CN102799612A - 基于gis的地下管线综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于城市、产业园地下管线的综合管理类，为对地下管线的相关情况进行综合科学的管理，提高工作的准确度和效率，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于GIS的地下管线综合管理系统，由数据采集与监测系统、数据中心和地下管线综合管理系统组成；数据采集与监测系统用于采集地下管线固定监测点的数据；数据中心为服务器，用于监控过程值并与过程硬件通讯，过程硬件即为数据采集与监测系统。本发明主要应用于城市、产业园地下管线的综合管理。

Description

基于GIS的地下管线综合管理系统

技术领域

本发明属于城市、产业园地下管线的综合管理类，尤其涉及大量数据的地下管线的综合管理。具体讲，涉及基于GIS的地下管线综合管理系统。

背景技术

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、存储、管理、分析、模拟和显示，并采用数学模型分析方法，提供动态的空间地理信息，为规划、管理和决策提供依据的计算机技术系统。近几年，随着计算机和现代信息技术的快速发展，基础地理信息系统建设在全国信息化进程中的重要性与日俱增。

地下管线是由多种不同管线和设施构成的庞大而复杂的系统，其资料以图纸、图表等纸介质记录保存和管理为主，资料不全、查询不便、更新速度慢，造成信息与现状不符。我国城市地下管线的扩建、改造剧增，其综合管理问题也日益突出。传统的管线资料管理手段大多采用文本文件或者数据库来存储管线的属性数据，用DWG图形文件来存储管线的图形数据，图形数据与基础数据完全分离，管线资料管理混乱，资料更新速度慢，跟不上现代城市建设的步伐，不能保证资料的现势性和正确性。借助于GIS强大的空间数据库管理系统能够很可靠、很完美地将一个城市的基础地理信息、各种管线、管件空间信息及它们复杂的属性信息一体化存储、分类、分层地进行存储管理。地下管线综合管理系统能够改变地下管线的无序管理状态，对用好管线资源，实现科学管理，为城市地下管线规划、建设和管理服务，发挥积极作用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，对地下管线的相关情况进行综合科学的管理，提高工作的准确度和效率，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于GIS的地下管线综合管理系统，由数据采集与监测系统、数据中心和地下管线综合管理系统组成；

数据采集与监测系统用于采集地下管线固定监测点的数据；

数据中心为服务器，用于监控过程值并与过程硬件通讯，过程硬件即为数据采集与监测系统；

地下管线综合管理系统包括：

（1）、主控计算机：使用客户/服务器Client/Server，C/S模式，用于对地下管线数据的管理和维护；同时，进行信息管理、管理规划共享数据；

（2）、客户端计算机：使用浏览器/服务器即Browser/Server，B/S模式，普通用户通过浏览器即可直接访问服务器，查看地下管线的数据信息。

数据采集与监测系统，包括：

（1）、若干个遥测远传终端即RTU，Remote Terminal Unit，用于采集地下管线固定监测点的数据，且不同管线类型所测数据类型不同，按约定的采集时段定时以有线或无线方式发送给数据中心；RTU的构成主要包括压力变送器或流量计、数据处理与传送装置及电池组；

（2）、通讯系统，用于遥测远传终端与数据中心的信息通讯。数据中心为服务器设置有数据库，数据库包括以下几个模块：

①数字地图数据库，包括水系、道路、地形、功能区划的数据信息；

②系统相关数据库，包括用户信息、地图控制信息、地图整饰信息、系统管理信息的数据资料；

③管线数据库，包括给水、排水、中水、燃气、电力的管线数据信息。

其中所述数据信息主要包括：

①数字地图信息，包括水系、道路、功能区划、地形的基本信息，是构成背景地图的重要数据信息；

②地下管线的基础数据：管径、管长、管材、埋深、使用年限，实现可视化操作与管理；

③地下管线的实时监测数据，不同类别的关心需要监测的具体项目不同，各管线权属单位都要根据自己所建SCADA系统的实际情况建立相应的实时监测数据库；

④地下管线的改扩建的数据更新，对于改扩建的地下管线，数据库提供数据更新服务，接受上传的新数据，并进行校验、入库操作；

⑤保养与维修记录，应对地下管线的日常保养与维修进行记录，方便查询和管理，应包括维修原因、时间、人员、材料、地点、保养周期、保养人、保养方法；

⑥备份信息数据，系统提供定期自动备份和手动备份，以保护数据，同时提供数据恢复功能，使得数据可以在系统崩溃后及时恢复。

本发明的技术特点及效果：

本发明以整体信息化为出发点，将地下管线的重要数据进行整合并集中管理，在此基础上针对客户管理模式的要求，统一规划，构建信息采集、管理调度、客户服务等专业应用系统，可实现管线要素图形条件查询，进行用户和管线更新，管线信息报表输出等功能，形成基于GIS的地下管线综合管理系统，实现对地下管线各类资料的计算机管理：

