廣州市供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用
論文類型 | 技術(shù)與工程 | 發(fā)表日期 | 2001-10-01 |
來源 | 管道漏損控制研討會論文集 | ||
作者 | 廖敏輝,吳玉琴,張鉞 | ||
關(guān)鍵詞 | 供水管網(wǎng) 地理信息系統(tǒng) 系統(tǒng)功能:應(yīng)用情況 | ||
摘要 | 本文介紹了廣州市供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的總體目標(biāo)、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、開發(fā)的功能以及一年多來的應(yīng)用情況,并講述了系統(tǒng)建立后存在的問題以及相應(yīng)的解決辦法。 |
廖敏輝 吳玉琴 張鉞
廣州市自來水公司荔灣供水管理所
摘 要 本文介紹了廣州市供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的總體目標(biāo)、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、開發(fā)的功能以及一年多來的應(yīng)用情況,并講述了系統(tǒng)建立后存在的問題以及相應(yīng)的解決辦法。
關(guān)鍵詞 供水管網(wǎng);地理信息系統(tǒng);系統(tǒng)功能:應(yīng)用情況
1.引言
供水管網(wǎng)是城市地下基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,也是構(gòu)成供水企業(yè)的主要資產(chǎn)成分。廣州市自來水公司是一個具有九十多年歷史的國內(nèi)特大型供水企業(yè),隨著廣州市經(jīng)濟的飛速發(fā)展,城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展帶動了廠州市供水管網(wǎng)建設(shè)的迅猛發(fā)展。早在上世紀(jì)九十年初提高水廠生產(chǎn)能力解決了城市供水需求量的矛盾后,自來水公司領(lǐng)導(dǎo)就意識到相對落后的城市供水管網(wǎng)將成為制約供水服務(wù)質(zhì)量的新瓶頸,造成有些老城區(qū)居民用水仍存在問題,而水廠有水供不出去,為了解決這 問題,廣州市自來水公司采取了一系列的措施,一方面,加大對老城區(qū)舊管網(wǎng)改造的投資力度;另一方面,加強對供水管網(wǎng)GIS的研究開發(fā),選取以荔灣區(qū)為中心進(jìn)行供水管網(wǎng)GIS的開發(fā)試點應(yīng)用,試通過GIS技術(shù),大大地提高供水管網(wǎng)科學(xué)管理和決策水平,從而提高對外服務(wù)質(zhì)量。
2.系統(tǒng)總體目標(biāo)
供水管網(wǎng)屬于地下基礎(chǔ)設(shè)施,具有隱蔽性的特點,而且管網(wǎng)中水力的運行具有不可預(yù)見性,因而在管網(wǎng)建設(shè)和管網(wǎng)維護上對圖籍資料的依賴性非常大,供水管網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計、施工、監(jiān)理、調(diào)度、搶修都絲毫離不開圖籍資料。在眾多的工程圖紙資料中整理出一套反映供水管網(wǎng)現(xiàn)勢的、實時的管網(wǎng)圖,并利用該管網(wǎng)圖來指導(dǎo)自來水公司管網(wǎng)建設(shè)和管網(wǎng)維護顯得非常重要。
供水管網(wǎng)GIS是建立在計算機上以實時動態(tài)的供水管網(wǎng)現(xiàn)勢圖為基準(zhǔn)的,能夠處理以供水管網(wǎng)為核心內(nèi)容的空間信息和各種相關(guān)信息的一個綜合信息系統(tǒng),對供水規(guī)劃、設(shè)計、調(diào)度、搶修和圖籍資料的檔案管理提供強有力的科學(xué)決策依據(jù),實現(xiàn)分析決策的全計算機操作過程。整個系統(tǒng)建成后將達(dá)到如下目標(biāo):
●廣州州市全市范圍內(nèi)管阿圖籍資料的計算機管理;
