进社会经济发展、提高人民生活质量为宗旨,以科学发展观为统领,在遵循“高起点、高标准、高质量”的总要求及相关科学标准规范条件下,依托现有供水信息化建设资源,整合改造现有供水信息系统的软硬件设施和相关数据信息,并在GIS技术支撑下,采用开放的体系架构,实现多源异构供水信息集成(如管网、调度、营业、水质、抢修、服务等)和可视化展示,最终建成一个开放式的、可扩展的供水管网信息系统。
      系统建设遵循以下思路:
          以数据为核心
1)    以业务为导向
2)    以服务为桥梁
3)    以制度作保证
      2.3建设总体原则
    为了充分发挥系统作为供水信息化的基础支撑平台的作用,不断满足政府、企业和社会公众对城市供水信息共享和服务的要求,确保系统可持续、健康发展,系统的建设将遵循如下总体原则:
1)    以民为本,服务发展
2)    标准先行、统一认识
3)    统筹规划、分步实施
4)    动态更新,长效运维
5)    统一管理、数据共享
6)    面向需求,应用拉动
7)    立足实际,注重效益
       2.4技术性原则
    系统建设技术上要坚持实用性,突出先进性,把握可扩展性、集成性,循序如下原则:
1)    基础性与集成性
2)    实用性与先进性
3)    可扩展性和自适应性
4)    安全性与稳定性
      三、 系统总体设计
3.1系统定位
    供水管网信息系统是供水企业信息化建设的核心,是供水企业内部、政府、公众供水信息的共享服务平台,是供水信息集成的地理空间框架,是“数字城市”的重要组成部分,是实现“智慧水务”的基础。
3.2系统是供水信息的共享服务平台
    系统除了可以提供针对用户的供水管网数据下载、打印、输出等服务外,还可以以在线的方式可向城市供水各业务系统提供城市行政图、大比例尺地形图、遥感影像、供水管网、地名库、道路中心线、定位区域等空间数据服务,事故处理等空间分析服务,定位服务,以及GPS位置服务,支持各业务系统的二次开发和运行,以共建共享的方式推动供水信息化的发展。
3.3系统是供水业务信息系统的可视化开发平台
    系统采用供水数据中心核心技术,提供供水管网信息化管理所需的数据仓库、方法仓库、流程库、中间件目录、系统目录、用户目录的管理和可视化表达,是一个天然的可视化开发平台,可方便进行供水业务信息系统搭建。供水数据中心技术提供的搭建式配置式系统构建模式实现了“零编程、巧组合、易搭建”的可视化开发,可采用数据中心集成设计器快速搭建供水业务信息系统
3.4系统是数字城市的重要组成部分
   系统在主要满足供水企业内部应用的基础上,需兼顾城市级应用,通过供水信息资源目录与数据交换体系和公共服务体系,系统可向市政公用事业兄弟部门(如燃气、排水、路灯、道桥等)提供供水信息的共享、交换以及定制和扩展服务。同时,系统建立数字城市地理信息空间框架的数据交换接口,采用地理框架所提供的地理空间应用共享服务,实现城市基础地理信息数据的实时更新。
3.5系统核心技术-供水数据中心
  供水数据中心集成开发技术简称“供水数据中心”或“数据中心”,基于新一代GIS架构技术及新一代开发模式,是集“GIS基础”与“供水应用”为一体的综合开发与应用集成技术。
供水数据中心既是一个“资源管理器”又是一个“系统开发器”。“资源管理器”管理“数据资源”和“功能资源”两大资源。数据资源通过数据仓库管理;功能资源通过功能仓库管理。“系统开发器”采用柔性设计理念,使系统能够被快捷地搭建出来,并且能适应需求的变化迅速做出调整,真正实现了“零编程、巧组合、易搭建”的可视化开发。
    供水数据中心集成开发平台提供方便强大的集成开发手段,以满足不同种开发的需求。
1) 通过数据仓库,提供供水多源异构数据的统一、层次化管理;
2) 通过功能仓库,提供供水多领域应用系统的集成及功能复用手段;
3) 通过搭建平台,提供适合于多种供水应用领域的应用系统(包括桌面系统、浏览器系统、智能手机系统)快速构建技术;