①建立地下管线图形与属性信息库，实现各地下管线图形、数据的一体化存储、同步管理与动态更新；

②以地理GIS为核心，综合运用通讯、数据库与互联网等技术的最新成果，结合地下管网业务流程，建立综合管线GIS，实现各类管网系统在数据和功能上的统一和共享；

③应用综合管线GIS系统，可为地下管网的规划、建设与管理部门提供全面、准确的地下管线信息服务，达到先进技术与实用，效益的统一，实现地下管网管理的科学化和规范化。

本发明不仅能够更好地管理各种主干线信息，及时对专业管线数据进行更新、维护，保证管线数据的准确性和实时性，而且能够为管理部门的宏观决策提供准确、实时的管线信息，为城市的防灾、抢险等提供决策服务，为保障城市地下生命线的安全运转提供强大的技术保障。

附图说明

图1地下管线综合管理系统架构图。

图2数据库建库流程。

图3地下管线综合管理平台网络拓扑图。

具体实施方式

基于GIS的地下管线综合管理系统，由数据采集与监测系统（Supervisory Control AndData Acquisition，即SCADA系统）、数据中心和地下管线综合管理系统组成。

数据采集与监测系统，包括：

1、若干个遥测远传终端（Remote Terminal Unit，即RTU），用于采集地下管线固定监测点的数据，且不同管线类型所测数据类型不同，按约定的采集时段定时以有线或无线方式发送给数据中心。RTU的构成主要包括压力变送器（或流量计）、数据处理与传送装置及电池组等；

2、通讯系统，用于遥测远传终端与数据中心的信息通讯；

数据中心，包括：

服务器，用于监控过程值并与过程硬件通讯；服务器上设置有数据库，用来存储管线的图形及属性等数据信息，并更新按时序监测的地下管线在线数据；

数据库包括以下几个模块：

④数字地图数据库，包括水系、道路、地形、功能区划等数据信息；

⑤系统相关数据库，包括用户信息、地图控制信息、地图整饰信息、系统管理信息等数据资料；

⑥管线数据库，包括给水、排水、中水、燃气、电力等管线数据信息。

其中所述数据信息主要包括：

⑦数字地图信息，包括水系、道路、功能区划、地形等基本信息，是构成背景地图的重要数据信息；

⑧地下管线的基础数据（管径、管长、管材、埋深、使用年限等），实现其的可视化操作与管理；

⑨地下管线的实时监测数据，不同类别的关心需要监测的具体项目不同，各管线权属单位都要根据自己所建SCADA系统的实际情况建立相应的实时监测数据库；

⑩地下管线的改扩建的数据更新，对于改扩建的地下管线，数据库提供数据更新服务，可接受上传的新数据，并进行校验、入库等操作；

保养与维修记录，应对地下管线的日常保养与维修进行记录，方便查询和管理，应包括维修原因、时间、人员、材料、地点、保养周期、保养人、保养方法等；

备份信息数据，系统提供定期自动备份和手动备份，以保护数据，同时提供数据恢复功能，使得数据可以在系统崩溃后及时恢复。

地下管线综合管理系统，包括：

1、主控计算机：使用客户/服务器（Client/Server，C/S，S即为数据中心的服务器）模式，供系统管理员使用，用于对地下管线数据的管理和维护；同时，可以通过服务器与其他系统共享数据。服务器自身可以用来作为主控计算器，但是考虑到本发明系统数据信息量巨大，为了确保信息安全，使用另外一台或者几台计算机作为主控计算机，这样即使主控计算机失控或者故障，也不全威胁到数据信息的安全；

2、客户端计算机：使用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）管理系统，是通过局域网或者互联网访问的网络平台管理软件，普通用户通过浏览器即可直接访问服务器，查看地下管线的数据信息，大大减轻了普通客户端的负担。

