基于gis-mis技术智能化供水管网爆管研究系统设计和实现 8页

'基于GIS/MIS技术智能化供水管网爆管研究系统设计和实现　　摘要：智慧城市的建设日渐升温，但也存在没有统一标准、重复建设、信息孤岛等方面问题[1]。本文根据城市市政设施从设计到运营的智能信息化管理现状，根据信息管理的需求和特点，针对重点市政设施中的供水管网设施，并以区域供水管网为例，设计并实现供水管网的智能信息化管理系统。实现了对供水管网的标准化、信息化、智能化管理和更新。同时，实现了对供水管网的爆管分析、预警分析、火灾分析等空间分析功能，为规划建设、预防灾害等提供了科学可靠的依据。关键词：供水管网；智能；市政设施；信息管理中图分类号:TD218文献标识码：A1绪论由于城市建设的快速发展，城市供水管网是城市发展和人们日常生活不可或缺的必要基础设施，同时它也是城市生存和健康发展的生命线。供水问题影响着各行各业的发展，从而供水问题成为制约城市进一步建设发展的因素之一。8 “智能供水”就是通过数据采集仪表、无线网络、水质水压等在线监测设备实时监测城市供水系统的运行状态，形成城市供水系统物联网，并将海量供水系统信息进行及时分析与处理，做出相应的处理结果与辅助决策建议，以更加精细和动态的控制方式管理供水系统的整个生产、管理和服务流程[2]。实现“智能供水”是供水企业自动化管理的最终目标，发展“智能供水”是一个漫长的技术进步过程。通过对SCADA系统、OA系统、MIS系统、水力模型、GIS系统等各大系统与平台的整合，达到智能调度分析决策功能，从而有效实现信息共享和整体管理。2目标与分析管网系统是在计算机技术基础之上建立的，为用户实时提供准确可靠的全面动态管网信息[3]。它为供水企业在管网设计、事故处理等决策方面提供可靠的科学依据。随着地下管网的复杂化，运用管网地理信息系统来对管网进行管理和分析可以有效提高供水行业的工作效率和降低管理成本，从而提高对城市供水的优质服务和对供水相关业务的数据共享等。2.1目标8 本系统在充分调查供水以及相关行业业务需求的基础上，对需求进行详细研究分析，从而进行该系统的设计与开发。通过开发系统实现GIS技术的强大的空间分析功能来对管网进行分析，不但能实现对管网数据的高效管理、及时更新和随时共享，更能够从实际需求出发，有效、及时分析管网数据，为市政管网设计规划、施工等决策提供可靠的参考依据[4]。2.2分析开发供水管网地理信息管理系统，是为辅助供水管理部门及市政设施相关部门进行供水管网数据的科学管理以及为道路施工、城市规划设计、相关事故处理提供科学可靠的决策依据。所以本系统开发并实现了如下功能：（1）系统管理：包括用户注册、用户密码找回、用户登录、用户信息修改、权限管理功能；（2）视图浏览：包括目标图层选择、地图放大、地图缩小、地图漫游、地图的全幅显示、鹰眼导航和地图刷新等；（3）信息查询：根据管线、管点的材质、管径、埋设时间等快速查询到相关管线，并且能够浏览其详细信息；根据地名、道路名查询其周边的管线、管点状况；多种查询范围选择方式，可以点选、拉框选择、自定义多边形选择，满足用户的不同需求，使用户能够根据自己需要，选择自己感兴趣的区域进行查询；图文互查、联动查询，即可任意指定图形查询数据，浏览数据时可同时查看图形；（4）统计分析：管线、管点进行相关统计，如对某区域管线材质、井盖材质、管线长度进行统计，并生成统计图；8 （5）空间分析：断面分析，包括横断面与纵断面分析；净距分析，包括管线的水平净距与垂直净距分析；以及管线使用期限预警、管线抢修路径、管线连通性、火灾事故分析和爆管事故分析；（6）数据管理：将影像底图、管线、管点等空间地理数据用数据库进行存储管理；（7）工具：提供管线标注、管点标注、节点捕捉、格式转换、距离测量、面积测量；（8）对外服务：实现把各分析结果以报表、图表以及图片的形式输出；（9）帮助：为用户提供动画演示系统相关功能操作帮助。