GIS輸電線路管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

湯振鵬 劉孫俊

【摘要】 GIS系統(tǒng)（Geographic information system）利用了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)地域資源信息進(jìn)行存儲(chǔ)管理。本文設(shè)計(jì)了江門市風(fēng)力區(qū)劃分部圖軟件，利用了GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域內(nèi)各觀測(cè)站點(diǎn)、傳輸線路、不同高度標(biāo)塔、不同時(shí)期的最大風(fēng)速圖的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，病進(jìn)行了可視化的展現(xiàn)，滿足了設(shè)計(jì)輸送電力的路線的設(shè)計(jì)需求，并能夠很好的減少成本。

【關(guān)鍵詞】 地理信息系統(tǒng) 三維地理信息系統(tǒng) 輸電線路管理 研究和應(yīng)用

在電力工程建設(shè)的過(guò)程以及建成后的安全保障等，風(fēng)力會(huì)產(chǎn)生很大的影響。隨著天氣氣象的不斷改變，輸電線路暴露在外界，所受到的載荷也不斷的發(fā)生變化，大風(fēng)、覆冰都會(huì)破壞輸電線路的外載荷。對(duì)于特高壓多數(shù)超的輸送電路來(lái)說(shuō)，其輸送距離長(zhǎng)，風(fēng)場(chǎng)變化復(fù)雜，地形多變，風(fēng)力變化格外的大。在此過(guò)程中，可以說(shuō)風(fēng)速設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上決定了線路抗風(fēng)的能力，在設(shè)計(jì)輸電線路的過(guò)程中，最終要的就是設(shè)計(jì)輸電線路的風(fēng)俗。本文針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的成本高、標(biāo)準(zhǔn)低等問(wèn)題，結(jié)合輸電線路的地形，結(jié)合數(shù)值模型等多種資料，展開了風(fēng)速特征和風(fēng)力分布等方面的研究，建立起了準(zhǔn)確、完整的風(fēng)力分布圖，提升了輸電線路的安全性。

一、GIS輸電管理系統(tǒng)

1.1 GIS 技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS）是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)顯示和存儲(chǔ)整個(gè)地球或部分區(qū)域的環(huán)境與資源信息。GIS 反映人們賴以生存的現(xiàn)實(shí)世界（資源或環(huán)境）的現(xiàn)勢(shì)與變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特征的屬性。GIS 是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件的支持下，以一定的格式輸入、存貯、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。它是一種特殊的空間信息系統(tǒng)，它以采集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析和描述部分或整個(gè)地球表面（包括大氣層）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)空間信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)作為新興的技術(shù)體系支持空間定位信息數(shù)字化獲取，管理和應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和現(xiàn)代信息基礎(chǔ)設(shè)施的飛速發(fā)展，它在經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程中的重要性日益顯著。特別是隨著“數(shù)字地球”概念的提出，人們對(duì) GIS 的重要性有了更為深入地了解。自 20世紀(jì) 90 年以來(lái)，地理信息系統(tǒng)在全球獲得了空前迅速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1.2輸電線路信息化

總體來(lái)講，電力系統(tǒng)分為發(fā)電、變電、輸電、配電，輸電線路（Power Transmission Line，簡(jiǎn)稱 PLT）。負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)發(fā)電、變電、配電之間的能量傳導(dǎo)是電力系統(tǒng)的重要組成部分。輸電線路的信息多樣且復(fù)雜，單純使用人工管理既缺經(jīng)濟(jì)性也缺乏安全性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于輸電線路網(wǎng)絡(luò)管理的自動(dòng)化與信息化成為電路運(yùn)行管理人員和相關(guān)科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。多年來(lái)，電力工作者基于電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)并開發(fā)出一些輸電線路信息管理系統(tǒng)，并成功的提高了輸電線路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)性與安全性及輸電線路生產(chǎn)的效率。近年來(lái)，電網(wǎng)點(diǎn)樣等級(jí)的不斷提高、規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及電網(wǎng)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)都給輸電線路網(wǎng)絡(luò)的管理提出了一定的要求和挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著輸電線路數(shù)據(jù)采集手段的豐富、通訊方式的不斷完備，輸電線路的信息量也迅速增加。這就使得輸電線路信息管理系統(tǒng)本身也需要不斷完善，這成為當(dāng)代電網(wǎng)信息化過(guò)程中重要的研究方向。

