四川閬中燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李舜 王強(qiáng) 楊彬

摘? 要：完善閬中市燃?xì)夤芫W(wǎng)地理數(shù)據(jù)，建立燃?xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS），充分利用GIS實(shí)現(xiàn)從門站到用戶的燃?xì)夤芫W(wǎng)相關(guān)資料的統(tǒng)一信息化管理，建設(shè)以四川閬中燃?xì)庥邢薰具\(yùn)營調(diào)度各項(xiàng)核心業(yè)務(wù)為主線，以空間地理信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為載體的信息化體系，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的同步更新，提升針對爆管等安全事故的應(yīng)對能力，搭建配置以燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的供氣調(diào)度、燃?xì)夤芫W(wǎng)搶修、應(yīng)急指揮等信息系統(tǒng)，提高燃?xì)饩C合業(yè)務(wù)管理的水平。

關(guān)鍵詞：地理數(shù)據(jù);GIS;安全事故;信息系統(tǒng)

中圖分類號：TU996.7? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）27-0093-03

Abstract： This paper intends to perfect the geographical data of Langzhong gas network， establish the gas network geographic information system （GIS）， make full use of GIS to realize the unified information management of the gas network related information from the gate station to the user， and build an information system with the core business of Sichuan Langzhong Gas Co.， Ltd. as the main line and the basic data such as spatial geographic information as the carrier， so as to realize the synchronous updating of pipe network data， improve the ability to deal with safety accidents such as pipe burst， build and configure gas supply scheduling， gas network emergency repair， emergency command and other information systems based on gas network data， so as to improve the level of gas integrated business management.

Keywords： geographic data; GIS; security incident; information system

引言

四川閬中燃?xì)庥邢薰境闪⒂?979年，以經(jīng)營天然氣為主，建有輸氣管線370公里，市政燃?xì)夤芫W(wǎng)1360公里。公司老舊管網(wǎng)眾多，由于燃?xì)夤芫W(wǎng)多埋于地下，且相鄰管線錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致在進(jìn)行搶修和決策時(shí)不能迅速分析判斷故障點(diǎn)和故障影響范圍。傳統(tǒng)的管理模式和手段已經(jīng)無法滿足規(guī)劃編制、日常監(jiān)管、安全運(yùn)營、搶險(xiǎn)救災(zāi)以及燃?xì)夤尽鞍踩脷猓瑑?yōu)質(zhì)服務(wù)”的要求。建立城市燃?xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS），并整合已有的SCADA、客服營銷系統(tǒng)等信息系統(tǒng)，能充分地了解四川閬中燃?xì)庥邢薰竟芫W(wǎng)和管網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)杜絕安全隱患，方便對管網(wǎng)上的各種設(shè)施進(jìn)行安全管理。

1 GIS概述

GIS是指地理信息系統(tǒng)，是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行地理空間數(shù)據(jù)信息的采集、編輯以及存儲(chǔ)，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示。GIS將數(shù)據(jù)庫和圖形管理系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將兩者的優(yōu)勢集于一體。GIS技術(shù)最早應(yīng)用于測繪和資源環(huán)境管理等領(lǐng)域，城市規(guī)劃以及土地管理等多個(gè)領(lǐng)域[1]。早在80年代中期，我國在地下管線系統(tǒng)管理中就應(yīng)用了GIS技術(shù)，從根本上提高了城市地下管網(wǎng)的管理效率，相關(guān)部門在進(jìn)行決策的時(shí)候根據(jù)數(shù)據(jù)，有效確保了決策的科學(xué)、合理性，在一定程度實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的進(jìn)程。

相對于城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，建設(shè)GIS系統(tǒng)意義重大，相關(guān)城市建設(shè)部門對其給予了重點(diǎn)關(guān)注。由于應(yīng)用GIS技術(shù)能夠?qū)⒊鞘腥細(xì)夤芫W(wǎng)的管理模式進(jìn)行徹底改變，工作人員利用城市燃?xì)夤芫W(wǎng)GIS數(shù)據(jù)庫能夠?qū)Τ鞘腥細(xì)夤芫W(wǎng)的信息進(jìn)行全面掌握[2]。再者，工作人員利用GIS能夠更為直觀的了解燃?xì)夤芫€的鋪設(shè)情況;結(jié)合GIS技術(shù)分析數(shù)據(jù)的功能，工作人員對關(guān)閉某個(gè)閥門對整個(gè)用戶所造成的影響有一個(gè)充分的認(rèn)識(shí)，減少了工作量，從而提高燃?xì)馄髽I(yè)的管理質(zhì)量。