●能夠快速提供準(zhǔn)確的搶修、施工方案決策支持;
●查詢各種供水管網(wǎng)信息,提供標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃、設(shè)計圖紙;
●網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)中心與廠作站的信息聯(lián)絡(luò);
●實時有效的管網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測分析,提交供水調(diào)度決策支持;
●管網(wǎng)運行狀態(tài)分析,對規(guī)劃、設(shè)計和現(xiàn)勢管網(wǎng)作出適當(dāng)?shù)脑u估:
●統(tǒng)計和發(fā)布各種供水信息。
3.開發(fā)情況
3.1 數(shù)據(jù)來源
全部管網(wǎng)數(shù)據(jù)由廣州市規(guī)劃局提供的地下管線普查數(shù)據(jù),管線特性點都有X坐標(biāo),Y坐標(biāo),地面標(biāo)高,地下管線頂部標(biāo)高等測量數(shù)據(jù),為供水管網(wǎng)比較準(zhǔn)確而現(xiàn)勢的空間信息,但管網(wǎng)圖上部分管線專業(yè)性質(zhì)不清,管線空間連接關(guān)系不正確或沒有建立連接關(guān)系,管線特性點的屬性不詳,難以區(qū)別廢棄管和正常管線,需要核對現(xiàn)有的工作藍(lán)圖、查竣工檔案、比較現(xiàn)場采集的閥門相對位置圖,把管線附屬設(shè)備區(qū)分出來,校正管線的連接關(guān)系,把校正后的數(shù)據(jù)輸入GIS空間數(shù)據(jù)庫。
規(guī)劃局提供的地形數(shù)據(jù)只有道路兩側(cè)5米范圍內(nèi)的地形數(shù)據(jù),稱為5米條帶數(shù)據(jù),建立起地形圖庫。由于帶狀地形以外的地方,沒有地形數(shù)據(jù),可以通過數(shù)字化現(xiàn)有的工作藍(lán)圖作為候選地理背景圖,組成柵格圖象庫。
規(guī)劃局提供的管網(wǎng)數(shù)據(jù)如管線和管線上的閥門、消防栓、堵頭、漸縮管等附屬設(shè)備,沒有屬性,有些管線和附屬設(shè)備缺失,需要通過查閱相關(guān)檔案資料,將屬性數(shù)據(jù)逐一核對出來,作為建立屬性庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
3.2 信息要素
地理信息要素:區(qū)界線、區(qū)名標(biāo)號、鐵路、道路、道路名標(biāo)號、街巷名標(biāo)號。水體邊界線、水體名標(biāo)號、建筑物外廊、建筑物名標(biāo)號、門牌號、房屋結(jié)構(gòu)標(biāo)號、籬笆、圍墻、圖根點、天文點、水準(zhǔn)點、三角點、導(dǎo)線點。
供水專業(yè)信息要素:管段、閥門、消防栓、分支節(jié)點、水表、堵頭封板、排氣閥、排水閥、加壓泵站、水廠、測壓點、測流井、重點用戶。
3.3 系統(tǒng)構(gòu)成
供水管網(wǎng)GIS采用德國西門子利多富公司的SICAD/OPEN軟件開發(fā)而成,其中包括BASE、NETZ、RBS、SINCAL、IMS模塊,軟件系統(tǒng)如下圖所示:
硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下:
3.4開發(fā)的功能
3.4.1 調(diào)圖
?。词髽?biāo)定義的區(qū)域調(diào)入管網(wǎng)圖;
?。吹缆?、重點單位檢索調(diào)入管網(wǎng)圖:
·按1:500或1:2000比例尺的圖幅號調(diào)入管網(wǎng)圖;
3.4.2 一般圖形顯示和分層顯示功能
?。话銏D形顯示功能包括:①中心放大;②中心縮??;③窗口放大;④平移;⑤前移窗日;③恢復(fù)原圖;①視圖刷新;③鼠標(biāo)容差調(diào)節(jié):③顯示重點單位;⑩點方式查詢顯示。
?。謱语@示功能:將管網(wǎng)設(shè)備和地理數(shù)據(jù)分別放于不同的層,共有兒十層,你可以按需要用鼠標(biāo)點擊顯示或關(guān)閉或設(shè)置這些層。常用的主要有以下幾大類,由各大類再細(xì)分若干層:①管線按口徑大小分層;②各種管網(wǎng)設(shè)備分層;③5米條帶地形數(shù)據(jù);④1:1萬地圖;⑤柵格背景顯示。
