一種基于地理信息系統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)研究

[摘要]以組件式GIS的應(yīng)用系統(tǒng)研究為背景，研究隧道機(jī)電設(shè)備管理與維護(hù)系統(tǒng)，并且建立設(shè)備管理評(píng)估的指標(biāo)體系，結(jié)合多級(jí)模糊綜合評(píng)判給出設(shè)備管理效績(jī)?cè)u(píng)估的實(shí)現(xiàn)方法，為維護(hù)方案提供有益的參考。

[關(guān)鍵詞]GIS系統(tǒng) 隧道機(jī)電設(shè)備 管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN96 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2009）0720069－01

一、引言

目前計(jì)算機(jī)在隧道機(jī)電設(shè)備管理中的應(yīng)用還主要停留在臺(tái)帳管理階段，設(shè)備的空間分布、作業(yè)狀態(tài)、定位信息等還沒(méi)有納入計(jì)算機(jī)管理的范疇，并且對(duì)設(shè)備管理人員的效績(jī)?cè)u(píng)估沒(méi)有一種系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法。本文將對(duì)基于GIS技術(shù)的機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)做相關(guān)研究。

二、地理信息系統(tǒng)技術(shù)概述

（一）地理信息系統(tǒng)概述。地理信息系統(tǒng)（Geographic information system，簡(jiǎn)稱GIS）是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)。它是對(duì)各種空間信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分析和可視化表達(dá)的信息處理與管理系統(tǒng)。GIS的處理、管理對(duì)象是對(duì)多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)以及它們之間的關(guān)系，在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，把各種信息與地理位置和有關(guān)的視圖結(jié)合起來(lái)，并把地理學(xué)、幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及各種應(yīng)用對(duì)象、CAD技術(shù)、遙感、GIS技術(shù)、Internet、多媒體技術(shù)等融為一體，利用計(jì)算機(jī)圖形與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)存儲(chǔ)、編輯、顯示、轉(zhuǎn)換和分析，形成一個(gè)綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。主要應(yīng)用于分析和處理在一定地理區(qū)域分布的各種現(xiàn)象和過(guò)程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問(wèn)題。

（二）電子地圖技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和革新，商業(yè)化的GIS開(kāi)發(fā)工具軟件成為當(dāng)今發(fā)展最快的軟件產(chǎn)業(yè)之一。從目前國(guó)內(nèi)地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所使用的軟件情況來(lái)看，以ArchInfo/MapObjects、Mapinfo/MapX

較多。國(guó)產(chǎn)GIS軟件由于面世時(shí)間短，用戶較少，其性能及穩(wěn)定性尚待提高。本文所研究的隧道機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的GSI開(kāi)發(fā)采用的是MapInfo Professional 7.0以及MapX 4.5。

MapInfo地理信息軟件是美國(guó)MapInfo公司的產(chǎn)品，它吸取了傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)的精華，并借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，及時(shí)將GIS概念從大中型計(jì)算機(jī)的專業(yè)工作站上介紹到普通桌面PC上，開(kāi)創(chuàng)了一種嶄新的信息系統(tǒng)模式，即桌面地圖信息系統(tǒng)，吸引了越來(lái)越多的用戶。MapInfo雖然具有強(qiáng)大的地理信息圖形化能力，但是MapInfo提供的主要開(kāi)發(fā)工具M(jìn)ap Basic并不是標(biāo)準(zhǔn)的主流開(kāi)發(fā)工具。MapInfo公司又推出了一種基于OLE的嵌入式GIS組件MapX。MapX是組件式GIS軟件，從GIS軟件發(fā)展的歷程也可以看到組件式GIS是GIS軟件發(fā)展的趨勢(shì)。因此，隧道機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)GIS的開(kāi)發(fā)，主要利用MapInfo軟件來(lái)進(jìn)行信息的錄入與計(jì)算機(jī)地圖的制作，真正的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是基于MapX的。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。本文所研究隧道機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)是隧道監(jiān)控與管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)。隧道監(jiān)控與管理系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)CMCS和隧道機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)CDMS。

隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)（CMCS）是基于分布式和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)：通風(fēng)控制與環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，交通檢測(cè)控制系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，照明控制系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有線廣播與緊急電話系統(tǒng)。隧道機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)（CDMS）基于GIS技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用電子地圖的形式形象化的表現(xiàn)各種機(jī)電設(shè)備的基本屬性、空間分布規(guī)律、空間位置等信息，并且以接口的形式展現(xiàn)設(shè)備之間的連接關(guān)系，方便了對(duì)隧道內(nèi)部設(shè)備及交通信息資料的存貯、更新、分析、查詢等管理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了圖文互查、綜合分析，提高了設(shè)備空間分析的時(shí)間效率。

