CN105550758A - 基于gis的地下管线运维系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于GIS的地下管线运维系统，包括地图管理子系统、管网设施管理子系统、管网分析子系统、管网维护子系统、系统管理子系统和WEBGIS管网图发布子系统、以及系统数据库。其建立在以动态和静态的供水管网电子地图基础上，对管线及各种设施进行属性查询、定位、分析、统计；对各类统计结果进行输出；管网发生事故后，能在短时间内提供关阀方案、用户停水通知单，发生新情况后能迅速调整方案；实现了供水管网图文一体化的现代化管理，提供了管网数据动态更新机制，准确高效，为供水规划、设计、调度、抢修和图籍资料管理提供强有力的科学决策依据，实现分析决策的全计算机操作过程，从而提高自来水公司的生产效率和社会服务水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种信息系统，尤其是一种地下管线的运维系统。
背景技术
地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市赖以生存和发展的物质基础。随着城市的不断发展，地下管线的种类越来越多，管线的用途各异，并由各自产权单位自行报批、自行施工、自行维护，一直以来都存在管线资料不完整、不准确等问题，很多地段无管线资料可查，在城市建设和发展中缺少一个维护地下管线的综合平台，缺乏一个科学有效的管线维护方法。
随着政府加强管线维护管理的方针政策，制定相关的维护计划和切实措施，但是从根本上还是无法避免地下管线维护不足的问题，还是有存在漏查、漏管现象，这是一种资源的浪费，长期下去还会导致安全隐患。
GIS(GeographicInformationSystems,地理信息系统)是多种学科交叉的产物，它以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实时提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格型数据(无论它来自数据库，电子表格文件或直接在程序中输入)转换为地理图形显示，然后对显示结果浏览，操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的街区地图，现实对象包括人口，情况，运输线路以及其他内容。
随着计算机和信息技术的快速发展，GIS技术得到了迅猛的发展。GIS系统正朝着专业或大型化、社会化方向不断发展着。“大型化”体现在系统和数据规模两个方面；“社会化”则要求GIS要面向整个社会，满足社会各界对有关地理信息的需求，简言之就是“开放数据”、“简化操作”，“面向服务”，通过网络实现从数据乃至系统之间的完全共享和互动。下面我们从地理信息系统技术角度来讨论和分析当前GIS的相关技术及其发展趋势。
现有的地下管线运维系统，将所有的点位平铺于地图界面上，进行管线和管点数据的基本查询、管线的信息手工录入，从而提供城市综合管线的运维管理；其主要存在下列缺点：
1)可视化程度不高：现有系统呈现的图形界面过于简单。
2)管线点位混乱：城市综合地下管线因为数据量大，现有系统缺乏一种分层、分类型、分区域呈现的方法，导致查询起来混乱的现象。
3)运维记录过于单一：现有系统运维记录只是简单的进行运维点位的查看，无法从运维实际角度出发，通过结合GIS技术形成一条最优的关键路径。
4)运维辅助性不强：现有系统功能过于死板，缺乏一种科学调度辅助设计的思路，不能够对城市管线综合管理上提供一些有效的辅助决策。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于GIS的地下管线运维系统，其建立在以动态和静态的供水管网电子地图基础上，对管线及各种设施进行属性查询、定位、分析、统计；对各类统计结果进行输出；管网发生事故后，能在短时间内提供关阀方案、用户停水通知单，发生新情况后能迅速调整方案；实现了供水管网图文一体化的现代化管理，提供了管网数据动态更新机制，准确高效，为供水规划、设计、调度、抢修和图籍资料管理提供强有力的科学决策依据，实现分析决策的全计算机操作过程，从而提高自来水公司的生产效率和社会服务水平。本发明采用的技术方案是：