3系统设计3.1设计思路基于供水行业的现实需求，对GIS技术在城市供水管网地理信息管理系统中应用功能进行设计与开发。本系统技术路线如图1所示，具体的设计思路如下：（1）建设并开发切实需要的GIS系统每个系统的设计与开发都是以现实需求为出发点，只有能解决现实问题的系统才算好的系统。本系统也同样遵循这个一个规则，以供水行业切实需求为出发点，建设能为供水管网解决设计、事故处理等问题的应用软件系统。（2）预留系统的接口8 城市供水业务需求涉及各行各业多种多样的信息系统，各个系统之间开发建设是相互独立。给系统预留接口可以将其他系统与本系统进行整合，以达到建设信息化供水系统的发展目标。图1系统技术路线流程图3.4总体架构本系统从实际需求出发，主要实现了：系统管理、视图操作、信息查询、统计分析、空间分析、数据管理、对外服务、工具等模块的功能，系统总体架构如图2所示。图2供水管网地理信息管理系统总体框架3.5数据库设计供水管网数据涉及大量属性数据，合理的设计数据库能够减少数据的冗余，增强系统的灵活性，降低系统的开发难度，便于用户的操作，在本系统中作者采用实体联系模型描述需求分析中获得的数据对象的基本方法，以及将实体联系模型转换为关系模型及数据库模式的基本思想，这也是本系统数据库设计的核心内容，作者设计数据库结构图来增强数据库的表达能力，如图3所示。图3系统数据库结构图4系统实现8 爆管分析是指当供水管线的某一管线或阀门发生事故时，对其进行爆管分析，右可获取爆管的管段的相关属性信息（包括坐标、管径等），通过分析查找出需要关闭的阀门并获取阀门的编码、坐标、材质等相关信息，同时分析出受影响的管线，从而为相关管理部门制定解决方案提供科学可靠的决策依据。其思路如图4所示：①创建两个栈，一个用于存储找到阀门的编码的栈A，别一个用于存储管线编码和不是阀门的管点编码的栈B；②在管线或管线上选择爆管事故点，获取到该点的管线或管点的编码并标明是管线编码还是管点编码，再存入创建的栈B中；③然后通过栈B中弹出一个编码，通过弹出的编码获取该编码对应的要素（点或线），进行拓扑关系分析获取与该要素相接的的要素，如果该要素是管线则直接将编码加以标注存入栈B中，如果是管点则判断是否为阀门，如果是阀门则将该管点编码存入栈A中；④反复执行步骤③直到栈B中没有数据为止；⑤通过栈A中存储的阀门编码，获取需要关闭的阀门的相关信息（坐标、材质等），并在地图上标注显示阀门和关闭阀门受影响的管线。图4爆管分析流程图8 如图5所示，点击爆管分析按钮后，根据状态栏提示在地图主控件中点击发生爆管的管线或管点，系统自动获取爆管的编码、管径、管长、材质、坐标信息，并自动分析出所需关闭的阀门并获取阀门的相关信息。然后对爆管的其他信息进行补充完整，并可将事故信息和需要关闭的阀门信息进行导出。图5智能爆管分析实例图5结论本文主要以市政设施智能信息化管理中供水管网从设计到运营的信息化的管理系统为例。以实用为主，技术为辅并考虑到系统整体性、安全性、稳定高效性、可扩展性、易维护性、安全性、稳定高效性、经济性以及内部统一标准等原则实现了供水管网从设计到运营的信息化管理系统，从而为建设其他智能信息管理系统的建设作为参考。参考文献：[1]袁峰，徐昊.智慧城市建设的思考与展望[J].城市观察，2012.8(4).[2]朱波.城市供水管网地理信息系统的研究与实现[J].城镇供水.2012.4(2).[3]暴智浩.供水管网GIS的设计开发与发展趋势[J].城市公用事业.2002(5).[4]张萍，王岚等.GIS在市政设施管理中的应用[J].城市管理与科技.2000，12(2).[5]王世东，章后甜.基于GIS的供水管网管理系统的设计与实现[J].信息技术，2005(2).8 [6]宋中硕.城市供水管网地理信息系统的研究与实现[硕士学位论文].北京：中国地质大学(北京)，2007.8'