4) 通过工作空间,提供统一的框架,实现多个供水应用领域的应用系统的协调工作;
5) 通过设计器,提供应用方案的集成搭建和配置可视化界面。
供水数据中心增强了供水管网信息系统适应需求不断变化的能力,并降低供水业务应用系统的开发难度,为开发供水业务应用系统提供支撑。
3.6体系结构
  本系统基于供水数据中心核心技术,采用面向服务的体系架构(Service Oriented Architecture,简称SOA架构)进行建设。系统各个供水管网业务功能以“服务”形式提供给不同的业务应用,各功能之间是相互独立的,以一种“松耦合”的协议机制来组合。基于智慧水务集成开发平台建立供水管网信息系统,可以提供应用搭建和业务协同机制,支持用户对应用模型进行定义,并灵活配置、扩展系统,实现数据与功能共享,以适应不断变化的城市供水客户与市场需求,使供水管理信息化工作步入持续快速的发展轨道。
3.7智慧水务集成开发平台
    智慧水务集成开发平台内建的数据中心技术提供了GIS数据与供水企业业务数据分布式管理和功能整合的解决方案。智慧水务集成开发平台包含数据仓库、功能仓库及搭建平台。智慧水务集成开发平台不仅可以为供水系统解决多源异构数据的处理难题,而且可以充分利用现有系统资源,提供先进的搭建式、配置式、插件式二次开发技术,力图从界面表现到数据管理各个层面上实现搭建,为用户提供一个可持续发展的供水完整信息化解决方案。
3.8智慧水务服务平台
智慧水务服务平台充分考虑水务服务模式和服务内容的实际需求,采用面向服务的体系架构(SOA),主要提供供水数据服务、供水功能服务、供水业务位置服务。
1)   供水数据服务
供水二维地图可视化服务提供包括地形图、政区图、交通图、影像图、管网图以及各类供水专题地图(等水压线图、水质/水压监测点分布图、大客户分布图、爆管点分布图、漏水点分布图)等服务。
供水三维地图可视化服务提供多分辨率遥感影像和DEM构建的三维地形场景,以及地上、地面、地下的三维供水管线场景等。
2)   供水功能服务
供水功能服务遵循OGC的WPS规范,面向供水业务流程,提供数据浏览、供水管网空间检索、水量水压分析、漏水量计算、关阀搜索、消防栓搜索、水质分析等服务。
3)   供水业务位置服务
供水业务位置服务基于GPS、GIS技术,提供巡检人员和车辆、抢修人员和车辆的在供水管网图上的实时定位服务、车辆和人员的历史轨迹查询服务和最短路径服务。
3.9模块设计
针对不同用户的不同使用目的,供水管网信息系统提供了面向不同应用的功能模块,如图1.1所示。
图1.1功能模块划分
    管网入库、数据更新、数据管理、系统管理、离线编辑模块主要实现对供水管网及相关数据的管理、入库、更新,为供水管网应用提供数据支撑。供水管网应用包含管网分析、水力计算、管网信息发布子系统、浏览器业务应用系统和管网宝。
    通过浏览器业务应用系统,用户可以在任意一台联网的计算机上实现对供水管网信息的浏览以及管网查询、统计、浏览、管网资产管理等。
    管网宝可将海量的城市供水管网数据装载到智能手机中,人们直接使用日常生活中的智能手机就能达到高效、随时、随地管理管网资产的目的,待普查的深入和 GIS系统的建立,逐步开发各项功能。
3.10数据建设
供水管网数据的准确完整与否,是系统建设成败的关键,我们对系统所需的数据来源、特点,做了深入仔细的分析,制定出一套针对不同数据来源、不同数据特点的行之有效的解决方案,能完全满足系统建设的需要。
3.11地形图建库
地形图主要描述城市或区域的地形地貌,是系统显示、查找、定位的基础,地形图具有图层多、图幅多、海量数据的特点,系统采用地图集形式来管理海量的基础地形数据,地图集从纵向上由多个层类组成,在横向上地图集由多个图幅组成。
地形图入库方案如图1.2所示。
图1.2地形图入库流程
在建立地形图库时,一定要注意数据分层,地形图建议分层如下:道路层、重要建筑层、居民地层、水系层、其它层,等等。
3.12供水管网建库
1)   空间数据建库