3.4.3 查詢檢索功能
?。醋远x條件進(jìn)行綜合管網(wǎng)設(shè)備(如管線、閥門、消防栓等)信息查詢,如:①按街巷路名查詢;②按年代查詢;③按管徑查詢;④按管材查詢:⑤按鼠標(biāo)定義的多邊形區(qū)域查詢等等,可按單條件查詢,也可以按自由組合條件進(jìn)行查詢。
.產(chǎn)生查詢報表以及按報表反向查圖功能。
3.4.4 統(tǒng)計功能
?。哂杏捎脩羧我膺x擇范圍統(tǒng)計的功能:
?。吹缆贰惭b時間、材質(zhì)、口徑、日徑_材質(zhì)_時間段等條件進(jìn)行管長統(tǒng)計;
?。吹缆贰惭b時間、口徑、類型、口徑_時間段等條件進(jìn)行閥門數(shù)據(jù)統(tǒng)計;
?。浪ā⑴潘y等管網(wǎng)附屬設(shè)備的綜合統(tǒng)計;
.漏點統(tǒng)計;
某些統(tǒng)計應(yīng)用中的直方圖和餅圖功能。
3.4.5關(guān)閘和擴大關(guān)問方案及網(wǎng)絡(luò)分析
如果出現(xiàn)水管爆漏,只要用鼠標(biāo)點管線上的爆漏點,系統(tǒng)就能能顯示出受影響的管段和地區(qū),給出關(guān)閘方案,并顯示出所有應(yīng)關(guān)的閥門,輸出關(guān)制報表和關(guān)制圖和因關(guān)制影響停水的重要用戶信息。如果應(yīng)關(guān)的閥門不能關(guān)閉止水,還可以給出外圍的擴大關(guān)問方案,并向受影響的用戶發(fā)出停水通知。
對給出的關(guān)閉圖,如果閥門位置比較難找或閥門卡表達(dá)不清,可以現(xiàn)場制作閥門的綁點圖;
對管網(wǎng)進(jìn)行模擬仿真分析,顯示管線的連接情況和供水狀態(tài)。
3.4.6 標(biāo)注和測量功能
標(biāo)注的設(shè)置、增、刪、改功能:標(biāo)注管線的管徑、管長、自由標(biāo)注等等:
測量功能,主要用于管線的相對距離和閥門等附屬設(shè)備的綁點等。
3.4.7 繪圖功能
繪制與規(guī)劃局一樣的有四角點座標(biāo)和圖框標(biāo)準(zhǔn)的1:500和1:2000的管網(wǎng)圖;
繪制用鼠標(biāo)任意框出的區(qū)域管網(wǎng)圖,并按任意比例輸出所選的層的圖形;
繪工改圖、竣工圖、閥門消防栓冊頁圖等。
3.4.8 數(shù)據(jù)更新維護功能
可按坐標(biāo)方式也可按以前手工所用的相對位置方法對管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改;
可按單個設(shè)備也可按批量數(shù)據(jù)方式進(jìn)行管網(wǎng)數(shù)據(jù)的增、刪、改;
地名信息的更新功能。
3.4.9 任務(wù)管理
在工作站上建立自己的工作任務(wù),用文件方式對圖形進(jìn)行設(shè)計、修改、查詢、爆管分析等管理操作(所有GIS功能都可以用),但不影響庫里的數(shù)據(jù),實現(xiàn)可按不同用戶的需要進(jìn)行任意的操作。
自動記錄調(diào)圖時間、范圍、主機號、用戶名和讀寫情況,以使用戶和管理員明確圖形使用狀態(tài)。
任務(wù)的存儲、恢復(fù)、修改、回調(diào)等功能,提高圖件的訪問速度。
3.4.10 系統(tǒng)管理功能
系統(tǒng)環(huán)境變量的修改;
用戶權(quán)限的設(shè)置;
數(shù)據(jù)的備份和交換功能;
有Windows標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)機幫助功能。
3.4.11 網(wǎng)上發(fā)布功能
整個公司的任意部門都可以利用上網(wǎng)軟件(如Internet Explorer),查看動態(tài)的管網(wǎng)信息,即前一分鐘修改過的管網(wǎng)數(shù)據(jù),后一分鐘其他部門在網(wǎng)上就可看到最新修改過的數(shù)據(jù)。
