基于GIS的通信管網(wǎng)管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)研究

王春光

摘 要：該文以基于GIS的通信管網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，分析了設(shè)計(jì)方案及原則，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和方法，探討了監(jiān)控管理的模塊設(shè)計(jì)，全文是筆者長期工作實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：GIS 通信 管網(wǎng) 監(jiān)控管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-0-02

隨著通信行業(yè)的日益發(fā)展，通信業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，通信管網(wǎng)設(shè)施中的管道、人井、氣嘴等設(shè)備的數(shù)量規(guī)模也日益增加，設(shè)備型號(hào)和管網(wǎng)資源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性，這使得通信部門對(duì)管網(wǎng)資源的管理和監(jiān)控的難度增加。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，用戶對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高，通信企業(yè)也面臨著如何減少設(shè)備故障，提高服務(wù)質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率的挑戰(zhàn)。因此，加強(qiáng)和提高通信管網(wǎng)資源的管理監(jiān)控自動(dòng)化水平是通信部門迫切需要解決的問題。通信管網(wǎng)資源設(shè)施的分布和地理位置密切相關(guān)，可以采用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)作為通信企業(yè)的管理監(jiān)控平臺(tái)，利用地理空間拓?fù)鋵⒎植挤秶鷱V泛的管線設(shè)施和地理位置有機(jī)地結(jié)合，通過采集管網(wǎng)資源的實(shí)時(shí)信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和服務(wù)質(zhì)量。

1 設(shè)計(jì)方案及原則

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

地理信息系統(tǒng)是對(duì)地理環(huán)境中的有關(guān)問題進(jìn)行分析和研究的手段，它是一種采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、管理、查詢檢索、分析、表達(dá)和應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)建立地理數(shù)據(jù)庫，將地理環(huán)境中的各種要素，包括它們的地理分布狀況和所具有的屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字存儲(chǔ)，建立有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過對(duì)各個(gè)要素的綜合分析，方便快速地獲取信息，滿足應(yīng)用和研究的需要，并用圖形和數(shù)字的方式來表現(xiàn)結(jié)果。

通信管網(wǎng)資源與地理空間位置有著密切的關(guān)系，本系統(tǒng)充分利用GIS的特點(diǎn)，通過Visual Basic6.0高級(jí)語言嵌入 TopMapActiveX組件進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計(jì)了地理位置信息與管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)有機(jī)融合的監(jiān)控管理綜合系統(tǒng)。Visual Basic能夠提供創(chuàng)建圖形用戶界面（GUI）的方法，可以方便快捷地調(diào)用外部控件，具有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫訪問特性；TopMap ActiveX地理信息系統(tǒng)開發(fā)組件具有完善的地圖操作功能。利用成熟的技術(shù)和可靠的數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備，以 Windows 2000/NT為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，使用MicroSoft的SQL Server2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，利用 ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問，能夠滿足系統(tǒng)的時(shí)實(shí)性和可靠性。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

（1）規(guī)范性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中制定資源分類、編碼等一系列方案，同時(shí)把通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考慮到方案之中，做到系統(tǒng)規(guī)范化。（2）科學(xué)性。編碼時(shí)采用區(qū)段碼和從屬編碼結(jié)構(gòu)，利于計(jì)算機(jī)的直接存貯和數(shù)據(jù)庫的管理，便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速檢索和更新。（3）擴(kuò)展性。建立一個(gè)開放的系統(tǒng)，留有充分的擴(kuò)充空間，以便對(duì)系統(tǒng)擴(kuò)充或移植。（4）實(shí)時(shí)性。能進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的管理，并保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和實(shí)時(shí)性要求。（5）安全性。對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行分級(jí)管理。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