供水管网的现有数据一般包括:外业探测数据、管线竣工图数据、已建系统数据等。这些数据有电子数据和纸质文档数据,对于不同的数据格式需要采取不同的数据处理方式。针对不同的数据格式,下面分别介绍空间数据的建库流程。
(1)外业探测数据
系统提供“外业探测数据—成图与数据检查—将成果表直接转入管线系统”的一体化建库方式,自动形成管线、管点的空间数据和属性数据,并将管段、管点连接起来,建立正确的拓扑网络。
(2)管线竣工图数据
竣工图的录入可以采用三种模式,第一种是将图纸扫描矢量化或使用数字化仪输入,直接引入系统;第二种是将扫描后形成的图像经过校准后作为衬底,以“描红”的形式手工录入管网;第三种模式用于使用地物进行相对定位的竣工图纸,如果地形图上有对应的地物数据,则可以采用各种解析方法输入管网设备。
(3)其他格式数据
平台提供了较齐备的数据转换模块,可以将已有的如ARCINFO、MAPINFO、AutoCAD、EXF、SHAPE、TIGER、DLG等多种通用格式数据,通过平台所提供的接口,转换成平台格式数据,然后转换成网络文件,进行拓扑建网。针对新旧系统坐标系的不同,可利用GIS功能进行投影转换,将点线要素进行耦合,建立管网拓扑。转换过程遵守建库流程,见图4.3所示。
 
图1.3管网数据建库流程图
2)   属性数据建库
(1) 属性数据入库
    在输入管线及管件的同时进行管线属性数据的整理、建库,完成对已有属性数据库的输入。
    对于已经有管件属性表的管网,可以采取关键字挂接外部数据库的方式挂接到相应的管件上。如通过管网设备编码为关键字段,挂接属性数据。对于没有建立数据表的管件,可以采用手工录入的方式:(1)可以一边输入管件图形数据,一边录入相应管件的属性和编码信息;(2)或者批量手工录入成数据库表、Excel表格等等,再通过关键字(设备编码等)挂接到相应的管件上去。
(2)属性数据编辑与检查
Ø   检查有重复错误的管件属性;
Ø   点击单个管件修改其属性数据;如更换某一钢材管线为球墨管,更换较大口径的管线,都可以直接修改属性更新属性数据;
Ø   按条件批量修改管件的属性;
Ø   按管件图形参数批量修改管件属性数据。
3.13系统功能建设
(带*号的功能模块建议后期建设)
1〕.管网入库
    外业探测成图与检查一体化工具:支持从Access、Excel中导入外业数据并成图,可进行管点连通度,坐标,孤立管点,空值、负值和重复值等检查,检查无误的数据可以直接导入供水管网数据库。
    外业探测数据入库:外业探测数据建网向导直接导入外业探测管网数据,并能够进行数据的完整性和一致性检查,自动生成供水管网数据库。
   数据转换:系统可实现不同格式、不同比例尺的空间数据转换。
竣工图入库:可直接将纸质竣工图纸进行矢量化处理,并自动接边、建网;提供CAD等电子竣工图数据建网向导,可便捷地导入到供水管网数据库中。
2〕.数据更新
    录入工具:可实现图形与属性数据的同步编辑,建立通用的地形图图式和专业用的供水管道图例等图素的调用库,用来制作标准的管网图形。提供强大的解析录入工具如两点拴点、两边交点、垂直边、平行边等录入纸质竣工图。在录入数据时,既可以点中需录入的设备进行单一录入,也可以成批地快速录入。
   编辑工具:供水管网空间数据的删除、移动、复制、剪断、联接、线上点操作等工具,对管网的属性和参数的编辑、统改,可根据关键字实现管网属性与外部数据库的直接连接。
    选择工具:系统采用选择集支持矩形、圆形、多边形、单选等多种区域选择方式,及替换、反向、增加、移除、交叉等多种选择模式,用户可以很简捷的选择需要操作的实体。
   动态捕捉工具:系统提供对点、线端点、线折点、点对线的垂点、线与线交点、线的延长线等特征点的捕捉。
    附属数据更新:可对接水点挂接的用户水表、管段阀门维修数据等附属数据进行增加、删除和修改。
    GPS竣工测量数据导入:系统支持将GPS竣工测量数据方便地导入系统中。
3〕.数据管理