（二）管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)總的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由自上而下的三層組成：

1．系統(tǒng)中心采用以太網(wǎng)聯(lián)接服務(wù)器、操作工作站、火災(zāi)報(bào)警主機(jī)、緊急電話總機(jī)、有線廣播總機(jī)等設(shè)備，并將這些設(shè)備與通往隧道內(nèi)的骨干通訊網(wǎng)聯(lián)接起來(lái)。

2．系統(tǒng)的控制骨干網(wǎng)采用自愈式光纖環(huán)網(wǎng)。采用光纖交換機(jī)構(gòu)建自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，能確保在出現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷點(diǎn)的情況下自動(dòng)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連接，保證骨干網(wǎng)與上位監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3．由于區(qū)域控制器與機(jī)電設(shè)備間通訊的實(shí)時(shí)性、確定性、可靠性要求較高，故區(qū)域控制器與分散的受控機(jī)電設(shè)備之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線。

隧道通風(fēng)控制子系統(tǒng)、隧道照明控制子系統(tǒng)、隧道交通控制子系統(tǒng)、隧道電力子系統(tǒng)共享區(qū)域控制器，共用系統(tǒng)骨干網(wǎng)傳輸信息，在區(qū)域控制器及中心控制器中共用系統(tǒng)平合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在低端的集成。隧道火災(zāi)子系統(tǒng)、隧道緊急電話子系統(tǒng)、隧道廣播子系統(tǒng)、CCTV（Closed Circuit Television）子系統(tǒng)、在監(jiān)控中心通過(guò)系統(tǒng)主機(jī)連接中心局域網(wǎng)，在系統(tǒng)高端進(jìn)行連接，通過(guò)SCADA監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的互聯(lián)。

隧道數(shù)據(jù)分析程序運(yùn)行在管理工作站上，主要負(fù)責(zé)對(duì)主通訊程序采集到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、匯總、曲線、歷史曲線、打印、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)等。系統(tǒng)在雙服務(wù)器間采用冗余的磁盤(pán)陣列以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高速、安全、可靠及一致性存儲(chǔ)，并通過(guò)集群管理軟件實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備及雙服務(wù)器負(fù)荷的動(dòng)態(tài)分配，從而實(shí)現(xiàn)任意一臺(tái)服務(wù)器崩潰時(shí)的無(wú)縫切換及提高服務(wù)器的響應(yīng)能力。

（三）評(píng)價(jià)體系。機(jī)電設(shè)備管理的綜合評(píng)估帶有一定的模糊性，一是評(píng)判的結(jié)果一般是優(yōu)、中、良、差等，本身就不具備精確的定義；二是評(píng)判中要同時(shí)考慮多種因素，而這些因素對(duì)評(píng)判結(jié)果的影響的大小往往是很難定量的。因此系統(tǒng)采用多級(jí)模糊綜合評(píng)判方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，綜合評(píng)估表現(xiàn)為單一評(píng)判指標(biāo)的全面性和多評(píng)判指標(biāo)的組合、綜合。單一評(píng)判指標(biāo)具有普遍性，可以避免評(píng)價(jià)指標(biāo)的片面、粗糙，進(jìn)而減少了評(píng)估結(jié)果的過(guò)大差異，而多指標(biāo)的綜合可以全面、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)設(shè)備管理工作。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合隧道機(jī)電設(shè)備建設(shè)的實(shí)際情況和要求，將組件式GIS技術(shù)應(yīng)用于隧道機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)，把組件技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)帶入了GIS監(jiān)控系統(tǒng)，方便了對(duì)隧道內(nèi)部設(shè)備及交通信息資料的采集、存儲(chǔ)、更新、分析、查詢等管理過(guò)程。研究和采用GIS開(kāi)發(fā)組件MapX完成了電子地圖模塊的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的圖文互查、綜合分析，并且建立了設(shè)備管理評(píng)估的指標(biāo)體系，結(jié)合多級(jí)模糊綜合評(píng)判給出了設(shè)備管理效績(jī)?cè)u(píng)估的實(shí)現(xiàn)方法。

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作者簡(jiǎn)介：

謝向花（1972-），就職于湖南懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系，從事機(jī)電一體化專業(yè)課程教學(xué)工作。