2 GIS設(shè)計(jì)

“四川閬中燃?xì)庥邢薰救細(xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）”的建設(shè)將以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，遵照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范，遵循先進(jìn)性、開放性、擴(kuò)展性、規(guī)范性、可靠性和安全性、可持續(xù)發(fā)展六大建設(shè)原則[3]。

2.1 總體框架

四川閬中GIS系統(tǒng)以基礎(chǔ)設(shè)施為保障，各類數(shù)據(jù)庫為核心，信息網(wǎng)絡(luò)為紐帶，各項(xiàng)業(yè)務(wù)為目標(biāo)，提供安全可靠、方便快捷的服務(wù)?？傮w框架如圖1所示。

2.2 開發(fā)環(huán)境建立

（1）地理數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用閬中市1：500基礎(chǔ)地形圖，使用國家大地2000坐標(biāo)系，通過綜合運(yùn)用物探技術(shù)、測繪技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)來獲得地下管線空間數(shù)據(jù)，從而建立管線信息數(shù)據(jù)庫。為了獲取更高精度的地理數(shù)據(jù)，引入北斗地基增強(qiáng)CORS系統(tǒng)，能夠在現(xiàn)代城市的復(fù)雜地理環(huán)境下，滿足燃?xì)夤芫W(wǎng)管理的高精度定位需求。（2）硬件平臺(tái)。本系統(tǒng)以閬中天然氣公司已建網(wǎng)絡(luò)為核心基礎(chǔ)，完成服務(wù)器構(gòu)架、存儲(chǔ)環(huán)境構(gòu)架、虛擬化構(gòu)架三個(gè)方面，并充分滿足產(chǎn)品性能、可靠性等要求[4]。服務(wù)器方面，采用高密度、高集成度，具備強(qiáng)伸縮性及擴(kuò)展性的虛擬服務(wù)器系統(tǒng)，打破傳統(tǒng)系統(tǒng)橫向擴(kuò)展的問題瓶頸，于此同時(shí)，節(jié)省空間投資、能源投資，并帶來統(tǒng)一硬件管理模式。虛擬化建設(shè)方面，采用先進(jìn)的底層虛擬化技術(shù)，打破資源利用的瓶頸，將各類硬件資源納入各類資源池，帶來資源的統(tǒng)一調(diào)度管理、按需供給及高效利用等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)勢。存儲(chǔ)環(huán)境建設(shè)方面，基于兩套存儲(chǔ)陣列實(shí)現(xiàn)AA（Active-Active）雙活，兩端陣列的雙活LUN數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，且雙端能夠同時(shí)處理應(yīng)用服務(wù)器的I/O讀寫請求，面向服務(wù)器提供無差異的AA并行訪問能力。當(dāng)任何一臺(tái)磁盤陣列故障時(shí)，業(yè)務(wù)自動(dòng)無縫切換到對端存儲(chǔ)訪問，保證業(yè)務(wù)訪問不中斷。與此同時(shí)，通過存儲(chǔ)虛擬化統(tǒng)一建設(shè)，為計(jì)算資源池提供透明的存儲(chǔ)資源，按需提供存儲(chǔ)能力，實(shí)現(xiàn)空間的動(dòng)態(tài)更改。網(wǎng)絡(luò)方面，通過兩臺(tái)SAN交換機(jī)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與存儲(chǔ)間的光纖網(wǎng)絡(luò)連接，保證業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)庫的高速冗余鏈路，當(dāng)任意鏈路故障時(shí)冗余鏈路仍然保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。本次硬件平臺(tái)配置2臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、4臺(tái)虛擬化服務(wù)器、2臺(tái)SAN光纖交換機(jī)、2臺(tái)存儲(chǔ)陣列、1臺(tái)防火墻、2臺(tái)接入交換機(jī)、1臺(tái)備份一體機(jī)等主要硬件設(shè)施。硬件平臺(tái)示意圖如圖1所示。