    地形图管理:系统采用地图集对地形图进行管理,支持按分幅或目录管理地形图,无缝拼接大数据量地形图数据,并且能够管理具有相同空间参考的多幅矢量地图数据,方便快捷实现地形图数据的查询、检索及输出。具体包括图幅自动入库、图幅接边、地图更新等功能。
    管网查询统计:提供图形检索属性和属性检索图形的双向查询功能,以及按不同条件进行不同的管网统计,如按属性、区域、条件、管网资料以及专项等信息进行统计。
    版面打印:系统可实现制图版面设计、版本设计与地图输出等功能,并且支持分幅打印、布局打印、自定义范围打印以及栅格数据集和影像文件输出。
    设备库管理:提供对管网设备分级管理方式,对于相同类型的设备进行归类统计,管理形式更加多样化。
    管网自动编码:按照用户自定义的编码规则,自动对管网设备进行编码,简化管网设备信息管理。
    管网自动分层:可按管径进行分层,可显示管网的主干网,直观展现干管分布情况。
    变焦分层显示:可根据管段的管材或管径等属性进行分类,将不同属性的管网分在不同图层中,可用不同的颜色或粗细进行显示,并能在不同的显示比例下显示不同的管网。
    附属数据管理:提供对用户数据、管道阀门维修数据的查询、统计。
   辅助数据管理:提供对如地名库、道路中心线、定位线、管井、大样图等辅助数据的定位、浏览、查询、统计。
  多媒体数据管理:系统可实现多媒体数据与管件实体的挂接管理。
    管网数据维护:系统允许任意修改数据库结构、管网设备图示符号,提供对管网数据的错误、一致性及拓扑完整性进行检查和自动校正,并可直接输出管网明码文件。
4〕.管网分析
    占压管线检查:系统通过可扩充的占压管线规则库,进行占压管线的检查,统计出指定区域内的占压管线,提供供水管线事故隐患预警。
    漏水分析:系统提供漏水分析来辅助管网部门更好的开展检漏工作,包含漏水量计算、漏水点管理、漏水点分布分析等功能。
关阀搜索:当供水管网突发爆管或漏水等事故后,用户只需指定事故发生处,系统能够自动搜索出需要关闭的阀门、停水用户、停水区域或周围最近的消防栓信息等,并制定出合理的处理方案,并可自动生成阀门启闭通知单、现场维修图、用户停水通知单等协助抢修人员进行施工。  
图1.4关阀搜索
    消防栓搜索:发生火警时,系统能够根据火警的具体地点寻找最近的消防栓,方便消防人员进行事故处理。
    连通分析:根据用户在图形上选取的管点,系统会自动与管点相连的管段高亮度显示,可对供水管网的联接情况进行检查。
   缓冲区分析:可根据改造管线的缓冲半径进行影响范围的分析,了解管线铺设导致的开挖道路所影响的道路及建筑物的情况,有助于辅助规划设计人员的规划决策。
    预警分析:对于设备超出安全运行年限的管线、阀门等实施,系统自动提出预警。
5〕.管线三维
    管线横纵断面:选择需要分析的位置,可自动绘制出符合规范的横、纵断面图,并可在横、纵断面图与管线地图之间进行联动操作,并可以查询管线和剖点处的属性信息。
    地上、地面、地下管线三维:提供地上、地面、地下全要素三位建模和三维展现,用户可以在任意范围内生成三维立体图,从不同的角度直观察看管线的走向和相对地面的埋深及空间关系和管网的图形参数和属性信息。
图1.5地上、地面、地下管线三维
6〕.水力计算*
管网简化:为建立起既可真实反映管网水力状况,又能保证计算速度的管网水力模型,提供了管网简化功能,即略去次要管线,保留主要管线。
水力计算:可在管段管材、管径、管长确定,各节点流量已知,水源输出流量、压力确定的情况下,计算出管网中每根管段的流量、流速、水头损失,每个管点的压力,从而模拟管网的水力状态。
图1.6水力计算
    结果表现:管网运行状态模拟、管网运行状态评估、管网等水压线、供水路径查询、水源供水区域图、用水分布图、压力满足区域、灵活多样的报表图形输出。
7〕.离线编辑*
     基于工作流的离线编辑可很好的与供水企业的“任务分配-数据获取-数据录入-数据审核-数据入库-任务结束”的供水管网更新业务相契合,为数据更新规范和制度提供技术支撑,同时保证管网空间数据的拓扑完整性、属性数据的准确性,实现管网数据更新一体化管理。