一种基于GIS的地下管线运维系统，包括：
地图管理子系统、管网设施管理子系统、管网分析子系统、管网维护子系统、系统管理子系统和WEBGIS管网图发布子系统、以及系统数据库。
进一步地，所述地图管理子系统包括：
地图数据管理模块；地形图录入、修改和更新模块；调图与定位模块；查询检索模块；显示管网设施过滤模块；测量与动态标注模块；图档管理模块；数据转换模块；符号库管理与定制模块；设施风格定制模块；图形输出模块。
进一步地，所述管网设施管理子系统包括：管网设施查询管理模块、管网设施统计管理模块；
管网设施查询管理模块提供的查询功能包括：按地名查询、按视图查询、按图幅号查询、可选区域查询、空间关系查询、按管线或节点编号查询、条件查询、显示阀门普查路线；
管网设施统计管理模块提供：
管线统计：维修、维护统计；安装年份统计；材质统计；区域统计；条件统计；
阀门统计：维修、维护统计；爆漏统计，并打印统计信息；阀门检修统计，并打印统计信息；安装年份统计；材质统计；区域统计；条件统计；
报表生成：管线统计表；阀门统计表；管网附属设施统计表；阀门跟踪记录卡；阀门维护工作单；维修工作单；管线设施信息表。
进一步地，所述管网分析子系统包括：
爆管分析模块，用于显示受影响的管段区域，给出关阀方案，显示所有应关闭的阀门，输出关阀报表，关阀图和因关阀影响停水的重要用户信息；
连通分析模块，用于对管网进行模拟仿真分析，显示当前管网的连接情况和供水状态；用于计算管网中给出的任意两节点是否连通，并给出两节点最短路径；用于模拟开、关阀门；
断面、剖面分析模块，用于在地图上生成管线的纵剖面图和横断面图；
管线碰撞分析模块，用于给出其他管线的走向、埋深和管径，自动分析该其他管线与确定类型管线碰撞之处。
进一步地，所述管网分析子系统还包括：两点追踪分析模块，用于指定两个设备，分析出相连路径，追踪该路径中所有连接的设备。
进一步地，所述管网维护子系统包括：
属性数据录入模块：提供图形化的录入界面，处理管网属性数据输入、修改；
辅助设计模块：供设计人员根据系统的GIS图形信息、相关设施的图形和属性，以及给定的条件、地理位置、管网现状，使用系统提供的设计功能，对工程项目进行辅助设计；
管网数据自动检测模块：用于检测管网中的管线和管点设施是否符合标准；
协同工作管理模块，用于将设计成果开放给具有相应权限的人参考或修改设计内容，共同完成设计方案；
外部系统设置模块，用于与外部系统的连接，并将外部系统的相关数据存储在数据库，以及实时显示在电子地图窗口中；使用户可以在一个完整的背景下实时、动态的了解整个管网的运行状况。
进一步地，所述系统管理子系统包括：
安全管理模块，用于用户登录和用户合法性检查，以及用户权限检测；
用户权限管理模块，用于增加用户、删除用户、设置用户权限和修改用户权限；
数据备份与恢复模块，用于进行进行系统数据的手动或自动备份，以及备份的数据恢复到系统中；
日志管理模块，用于系统日志的记录，系统日志中记录包括以下事件：服务器启动或关闭、用户登录和注销、用户进行的影响系统数据的事件。
进一步地，系统数据库包括基础地理数据库、管网数据库、工程图档数据库、系统管理数据库。
本发明的优点在于：
1、图形化界面录入：
提供图形化的录入功能，处理管线属性数据的输入，修改；形成全面的普查信息地图化(三维)；解决了城市综合地下管线运维数据不全面，易丢失，不直观的问题。
2、辅助设计：
根据现有图形化信息，相关设施的图形和属性，通过给定的条件给线路设计人员提供辅助设计；解决了由于资料不全面导致的辅助设计资料不全面、不直观的问题。
3、管线运维记录：
地图上实时查看运维路线，由系统生成一条最优运维路径，提供路径导航方案；解决了地下管线运维的全面性，避免了漏查、漏管现象。
4、管线查询：
地图显示、查询定位，增强对地下综合管线分层管理，综合信息条件直观查询；进一步的解决各自管线产权的单位提供的资料不完善问题，更有利于城市综合的管线维护管理。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
图2为本发明的系统数据库结构示意图。。
图3为本发明的显示管网设施过滤界面图。