1.3 GIS輸電管理系統(tǒng)

GIS輸電管理系統(tǒng)將新興的三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)引入書店線路信息管理系統(tǒng)，從而形成了一個(gè)適應(yīng)時(shí)代的輸電線路信息管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)將虛擬技術(shù)和可視化技術(shù)進(jìn)行了完美的融合，實(shí)現(xiàn)了輸電系統(tǒng)的瀏覽、管理、查詢、顯示燈功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于輸電線路信息的綜合存儲(chǔ)和管理，為決策提供理論的支持，具有提升輸電的勞動(dòng)生產(chǎn)力，降低運(yùn)營(yíng)成本等優(yōu)點(diǎn)。

二、GIS輸電線路管理系統(tǒng)研究

2.1系統(tǒng)總體構(gòu)建

本文所述的系統(tǒng)所采取的構(gòu)架是J2EE三層開發(fā)體系結(jié)構(gòu)，技術(shù)框架選用Spring + Spring。從使用者層面來(lái)講，即訪問(wèn)系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō)，采取的是B/S方式接入門戶訪問(wèn)，無(wú)論是何種用戶，系統(tǒng)提供的訪問(wèn)時(shí)一樣的，登入系統(tǒng)后，再分別提供不同的個(gè)性化定制的內(nèi)容和服務(wù)。

第一，表示層。此層是客戶終端層，也就是Web瀏覽器?？蛻舳耸褂脼g覽器就能夠減少客戶端的保障工作，省去桌面軟件的安裝程序，只要啟動(dòng)Web瀏覽器就能夠打開并使用系統(tǒng)。

第二，業(yè)務(wù)邏輯層。此層是可以連接表示層和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的紐帶層。這一層不僅能夠支持客戶端對(duì)于數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)于，并且能夠?qū)Ρ硎緦釉跇I(yè)務(wù)方面提供支撐的作用。

第三，數(shù)據(jù)服務(wù)層。本層可以為數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)提供一個(gè)公共的方式，為使用者提供一個(gè)直接對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)氣的訪問(wèn)。

2.2系統(tǒng)的技術(shù)路線

圖1顯示了風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的生成和發(fā)布以及快速顯示的過(guò)程。根據(jù)所需研究的內(nèi)容，本系統(tǒng)的重點(diǎn)在于以下的研究：（1）三維地理信息的發(fā)布和顯示；（2）電桿和電線的三維模型發(fā)布、顯示；（3）實(shí)時(shí)生成風(fēng)場(chǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)的分布和符號(hào)化的表達(dá)；（4）風(fēng)場(chǎng)信息的多功能查詢和表達(dá)等技術(shù)和方法，對(duì)GIS子系統(tǒng)和服務(wù)端的功能進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)。

三、GIS輸電線路管理系統(tǒng)應(yīng)用

3.1對(duì)某地區(qū)進(jìn)行氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的查詢

對(duì)某區(qū)域現(xiàn)有的觀測(cè)站所觀察到的風(fēng)向和風(fēng)速相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行展示。查詢的條件包含了觀測(cè)站點(diǎn)的站號(hào)和查明，以及行政區(qū)域的劃分等等。以月或年為統(tǒng)計(jì)的周期，以不同的行政區(qū)域?yàn)閯澐值拇骶S，基于站點(diǎn)所觀測(cè)的風(fēng)場(chǎng)等值線或面等，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)。

氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的展示主要以下兩種方式：第一，圖表顯示。能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)對(duì)氣象站點(diǎn)提供的風(fēng)速最大值和平均值進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)等的功能，提供數(shù)據(jù)的文字表格或是柱狀圖、折線統(tǒng)計(jì)圖等進(jìn)行顯示。第二，GIS地圖的數(shù)據(jù)顯示。利用地圖作為可視化方式進(jìn)行展示，將某區(qū)域在某一時(shí)刻的所有站點(diǎn)的極大風(fēng)速、最大風(fēng)速的觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字顯示并進(jìn)行風(fēng)向標(biāo)展示，實(shí)現(xiàn)某區(qū)域各個(gè)區(qū)縣的風(fēng)場(chǎng)等值線、面進(jìn)行展示。