平時修漏部的關(guān)問方案圖和工程開叉關(guān)閥圖在網(wǎng)上進(jìn)行發(fā)介,方便各部門知道何時何地進(jìn)行關(guān)閥而導(dǎo)致用戶缺水,及時解答用戶的疑問。
4.管網(wǎng)信息系統(tǒng)的實際應(yīng)用
廣州市供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)(荔灣)自2000年3月正式應(yīng)用于生產(chǎn)以來,至2001年8月底,共己提供各式查詢服務(wù)1653次,其中工改設(shè)計767次、修漏469次、開叉接駁344次、閥門查找92次、探漏6次、閥門普查3次、消防栓普查1次、閥門區(qū)冊1次7000多張,共提供大小不同的彩色管網(wǎng)圖16500多張。
2.1 系統(tǒng)管理的信息
至目前為止,荔灣所供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)管理的是荔灣所管轄范圍內(nèi)所有口徑的管網(wǎng)數(shù)據(jù)(包括管段、閥門、消防栓、漸縮管、培管、水表(DN100以上)等共十七項管網(wǎng)設(shè)備)和5米條帶地形數(shù)據(jù)(即只有道路兩旁5米內(nèi)的地形),每一個管網(wǎng)設(shè)備和地形都用三維坐標(biāo)準(zhǔn)確定位。
2.2 系統(tǒng)應(yīng)用的部門
該系統(tǒng)除應(yīng)用在荔灣所內(nèi)部設(shè)計審批組、閥門組、修漏一二組、缺水組、巡管線組、拆換表組和檢修組共八個組外,還應(yīng)用于所外的二_程公司、勞服公旬、管道隊、工貿(mào)公司、用戶發(fā)展科等管網(wǎng)設(shè)計安裝部門。
2.3 部分應(yīng)用實例
管網(wǎng)設(shè)計方面:在1999年國慶節(jié)前,因任務(wù)緊,公司要求在3個工作日內(nèi)上交幾十份內(nèi)街管設(shè)計圖,我所在用GIS系統(tǒng)出設(shè)計底圖情況下,順利完成公司下達(dá)的任務(wù)。而且,用GIS 出的設(shè)計圖有比例、有地形背景(房屋邊界、門牌號等),所有管網(wǎng)設(shè)備和背景信息都準(zhǔn)確地顯示出來,改變了以往手工的無比例、無地形的設(shè)計出圖方式。
爆管搶修、關(guān)閥方案制定方面:2000年初,西槎路DN600閥門漏水,我所就是用GIS制定的關(guān)問方案提供給閥門組,由于要關(guān)的閥門從廣佛高速公路一直到聚龍工業(yè)區(qū),范圍相當(dāng)大,GIS系統(tǒng)只用4張A3紙就將這一帶的管網(wǎng)和地形背景打印出來了。這在以前,要將這么大范圍的管網(wǎng)和地形背景都準(zhǔn)確畫出來,個知要花費多少時間。
查找閥門應(yīng)用:在內(nèi)環(huán)路工程中,許多閥門被埋,巡管線組用以前藍(lán)圖上和閥門卡片上的綁點距離都找不到閥門,因為以前用來綁點的地形背景被拆了。后來,用GIS出的綁點距離才找到荔泉酒店前的閥門。在日常生產(chǎn)應(yīng)用中,由于地下管線及其附屬設(shè)施經(jīng)常被掩埋,如果沒有準(zhǔn)確的資料,尋找起來相當(dāng)困難和盲目的,GIS上的管線、閥門是建立在大地坐標(biāo)系上的矢量化空間數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)后就被牢牢鎖定,不受地面情況的限制,通過GIS提供的信息,可以將閥門位置準(zhǔn)確地定出來。
·工程開叉接駁時關(guān)閥方案制定方面:這方面的應(yīng)用有許多例子:如澤德花園修漏、流花路開叉接駁、大同路開叉接駁等,我所都是用GIS出的關(guān)閥圖。通過GIS系統(tǒng)模擬關(guān)閥,可以準(zhǔn)確地分析出需要關(guān)閉閥門,操作員只需作簡單的核對工作就可以了,避免了人工分析出現(xiàn)的錯漏現(xiàn)象造成延誤施工時間。
·探漏方面:上貿(mào)公司探漏人員在探出暗漏卻確定不了是哪條管漏水時,他們是用GIS出的管網(wǎng)圖來確定漏的管段。例如七月初在探環(huán)市西路與站南路交義口漏點時,他們在現(xiàn)場探的管線情況與提供的圖紙怎么都對應(yīng)不上,后來專門派人來GIS查圖,發(fā)現(xiàn)GIS中的管網(wǎng)設(shè)備與現(xiàn)場探的管線情況一致,大大加快了漏點管段的確定。