图4为本发明的管线资产统计界面图。
图5为本发明的爆管分析界面图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供的基于GIS的地下管线运维系统，包括：地图管理子系统、管网设施管理子系统、管网分析子系统、管线维护子系统、系统管理子系统和WEBGIS管网图发布子系统、以及系统数据库；
1.所述系统数据库主要由基础地理数据库、管网数据库、工程图档数据库、系统管理数据库等构成。
2.地图管理子系统；
2.1地图数据管理模块；
系统采用关系数据库统一管理地形图与管线专题数据库，地形图数据库采用表(table)存贮，以对象为单位对应表中一行(Row)，包含图形与属性数据，在数据库中是连续的、物理上无缝的。地形图按专题要素组织与存贮，可以方便地从中提取部分数据并进行数据转换。具有地形图数据库的自动备份功能。
2.2地形图录入、修改和更新模块；
可以进行地形图的扫描数字化、数字手扶跟踪数字化、电子外业测量数据的转入，系统具有较强的编辑功能，支持几何特征点的动态捕捉、精确坐标录入，属性与图形同时录入。支持数据库的局部更新和整体更新。管网数据可用坐标数据输入，利用一组坐标生成管道图。
2.3调图与定位模块；
地图定位可以由图号、地名、路名、行政区号、坐标或设施属性定位到空间对象所在的位置，并加以显示。
地图定位有根据图幅号定位、地名管线编号定位、阀门编号定位、用户自定义视图定位、坐标定位等。
2.4查询检索模块；
可以进行图形与属性的双向查询，由图形查属性，可查询街道、小区，道路、图号、管段和设施等图形对象，支持点选、线选、圆选和任意多边形选择，并更出属性表。也可由属性或SQL语句查询满足条件的图形对象，并高亮显示。
2.5显示管网设施过滤模块；
用于设置用户需要显示的管线或节点的过滤条件，如图3所示。
2.6测量与动态标注模块；
可方便地测算坐标、任意两点间的距离、任意两条曲线的夹角和任意多边形的面积。比如对阀门口径进行标注；可随意选择颜色进行自由注释、标注任意点坐标、管点属性及两点的距离等。
2.7图档管理模块；
系统具备管网设施的图档管理功能，图档可以是任意格式的数据、文档或图片，可通过系统程序进行打开，或将CAD图档叠加到管网图中作为参考。
2.8数据转换模块；
支持多种数据格式的转入转出，如DWG、DXF、MIF、COVEAGE、SHAPE、SDB、DGN等。
2.9符号库管理与定制模块；
系统提供地图与管网设施管理所需的符号库的管理和定制功能，允许用户根据自己专业特点对系统提供的标准库内容进行扩充、修改、删除。使用者可自行设计自己需要的符号、填充图案、线型、颜色。
2.10设施风格定制模块；
系统具备管线、管点设施风格的自定义设置。每个工作人员可以定义自己的风格，但不会改变数据模型；
2.11图形输出模块；
系统提供了多种地图模板，可输出符合地图公开出版质量的图件，可以绘制标准和非标准图幅的管网图，可以在打印窗口中自定义打印管网设施的风格，
可绘制任意方向矩形区域的管网图，并按任意比例输出；
可绘制工改图、竣工图、原理图、设计图和绑定图；
可绘制有对象属性表的阀门图；
3.管网设施管理子系统；
3.1管网设施查询管理模块：
本模块是地图显示、查询与定位模块的扩展，增强了对管线专题信息的查询与显示功能。
系统可以按使用者的需求对系统中的管网数据进行分层管理，便于查询、施工、决策。主要查询功能有：
按地名查询
按视图查询
按图幅号查询
可选区域查询
空间关系查询
按管线或节点编号查询
条件查询
显示阀门普查路线
3.2管网设施统计管理模块：
此模块可对系统中管网设施进行定性、定量的统计，对统计报表导入导出、打印等。设施统计的一个典型界面如图4所示；
管线统计：维修、维护统计；安装年份统计；材质统计；区域统计；条件统计；
阀门统计：维修、维护统计；爆漏统计，并打印统计信息；阀门检修统计，并打印统计信息；安装年份统计；材质统计；区域统计；条件统计；
报表生成：管线统计表；阀门统计表；管网附属设施统计表；阀门跟踪记录卡；阀门维护工作单；维修工作单；管线设施信息表；
4.管网分析子系统；
4.1爆管分析模块：