本发明的目的是这样实现的，基于GIS的地下管线综合管理系统，它由SCADA系统、数据中心和终端管理设备组成，可实现地下管线科学有效的管理，大大提高工作效率。

其中，由（1）若干个遥测远传终端（Remote Terminal Unit，即RTU），用于采集管网固定监测点的压力、流量等数据（不同管线类型所测数据不同），并按约定的采集时段定时发送（有线或无线方式）给数据中心和（2）通讯系统，用于RTU与数据中心的信息通讯连接组成的SCADA系统，用于监测和采集地下管线运行情况的相关数据，并与数据中心进行信息通讯；

由（3）服务器，用于监控过程值并与过程硬件通讯和（4）数据库，用来存储按时序监测的地下管线在线数据组成的数据中心，用于控制SCADA系统，并存储SCADA系统发回的地下管线在线数据；

（5）地下管线综合管理系统，包括主控计算机，用于存储并运行系统软件和应用软件（地下管线综合管理C/S系统软件），用于查看并管理地下管线的信息数据，并随时操作数据库中的数据，是系统的操作平台；客户端计算机，通过局域网或者互联网使用地下管线综合管理B/S系统，对管线进行查看统计，进行日常管理工作。

所述的终端管理设备中存储有地下管线综合管理软件，用于地下管线科学高效的管理，软件的功能包括以下几个方面：

1.C/S系统

①图形浏览：提供平移、放大、缩小等基本浏览功能，实时显示图形的坐标和比例尺；地图、图层控制；可以根据任意字段对某类设施进行专题图显示，形象直观显示各类设施的分布；

②管网信息查询和统计：在图上单击所要查询（统计）的管线单个要素，系统给出与该要素相关的所有信息，主要包括属性信息、监测数据信息和多媒体信息等；用户在地图上指定需要查询的区域和要素的类型，系统给出在该区域内的管网要素列表，完成管网要素图形条件查询（统计）；此外还可进行管网要素综合条件和属性查询（统计）以及表格显示；

③图形、属性编辑：提供了删除、移动、创建、修改属性信息和图形信息等编辑工具；

④管网分析：可进行管网断面分析，发现不合理的管段，并校验数据的正确性；联通性分析；最短路径分析；

⑤权限管理：系统为系统管理员提供设置用户与角色的工具，用于对用户和角色进行添加、修改和删除等操作，管理用户与角色；系统对用户登陆进行管理，系统每一个子系统进入都要首先进行登陆，只有具有足够权限的用户才能使用相应的功能。同时用户从登陆到注销整个过程中的关键操作都将被记录，以便在出现错误时进行分析；

⑥日志管理：系统日志负责自动记录包括用户登陆和注销、数据更新和数据编辑在内的各种系统事件，全面记录系统中的各类变化；系统可根据时间条件、用户条件等对日志进行查询，并可将结果导出报表；系统可对日志进行分析，找出问题责任人；

⑦调度决策：根据管网的运行状态生成调度方案，辅助调度人员进行决策，调度的内容主要包括水泵的开启、阀门的启闭等；

⑧SCADA实时监测信息显示：设定更新时间，各监测数据图形实时动态显示；点击每个监测点显示实时更新的监测数据曲线；监测数据正常范围设定及报警功能；监测数据条件查询；监测数据各类报表的输出；支持网页方式查看；

⑨数据库管理：数据导入导出、修改与更新、备份与恢复、版本管理等。

2.B/S系统

①图形浏览：提供平移、放大、缩小等基本浏览功能，实时显示图形的坐标和比例尺；地图、图层控制；可以根据任意字段对某类设施进行专题图显示，形象直观显示各类设施的分布。

②平面测量：提供了折线、矩形、圆形和多边形测量工具，为施工的准确进行以及管网发生事故时的及时抢修提供数据支持。

③自由裁剪：提供了矩形、多边形和圆形裁剪工具，通过拖动鼠标获得裁剪范围，裁剪成功后可对结果图进行打印；通过裁剪功能，用户可获得所选区域的详细管网图，当管网发生事故时，不必导出整张图，既节约了资源又可使图纸更为清晰。

④报表输出：根据各类专业日常报表工作的需求，系统提供报表输出功能，用户只需选择报表类型，系统即可根据预置的报表模板和统计模式生成报表。

⑤地图输出：提供地图部分或者全部打印功能。

C/S显示系统具有较强的数据操作和事物处理的能力，用于对地下管线数据库的维护及对用户的管理；B/S显示系统可直接访问服务器，查看地下管线的数据信息，进行日常的管理工作，减轻了普通客户端的负担。