3.2輸電線路數(shù)據(jù)查詢的展示

對(duì)某區(qū)域現(xiàn)在所有的書店線路根據(jù)實(shí)際的電桿、線、塔等所在的經(jīng)緯度在GIS地圖上予以展示。實(shí)現(xiàn)線路定位、地圖縮放等功能進(jìn)行不同區(qū)域、不同路線的定位，實(shí)現(xiàn)整條書店線路或者風(fēng)場(chǎng)分段數(shù)據(jù)的查詢和顯示。對(duì)于展示方面來(lái)說(shuō)，就要對(duì)電力線路的近遠(yuǎn)景和塔標(biāo)的三維進(jìn)行不同的展示，模擬地區(qū)的輸電線路分布。

3.3電力標(biāo)塔風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的查詢和顯示

可以說(shuō)，電力標(biāo)塔表示了輸電線路支撐的節(jié)點(diǎn)。作為區(qū)域內(nèi)風(fēng)力劃分的最小分析單元，GIS系統(tǒng)對(duì)于店里標(biāo)塔在不同的高度和重現(xiàn)期內(nèi)的最大風(fēng)速進(jìn)行了計(jì)算和展現(xiàn)，在不予以特殊說(shuō)明的情況下，可以進(jìn)行各標(biāo)塔10米、15米、30米、50米、70米、100米的極大風(fēng)速顯示。同樣也能夠根據(jù)使用者輸入不同的高度，對(duì)輸入的某一高度進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)模擬計(jì)算和顯示，從而滿足用戶的實(shí)際需求。

可以通過(guò)以下兩種方式進(jìn)行呈現(xiàn)：第一，圖表方式。對(duì)某個(gè)特定的重現(xiàn)期內(nèi)，查詢和計(jì)算店里線路的不同高度最大風(fēng)速和極大風(fēng)速，通過(guò)表格的方式予以展示，同事提供此輸電線路中的各標(biāo)塔之間的最大風(fēng)速的折線統(tǒng)計(jì)圖或者柱狀圖統(tǒng)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)比展示。第二，GIS地圖數(shù)據(jù)展示。通過(guò)三維地圖的方式對(duì)某一特定的重現(xiàn)期內(nèi)所有標(biāo)塔的最大風(fēng)速、風(fēng)向等進(jìn)行課時(shí)化的展示，并且采取3D模擬場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)據(jù)還原和展示，從而增強(qiáng)展示的效果。

3.4用戶的管理

用戶管理主要是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的使用人員的信息和個(gè)人資料進(jìn)行更新和維護(hù)，并對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行分配和調(diào)整。系統(tǒng)的默認(rèn)角色有系統(tǒng)管理員、領(lǐng)導(dǎo)和普通用戶等。系統(tǒng)的管理員可以對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行分配以及更行，也可以新增用戶的權(quán)限信息。

3.5管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是對(duì)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如輸電線路信息、標(biāo)塔經(jīng)緯度、行政區(qū)劃信息、氣象站點(diǎn)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的維護(hù)性。

四 、結(jié)論

本文中提到的風(fēng)力區(qū)劃分圖軟件基于GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了江門地區(qū)氣象觀測(cè)站點(diǎn)、電力線路、最大風(fēng)速等計(jì)算、總結(jié)、查詢、顯示等。研發(fā)出的系統(tǒng)優(yōu)化了系統(tǒng)的擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、精密性、體驗(yàn)性等方面的問(wèn)題，可以展現(xiàn)出所測(cè)區(qū)域內(nèi)，重現(xiàn)出不同的高度風(fēng)力分配圖，同樣也能夠依據(jù)路線的要求，展現(xiàn)出分辨率較高的最大風(fēng)速，從而能夠提升路線設(shè)計(jì)的科學(xué)性，降低成本，提升路線的防風(fēng)能力，保障運(yùn)營(yíng)安全性。

參 考 文 獻(xiàn)

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