·閥門普查方面:根據(jù)公司要求,荔灣所要對本所共4000多個DN100mm以上口徑的閥門進(jìn)行普查,GIS資料人員將整個荔灣所管網(wǎng)圖分路段打印、并把該路段所有閥門的屬性打印成一張表格粘在管網(wǎng)圖后面,大大加快閥門普查進(jìn)度。
·消防栓普查方面:消防栓普查時,都是按小區(qū)來分片查找的,如果按以前的方式,要帶幾十張藍(lán)圖、且要接邊許多圖才能知道一個小區(qū)內(nèi)有多少個閥門、具體位置在哪。但用GIS出圖,整個鵝掌坦只用了一張A3紙就將管網(wǎng)和地形打印出來了。荔灣所西灣路、西槎路的消防栓普查都是用GIS來提供圖紙的。
·閥門區(qū)冊卡的打?。焊鶕?jù)公司閥門區(qū)冊巡查制度的推開,荔灣所應(yīng)用GIS打印閥門、消防栓、排水閥、排氣閥、測流閥區(qū)冊卡,該卡與白云所不同的是:不僅正面有閥門或消防栓的地址、用途、口徑等信息,背面還有按l:500比例輸出的彩色管網(wǎng)圖,這樣就可以根據(jù)比例量出該閥門與任意地形的綁點距離,而且還有該閥門周邊半行距離為30米的所有管網(wǎng)和地形情況,加速查找閥門的速度。
4.存在問題及解決辦法
GIS數(shù)據(jù)的動態(tài)管理問題:通過建立GIS系統(tǒng)時的資料整理,核對出荔灣區(qū)域范圍內(nèi)約有3000多處有疑問的管線數(shù)據(jù),這些管線數(shù)據(jù)需去現(xiàn)場進(jìn)行探查核實,保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。另外新竣工的管網(wǎng)和地形需現(xiàn)場探查測量,提高數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。這些問題是建立GIS系統(tǒng)時才遇到的。我們采取了以下解決辦法:首先購買了GPS、探管儀、全站儀等勘探測量儀器,然后建立了GPS控制網(wǎng)和常規(guī)測量控制網(wǎng),組織成立了野外勘探測量小組,建立了廣州市自來水公司供水管網(wǎng)勘探測量規(guī)范,從人員、儀器、資金、制度上保證了管網(wǎng)數(shù)據(jù)的動態(tài)性。
剛開始GIS系統(tǒng)管理的只有DN100以上的管網(wǎng)數(shù)據(jù),它對于查國、關(guān)閥方案制定等一般配水業(yè)務(wù)已經(jīng)足夠,但它與手工管理的資料比還差DN100以下的管線數(shù)據(jù)。
于是我們采取掃描數(shù)字化方法將DN100以下的管線錄入GIS,完善了供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的管網(wǎng)數(shù)據(jù)。
GIS中只有5米條帶地形數(shù)據(jù),地形信息不夠齊全且格式落后,造成系統(tǒng)效率降低,需要完善地形數(shù)據(jù)才能實時反映真實的信息。我們認(rèn)為,向廣州市城市規(guī)劃設(shè)計院購買完善的電子地形數(shù)據(jù)是 個快簡而完美的解決方案;
需要建立一套新的管理機制和管理架構(gòu),使GIS與圖檔資料等配水管理有機結(jié)合,才能適應(yīng)新技術(shù)的實施應(yīng)用,GIS運作過程涉及管線數(shù)據(jù)采集,不要公司統(tǒng)一發(fā)文、施工單位協(xié)助及有關(guān)資料的及時歸檔。
GIS管理的數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大,所用計算機的內(nèi)存、硬盤較大,CPU速度要求高求高,對以后數(shù)據(jù)不斷擴充的海量數(shù)據(jù)管理,當(dāng)前服務(wù)器和工作站的硬件對滿足GIS性能仍有所欠缺,對將來全)廣州市的管網(wǎng)數(shù)據(jù)的集中管理仍有待于計算機整體性能的提高。屆時,可以適時、分批、分步地對計算機硬件進(jìn)行更新,以滿足整個廣州市管網(wǎng)GIS的管理功能要求。
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