管網(wǎng)資源監(jiān)控管理系統(tǒng)是對(duì)通信站轄區(qū)內(nèi)的通信管網(wǎng)資源（如管道、人井等）進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理和監(jiān)控，包括管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)錄入、查詢、修改、統(tǒng)計(jì)分析、打印輸出、地理圖形顯示、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集和故障報(bào)警顯示等功能。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)主要由GIS工作站、GIS服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和多通道通信服務(wù)器組成，采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，各通信站點(diǎn)通過原有的內(nèi)部 10/100 m網(wǎng)絡(luò)訪問。其中：GIS工作站負(fù)責(zé)本地管網(wǎng)數(shù)據(jù)的維護(hù)管理和監(jiān)控；多通道數(shù)據(jù)服務(wù)器完成對(duì)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與通信；GIS 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)地理屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)服務(wù)器用來存儲(chǔ)管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 監(jiān)控管理模塊設(shè)計(jì)

3.1 資源數(shù)據(jù)管理

管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)管理包括管網(wǎng)數(shù)據(jù)（地理信息數(shù)據(jù)和線路資源數(shù)據(jù)）錄入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和打印輸出等模塊。

（1）管網(wǎng)數(shù)據(jù)錄入

管網(wǎng)數(shù)據(jù)錄入模塊用于對(duì)基礎(chǔ)地理信息和線路資源信息進(jìn)行錄入、修改、刪除、存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器完成基礎(chǔ)圖形與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理等功能；系統(tǒng)管理員有權(quán)修改用戶權(quán)限、增刪用戶賬號(hào)。

（2）數(shù)據(jù)查詢/統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)根據(jù)工作人員的需求對(duì)基礎(chǔ)地理信息和通信網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行查詢；按照給定的統(tǒng)計(jì)條件對(duì)各通信站的分布位置及覆蓋區(qū)域、管道分布、纜線、人井等線路信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（3）打印輸出

將GIS中的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析、轉(zhuǎn)換處理，以直觀的圖表形式輸出。

3.2 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集

監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集模塊通過傳感器完成對(duì)管網(wǎng)資源狀態(tài)數(shù)據(jù)（壓力、溫度、水位等模擬量）時(shí)實(shí)采集與通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主要監(jiān)控點(diǎn)的模擬量是否越限，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)判別流程如圖3所示。

各通信站點(diǎn)通過監(jiān)測(cè)設(shè)備從監(jiān)測(cè)現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)，上報(bào)數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理后輸入到系統(tǒng)中，通過與監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析來判斷管網(wǎng)資源是否發(fā)生故障。如果檢測(cè)判斷發(fā)生管線受損、模擬量越限時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，并對(duì)故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。如果檢測(cè)判斷沒有發(fā)生故障，系統(tǒng)不報(bào)警，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

3.3 地理圖形/監(jiān)控報(bào)警顯示

借助可視化技術(shù)，通過圖形及其圖形變換、聲音傳遞消息等手段，可以實(shí)現(xiàn)更為人性化的人機(jī)交互。系統(tǒng)的顯示包括地理圖形顯示和監(jiān)控報(bào)警顯示兩部分。

地理圖形顯示是建立在對(duì)該系統(tǒng)內(nèi)所有的管網(wǎng)資源實(shí)體分類的基礎(chǔ)上，一類實(shí)體建立一個(gè)圖層，整個(gè)系統(tǒng)是由所有實(shí)體相對(duì)應(yīng)的圖層疊加而成的。地理圖形顯示用于電子底圖和線路資源符號(hào)的顯示，具有漫游、無極縮放、分層顯示等功能。監(jiān)控報(bào)警顯示將實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和地理圖形相結(jié)合，在地理圖形界面上實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)管設(shè)備的運(yùn)行情況。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，在GIS 圖形界面上用特殊顏色進(jìn)行標(biāo)記，對(duì)管網(wǎng)設(shè)備故障準(zhǔn)確定位顯示，并進(jìn)行聲光報(bào)警，通知維護(hù)人員及時(shí)搶修。

4 結(jié)語

管網(wǎng)資源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)充分利用 GIS 平臺(tái)，將分布范圍廣泛的管網(wǎng)設(shè)施和地理位置有機(jī)地結(jié)合，不僅提高了企業(yè)的管理水平，而且提升了企業(yè)的服務(wù)能力。因此，該系統(tǒng)研究具有現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

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