鼠标点击爆管管线位置，显示受影响的管段区域，给出关阀方案，显示所有应关闭的阀门，输出关阀报表，关阀图和因关阀影响停水的重要用户信息。爆管分析界面如图5所示；
4.2连通分析模块；
对管网进行一定程度的模拟仿真分析，显示当前管网的连接情况和供水状态，可以制定管网中任意两节点，能计算出两节点是否能连通，并可给出最短路径；可模拟开、关阀门；
4.3断面、剖面分析模块；
在地图上选择某一管线的起点、终点，生成纵剖面图；
在地图上绘制一条直线或折线，根据这条线段生成相应管线的横断面图。
4.4管线碰撞分析模块：
给出其他管线(如排水、电信、电力等)的走向、埋深和管径，系统能自动分析该其他管线与确定类型管线(供水管线)碰撞之处；
4.5两点追踪分析模块：
指定两个设备，分析出相连路径，追踪该路径中所有连接的设备；
5.管网维护子系统；
5.1属性数据录入模块；
该模块提供图形化的录入界面，处理管网属性数据输入、修改；包括：
管线、管网节点属性数据；
阀门记录卡录入、编辑；
5.2辅助设计模块：
设计人员根据系统的GIS图形信息、相关设施的图形和属性，以及给定的条件、地理位置、管网现状等，使用系统提供的设计功能，在本系统中对工程项目可进行辅助设计。在设计过程，系统提供多种功能减小设计人员的工作强度，
图形绘制；
定点功能；
图形修改；
5.3管网数据自动检测模块；
系统提供智能化的管网数据自动检测功能，可检测出管网中的管线和管点设施是否符合标准，为辅助设计带来极大方便；
5.4协同工作管理模块：
系统支持长事务管理功能，设计人员可在长事务状态下对设计区域进行锁定，在数据未提交之前，不会修改服务器的模型数据，同时设计人员可将设计成果开放给具有相应权限的人参考或修改设计内容，共同完成设计方案；
5.5外部系统设置模块；
系统充分考虑了与外部系统的无缝连接需求，例如水表、水压等各类仪表数据存储在数据库中，本系统通过获取相应字段信息，并将相关数据实时显示在系统电子地图窗口中，使用户可以在一个完整的背景下实时、动态的了解整个管网的运行状况，并由此作出相应决策。用户可以设定更新数据时间间隔，也可以选择系统自动更新数据；
6.系统管理子系统；系统提供灵活的用户管理机制，可创建、编辑、删除系统组和用户，并可定义用户权限。应用系统按功能分类，可定制各系统的使用用户。日志管理(用户登录、修改某些重要数据的记录)提供可靠的多级管理安全机制，对重要的数据进行自动备份。
6.1安全管理模块；
用户登录和用户合法性检查:用户输入用户名和密码后，在用户信息库中查找有无此用户及用户密码是否正确。
用户权限检测：在系统中有一个用户功能权限检测模块,用户每进入一个界面前,系统会自动调用该功能模块,据用户权限数据库的内容对每个功能控件的状态进行设置(使能或不能)。
6.2用户权限管理模块，用于增加用户、删除用户、设置用户权限和修改用户权限；
6.3数据备份与恢复模块；
能够方便地进行系统数据的备份，可选择手动备份和系统自动备份，同时能将系统备份的数据恢复到系统中；
6.4日志管理模块；用于系统日志的记录；
系统日志中主要记录以下事件：
服务器启动或关闭
用户登录和注销
用户进行的影响系统数据的事件
系统日志对每一项操作记录以下内容：
操作发生时间
操作用户名称
操作类型
具体操作描述；
7.WEBGIS管网图发布子系统；
WebGIS技术是GIS技术发展的一个潮流，可通过Internet技术与GIS技术的结合使得海量图形数据能在因特网上流畅地显示、浏览地图数据。本子系统的用户主要是非编辑用户、社会公众和其他政府或企业部门，系统的功能包括：
7.1视图操作：放大、缩小、平移、全幅显示……；
7.2图层管理：可控制图层的显示；
7.3定位：根据图幅号、地理坐标、街道名称、管段号、节点号定位到相应的空间位置；
7.4查询：根据管线、阀门、管网附属设施的属性查询相应的对象信息；
7.5显示过滤：用于设置用户需要显示的管线或节点的过滤条件。设置条件后，符合条件的管线或节点将显示在视图窗口的中央位置；
7.6坐标显示、距离量算：系统提供坐标、比例尺的动态显示，提供距离和面积的量算；
7.7数据下载：可根据用户需要和在一定的权限下，下载图形数据，可选择保存为不同的GIS格式；
7.8制图：具有权限的用户可打印地图。
Claims (8)