图1.7离线编辑
3.14系统管理
提供模板管理、权限控制、网络监控、日志管理、备份管理等功能,保证系统稳定、安全地运行。
3.15系统集成
通过开放的系统接口和服务,可实现与客户服务系统、营业收费系统、调度系统、管网建模系统、CAD系统、工程管理系统的无缝集成,实现系统间数据的共享,系统可在地图上直观展现供水管网埋设情况、实时监测的水质水量信息、客户用水量情况、供水管网改扩建工程进度、当前巡检人员位置、抢修的情况等,将海量复杂的供水系统资产及动态运营信息通过地图的方式直观可视化的表现,无疑会为供水业务的管理和领导的决策产生积极的影响。
3.16供水管网信息发布*
用户可以在任意一台可以上网的计算机上实现对供水管网信息的浏览。
系统提供管网图形的任意放大、缩小、复位、移动等基本图形操作功能,还提供了管网查询、统计、浏览、打印、输出等功能。
水量分析:系统能够通过与营业系统的接口,制订GIS系统中水表与营业系统中的营业用户记录的对应关系,获取到营业用水量,实现水表水量的查询,以及水量曲线的生成。
图1.8水量分析
水压分析:系统能够通过与调度系统的接口,将调度系统中的水压数据实时显示在系统中并对其进行分析,当管网中某处水压低于设定范围,系统就会报警提示,供决策者参考。
事故处理:系统可根据爆管或火警事故报告位置,快速在地图上实现定位,并进行关阀搜索或消防栓搜索,给出事故处理方案和影响的范围和用户,提高抢修效率。
四、    项目实施与管理
4.1项目实施
1〕.项目实施要点
〔1〕在项目建设周期上,要分阶段;
〔2〕在项目建设内容上,要分重点;
〔3〕在开发商的选择上,要有经验;
〔4〕在软件的选择上,要成熟、实用;
〔5〕在项目的后期维护上,要有长期保障。
2〕.项目建设步骤
1)   准备阶段
(1) 成立项目领导小组,并确定人员对项目进行前期协调、管理、调研,确保项目顺利实施。
(2) 制定项目工作计划。
(3) 划定试验区范围。
(4) 选择软件以及软件开发商。
(5) 对外协调城市最新地形图的获取问题,为项目建设提供便利;对内整理管网及相关档案资料,为项目数据建设提供便利。
2)   试点阶段
(1) 完成系统调研和需求分析,提交调研报告和需求分析规格说明书。
(2) 编制概要设计说明书。
(3) 转换、提交试验区数据。
(4) 完成系统开发。
(5) 组织试验区内试运行。
(6) 总结经验,提交下一步项目实施工作计划和方案。
3)   全面建设阶段
(1) 确定全面建设阶段的总体目标。
(2) 根据上一个阶段的工作经验,在全市范围内全面开展工作。
(3) 进一步深化软件功能,更好满足供水企业的需要,满足行业快速建设的需要。
(4) 建立各项系统、数据运营维护制度,保证系统有生命力。
(5) 系统运行、验收。
4.2项目组织管理
由平顶山自来水公司项目组具体负责项目实施管理,制定项目执行规程;定期举行项目组的会商制度;制定项目进度计划,严格进度检查与控制;项目经理负责项目的规划、技术咨询、技术监测;项目接受项目领导小组的指导和监督;项目协调负责代表项目承担单位和参加单位对项目负责,监督项目的实施;由软件系统开发组、数据处理组、技术支持组对项目的各自部分对项目总负责人负责,并负责组内的协调和进度安排。
为了优化资源,保证项目的顺利建设,特此对此项目有关的工程人员组织安排,见图6.1所示。

1.9项目人员组织

4.3合理化建议
1)    充分挖掘已有数据的潜在价值, 降低系统建设成本与建设周期;
2)    全程参与数据入库工作, 彻底摸清城市供水管网建设情况;
3)    注意相关供水信息的采集,建立完整的供水管网数据库;
4)    领导重视,组织有力,确保项目顺利进行;
5)    选择试验区,积累经验,逐步推进;
6)    制定完善的系统管理制度,保证系统正常运行;
7)    引导系统解决管理难题,发挥系统效益。
4.4社会与经济效益
系统的建设能够极大提升供水企业的对外形象,同时也提高了管理部门的办公效率和业务部门的工作效率,降低了经营管理成本,加快了企业反应速度,提高了供水企业的服务质量,为城市基础设施的建设添砖加瓦,更加有利于促进城市的经济发展,有利于创建良好的投资环境。