2.3 子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）燃?xì)夤芫W(wǎng)管理系統(tǒng)（C/S）。燃?xì)夤芫W(wǎng)管理系統(tǒng)是GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，能夠?qū)崟r(shí)采集并處理數(shù)據(jù)，通過對燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)展示功能，用戶能夠靈活地查詢并編輯數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還支持專題圖和不同比例尺的繪圖輸出。C/S系統(tǒng)還能夠進(jìn)行輔助決策分析，由燃?xì)夤芫W(wǎng)業(yè)務(wù)相關(guān)的分析功能組合而成，對管網(wǎng)設(shè)計(jì)、爆管后停氣分析、搶險(xiǎn)及管線接駁等相關(guān)生產(chǎn)業(yè)務(wù)提供輔助決策[5]。（2）燃?xì)夤芫W(wǎng)共享發(fā)布系統(tǒng)（B/S）。燃?xì)夤芫W(wǎng)共享發(fā)布系統(tǒng)不僅具有基本地圖操作功能，還能為共享用戶提供專題地圖顯示、數(shù)據(jù)查詢、專業(yè)管線圖輸出、SCADA監(jiān)控顯示、日志管理等功能。其中，SCADA監(jiān)控顯示功能是系B/S系統(tǒng)與燃?xì)馄髽I(yè)SCADA自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行接口集成，顯示管網(wǎng)門站、輸配站點(diǎn)、調(diào)壓測壓點(diǎn)等管網(wǎng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并呈現(xiàn)站場的工業(yè)流程圖，以可視化的形式，實(shí)地顯示在電子地圖上，向用戶提供實(shí)時(shí)、直觀的管網(wǎng)運(yùn)行信息和空間信息[6]。（3）移動(dòng)GIS系統(tǒng)（M/S）。移動(dòng)GIS系統(tǒng)支持主流的終端設(shè)備，包括平板電腦、智能手機(jī)等設(shè)備。系統(tǒng)包括后臺(tái)管理端（web）和移動(dòng)客戶端（app）兩個(gè)子系統(tǒng)。移動(dòng)客戶端的設(shè)備通過離線數(shù)據(jù)包和在線模式進(jìn)行管網(wǎng)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問，實(shí)現(xiàn)戶外地形圖、管網(wǎng)圖等查看，管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)的在線查詢，人員GPS定位，與后臺(tái)管理端（web）的信息交互（上傳圖片、接受任務(wù)等），管網(wǎng)設(shè)施疑問標(biāo)識(shí)等功能。同時(shí)，在后臺(tái)管理端（web）可以實(shí)時(shí)監(jiān)控移動(dòng)終端所在位置，接收移動(dòng)端上報(bào)的信息[7]。（4）巡檢管理系統(tǒng)。巡檢管理系統(tǒng)（監(jiān)控端）用于巡檢管理人員對戶外巡檢員巡檢情況的監(jiān)控、工作安排、工作考核、第三方工地監(jiān)護(hù)等巡檢管理工作。該系統(tǒng)包括監(jiān)控臺(tái)、巡檢工作管理、工地監(jiān)護(hù)管理、巡檢工作報(bào)表等功能。（5）其他系統(tǒng)。四川閬中燃?xì)庥邢薰救細(xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）除上述基本系統(tǒng)的功能外，還設(shè)計(jì)了隱患管理系統(tǒng)、搶維修管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)、三維站場展示系統(tǒng)、綜合監(jiān)管門戶系統(tǒng)等系統(tǒng)，任何系統(tǒng)都設(shè)計(jì)了完備的功能，能夠保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3 GIS的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)主界面介紹

如圖3所示，系統(tǒng)的主界面分為工具欄（包括管網(wǎng)應(yīng)用、SCADA信息監(jiān)控、巡檢管理及系統(tǒng)管理四大版塊）、地圖顯示區(qū)（包括全景縮略圖地圖和放大地圖）以及快速編輯欄。

3.2 功能子系統(tǒng)應(yīng)用

（1）爆管分析。如圖4所示，假設(shè)閬中市閬水東路上編號為TR40123的PE管段發(fā)生了爆管事故，系統(tǒng)能夠迅速對該管段事故做出事故分析，界面會(huì)顯示受影響的管段、閥門及調(diào)壓設(shè)備。并且可以提取分析結(jié)果，方便搶維修部門及時(shí)對該管段實(shí)施控制。（2）巡檢管理。如圖5所示，進(jìn)入主界面左上角的巡檢管理版塊，在地圖顯示區(qū)會(huì)出現(xiàn)管道走向，紅色的是鋼管，藍(lán)色的是PE管。在主界面右側(cè)的用戶選擇中搜索巡檢人員，右側(cè)界面會(huì)出現(xiàn)該巡檢人員GPS定位的歷史記錄，就能對戶外巡檢員實(shí)施監(jiān)管，方便工作安排、績效考核。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)旨在摸清閬中市燃?xì)夤艿赖臄?shù)據(jù)模型，不僅為燃?xì)夤驹谶M(jìn)行管網(wǎng)管理、決策分析中提供了重要支持，還為以后的相關(guān)項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。

通過GIS系統(tǒng)的功能性測試，本系統(tǒng)基本滿足閬中市燃?xì)夤芫W(wǎng)的管理需求，但及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的更新能夠確保城市燃?xì)夤芫W(wǎng)質(zhì)量不斷提升。

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