1.一种基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于，包括：
地图管理子系统、管网设施管理子系统、管网分析子系统、管网维护子系统、系统管理子系统和WEBGIS管网图发布子系统、以及系统数据库。
2.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于：
所述地图管理子系统包括：
地图数据管理模块；地形图录入、修改和更新模块；调图与定位模块；查询检索模块；显示管网设施过滤模块；测量与动态标注模块；图档管理模块；数据转换模块；符号库管理与定制模块；设施风格定制模块；图形输出模块。
3.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于：
所述管网设施管理子系统包括：管网设施查询管理模块、管网设施统计管理模块；
管网设施查询管理模块提供的查询功能包括：按地名查询、按视图查询、按图幅号查询、可选区域查询、空间关系查询、按管线或节点编号查询、条件查询、显示阀门普查路线；
管网设施统计管理模块提供：
管线统计：维修、维护统计；安装年份统计；材质统计；区域统计；条件统计；
阀门统计：维修、维护统计；爆漏统计，并打印统计信息；阀门检修统计，并打印统计信息；安装年份统计；材质统计；区域统计；条件统计；
报表生成：管线统计表；阀门统计表；管网附属设施统计表；阀门跟踪记录卡；阀门维护工作单；维修工作单；管线设施信息表。
4.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于：
所述管网分析子系统包括：
爆管分析模块，用于显示受影响的管段区域，给出关阀方案，显示所有应关闭的阀门，输出关阀报表，关阀图和因关阀影响停水的重要用户信息；
连通分析模块，用于对管网进行模拟仿真分析，显示当前管网的连接情况和供水状态；用于计算管网中给出的任意两节点是否连通，并给出两节点最短路径；用于模拟开、关阀门；
断面、剖面分析模块，用于在地图上生成管线的纵剖面图和横断面图；
管线碰撞分析模块，用于给出其他管线的走向、埋深和管径，自动分析该其他管线与确定类型管线碰撞之处。
5.如权利要求4所述的基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于：
所述管网分析子系统还包括：两点追踪分析模块，用于指定两个设备，分析出相连路径，追踪该路径中所有连接的设备。
6.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于：
所述管网维护子系统包括：
属性数据录入模块：提供图形化的录入界面，处理管网属性数据输入、修改；
辅助设计模块：供设计人员根据系统的GIS图形信息、相关设施的图形和属性，以及给定的条件、地理位置、管网现状，使用系统提供的设计功能，对工程项目进行辅助设计；
管网数据自动检测模块：用于检测管网中的管线和管点设施是否符合标准；
协同工作管理模块，用于将设计成果开放给具有相应权限的人参考或修改设计内容，共同完成设计方案；
外部系统设置模块，用于与外部系统的连接，并将外部系统的相关数据存储在数据库，以及实时显示在电子地图窗口中；使用户可以在一个完整的背景下实时、动态的了解整个管网的运行状况。
7.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于：
所述系统管理子系统包括：
安全管理模块，用于用户登录和用户合法性检查，以及用户权限检测；
用户权限管理模块，用于增加用户、删除用户、设置用户权限和修改用户权限；
数据备份与恢复模块，用于进行进行系统数据的手动或自动备份，以及备份的数据恢复到系统中；
日志管理模块，用于系统日志的记录，系统日志中记录包括以下事件：服务器启动或关闭、用户登录和注销、用户进行的影响系统数据的事件。
8.如权利要求1所述的基于GIS的地下管线运维系统，其特征在于：
系统数据库包括基础地理数据库、管网数据库、工程图档数据库、系统管理数据库。
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