下面结合附图2按实际操作步骤进一步详细说明本发明。

在图1中，基于GIS的地下管线综合管理系统，由SCADA系统（1）、数据中心（2）和地下管线综合管理系统（3）组成。

其中SCADA系统主要包括若干个遥测远传终端和通讯系统两部分。遥测远传终端（RTU），是一种远端测控单元装置，用于采集管网固定监测点相关数据，并按设定的采集时段定时发送（无线或有线方式）给数据中心。通讯系统用于RTU与数据中心的信息通讯，可采用有线或无线方式。

数据中心（2）包括服务器和数据库，服务器可监控过程值并与过程硬件通讯，数据库用来储存按时序监测的地下管线在线数据。

地下管线综合管理系统（3）包括主控计算机和客户端计算机，用于查看并管理地下管线的信息数据，并随时操作数据库中的数据，是系统的操作平台。

基于GIS的地下管线综合管理系统软件的主要流程包括以下几个方面：

(1)启动计算机，运行地下管线综合管理系统软件（C/S）。该软件主要包含以下功能与信息：

①数据库存有地下管线基础数据及背景图，其中主要包括管线的拓扑结构、节点信息（编号、三维坐标）、管段信息（编号、起始节点与终止节点、管长、管径、管材、粗糙度等）、闸阀信息等。

②数据库存有用户信息，包括用户名称、密码、管理权限等内容。

③系统定时读取服务器数据库的管线在线监测数据并对数据库进行更新和备份。

④系统对其它用户登录、使用情况进行记录及统计。

(2)启动计算机后打开浏览器，输入网址，进入B/S管理系统，登录后访问服务器，服务器通过用户等级为用户分配一定的使用权限，以确保地理信息数据库的信息安全。

Claims (3)

1.一种基于GIS的地下管线综合管理系统，其特征是，由数据采集与监测系统、数据中心和地下管线综合管理系统组成，

数据采集与监测系统用于采集地下管线固定监测点的数据；

数据中心为服务器，用于监控过程值并与过程硬件通讯，过程硬件即为数据采集与监测系统；

地下管线综合管理系统包括：

（1）、主控计算机：使用客户/服务器Client/Server，C/S模式，用于对地下管线数据的管理和维护；同时，进行信息管理、管理规划共享数据；

（2）、客户端计算机：使用浏览器/服务器即Browser/Server，B/S模式，普通用户通过浏览器即可直接访问服务器，查看地下管线的数据信息。

2.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线综合管理系统，其特征是，数据采集与监测系统，包括：

（1）、若干个遥测远传终端即RTU，Remote Terminal Unit，用于采集地下管线固定监测点的数据，且不同管线类型所测数据类型不同，按约定的采集时段定时以有线或无线方式发送给数据中心；RTU的构成主要包括压力变送器或流量计、数据处理与传送装置及电池组；

（2）、通讯系统，用于遥测远传终端与数据中心的信息通讯。

3.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线综合管理系统，其特征是，数据中心为服务器设置有数据库，数据库包括以下几个模块：

①数字地图数据库，包括水系、道路、地形、功能区划的数据信息；

②系统相关数据库，包括用户信息、地图控制信息、地图整饰信息、系统管理信息的数据资料；

③管线数据库，包括给水、排水、中水、燃气、电力的管线数据信息；

其中所述数据信息主要包括：

①数字地图信息，包括水系、道路、功能区划、地形的基本信息，是构成背景地图的重要数据信息；

②地下管线的基础数据：管径、管长、管材、埋深、使用年限，实现可视化操作与管理；

③地下管线的实时监测数据，不同类别的关心需要监测的具体项目不同，各管线权属单位都要根据自己所建SCADA系统的实际情况建立相应的实时监测数据库；

④地下管线的改扩建的数据更新，对于改扩建的地下管线，数据库提供数据更新服务，接受上传的新数据，并进行校验、入库操作；

⑤保养与维修记录，应对地下管线的日常保养与维修进行记录，方便查询和管理，应包括维修原因、时间、人员、材料、地点、保养周期、保养人、保养方法；

⑥备份信息数据，系统提供定期自动备份和手动备份，以保护数据，同时提供数据恢复功能，使得数据可以在系统崩溃后及时恢复。

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