1)   系统建设的社会效益:
(1) 整合并盘活城市供水信息资源;
(2) 降低管网漏水率,建设节约型社会;
(3) 提高企业管理效率;
(4) 提高供水客户服务水平;
(5) 增强供水企业快速反应和适应能力;
2)    系统建设的经济效益
(1) 减少供水企业无收入水量,降低产销差
(2) 提高抢修效率,缩短停水时间
(3) 减少因资料不全造成的供水事故
4.5系统特色
1〕   可定制自己的系统。系统允许用户通过拖曳地方式定制满足自己实际需求的供水管网信息系统,更加贴进业务需求和使用习惯。
2〕   供水综合信息一张图。系统可在城市地图上直观展现供水管网埋设情况、实时监测的水质水量信息、工程进度、巡检人员位置、漏水点分布等,将海量复杂的供水系统资产及动态运营信息通过地图的方式直观可视化的表现。
3〕  丰富的供水信息服务。系统提供丰富的供水管网数据和功能服务,最大化系统和数据的效益,全面提升供水业务管理的层次和水平。
4〕   供水业务系统搭建配置式快速构建。系统提供了构建供水管网业务信息系统的搭建平台、供水功能仓库、可扩展多场景的框架,用户可专注于供水管网的业务流程,快速构建供水业务信息系统,缩短应用的周期,节省成本。
5〕   管网数据模型简单灵活。系统采用面向实体的网络数据模型,实现了几何网络与逻辑网络的分离,并可修改、删除、增加设备的元数据,数据模型更加简单灵活。
6〕   高效的海量管网数据管理。系统通过内嵌的空间数据引擎高效管理存储在数据库中的图形和属性数据,支持特大城市供水管网海量数据(>1TB)的存储和管理。
7〕  完整的管网数据管理。全面管理与管网设备相关的水量、水压、维修、施工、多媒体等资料,真正实现管网数据的全面管理。
8〕   方便的一户一表管理。系统通过外挂附属数据表的模式进行户表管理,大大减轻了管网图形数据的负担,同时也增强了户表管理的条理性。
9〕   CAD数据的直接读取。CAD中间件可实现CAD数据的直接读取和CAD系统的无缝集成,实现CAD格式的设计管网图和竣工管网图与供水管网现状图叠加显示。
10〕  灵活强大的报表定制与输出。可方便快捷的定制输出任意复杂的报表,在报表输出时自动将计算处理后的管网地图或统计数据填入Excel文件,显著节省报表制作的时间,提升办公的效率。
11〕  方便快捷的管网更新工具。提供方便快捷的操作模式录入管网数据,支持极轴模式,提供丰富的管网设备捕捉方式,可以在录入过程中直接输入长度、角度,并支持撤销与重做。
12〕   地上、地面、地下一体化管线三维。地上、地面、地下管网及地形图全要素真三维建模和三维展现,使供水管网的显示效果更加真实,更好的展现供水管网建设情况,提升供水企业的形象。
13〕   分布式体系,满足二级管理需求。针对供水企业分公司的管理模式,采用分布式的供水管网数据库管理手段,满足分公司二级管理的需要。
14〕   海量供水管网数据随身携带*。移动式手持应用终端—管网宝,将整个城市海量供水管网数据装入轻薄的智能手机中,可达到高效、随时、随地管理管网资产的目的。
15〕  可定制流程的离线更新模式*。基于工作流的离线编辑可很好的与供水企业的供水管网更新业务相契合,为数据更新规范和制度提供技术支撑,实现管网数据更新一体化管理。                          (公司管网普查办公室/ 冯亚梅/顾恺)
    作者简介:冯亚梅,中共党员,本科毕业学士学位,副处长;多年来从事管网管理和建设工作,在白龟山水厂筹建处技术科、公司基建科、公司给水工程设计室和管网管理处工作,具有丰富的给水管网设计、施工、预算工作经验,特别是在管网处工作的6年里,积累了丰富的管网管理经验,负责组织完成了全市闸门建卡工作,目前组织实施管网普查和管网GIS地理信息系统建立工作。
 

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