鄭州華潤燃氣股份有限公司 程 龍

北京靈圖軟件技術(shù)有限公司 趙立東

1.行業(yè)背景與建設(shè)目標

1.1 行業(yè)背景

城市燃氣管網(wǎng)是縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)，燃氣企業(yè)通過這種網(wǎng)絡(luò)將燃氣從氣源輸送到用戶，燃氣行業(yè)關(guān)系著千家萬戶的生活，關(guān)系著各行各業(yè)的正常運作，其重要性不言自喻。然而，當前城市燃氣企業(yè)的管網(wǎng)管理信息化程度普遍不高，管線資料通過圖紙資料或者CAD等方式進行保存，這種檔案式的管理方式導(dǎo)致數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計與分析速度慢，共享應(yīng)用不方便。由于缺乏信息化的管理工具，導(dǎo)致事故隱患管理和事故處理能力薄弱。在運營方面也無法掌握燃氣管線巡檢人員的到位情況、搶修車輛分布及現(xiàn)場管網(wǎng)分布情況等。

地理信息系統(tǒng)是一種十分重要的空間信息系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)對相關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述。而城市燃氣管網(wǎng)的空間分布特征，通過應(yīng)用GIS技術(shù)，可以有效的實現(xiàn)對燃氣管線數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。

1.2 GIS信息化建設(shè)目標

燃氣管網(wǎng)GIS信息化是以燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫為核心，通過建立數(shù)據(jù)更新機制，并集成調(diào)度、熱線、客服、巡檢等信息，為燃氣管網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營、評估提供可靠的依據(jù)和服務(wù)，提高燃氣管網(wǎng)業(yè)務(wù)管理水平和流轉(zhuǎn)效率。燃氣管線GIS信息化建設(shè)實現(xiàn)的目標包括：

（1）實現(xiàn)對燃氣管線及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中管理和統(tǒng)一應(yīng)用；

（2）建立燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)更新體制；

（3）實現(xiàn)燃氣管線運維的信息化管理；

（4）通過GIS綜合管理平臺的建設(shè)，打通相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)。

2.燃氣管網(wǎng)GIS信息化解決思路

燃氣管網(wǎng)GIS信息化是將管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行整理并建立關(guān)聯(lián)，形成燃氣管網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)及管網(wǎng)業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)的集中管理和統(tǒng)一應(yīng)用，并通過建立燃氣管線數(shù)據(jù)的動態(tài)更新機制，保證管線數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性。根據(jù)不同業(yè)務(wù)特點和需求，可選擇客戶端/服務(wù)器（C/S）、瀏覽器/服務(wù)器（B/S）、移動設(shè)備/服務(wù)器（M/S） 三種運行體系結(jié)構(gòu)。

3.燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理建庫與更新

燃氣企業(yè)GIS信息化最核心問題就是數(shù)據(jù)問題，包括管網(wǎng)數(shù)據(jù)、城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)等。而燃氣GIS系統(tǒng)的生命力在于數(shù)據(jù)的持續(xù)更新。因此燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理建庫與更新可以說是GIS系統(tǒng)建設(shè)的成敗所在。

3.1 燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)源分析

由于各種原因，目前很多企業(yè)是通過設(shè)計圖、竣工圖或者示意圖進行管理。十年以前的資料大多為紙質(zhì)，近十年的資料多為AUTOCAD格式的電子版。針對缺失數(shù)據(jù)的部分可以通過物探的方式來獲取，而對現(xiàn)有的CAD數(shù)據(jù)可以通過轉(zhuǎn)換的方式來獲取。

城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)是燃氣GIS系統(tǒng)的重要組成部分，燃氣管網(wǎng)的分布需要城市基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)作為背景，方可進行精細化管理。

燃氣管線的業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)包括設(shè)施設(shè)備信息、燃氣用戶信息、歷史事故處理、scada歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)以及巡線記錄表格等數(shù)據(jù)。

3.2 管網(wǎng)數(shù)據(jù)的準備

管網(wǎng)數(shù)據(jù)準備的步驟包括已有數(shù)據(jù)的分析梳理、缺失數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)整理和檢查、數(shù)據(jù)入庫等。

已有數(shù)據(jù)的分析梳理主要是分析現(xiàn)有的有價值的管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)。并對有價值的數(shù)據(jù)可進行整理、轉(zhuǎn)換、入庫等。

對缺失的或不準確、不完整的管網(wǎng)數(shù)據(jù)可通過現(xiàn)場補充采集或核實的方式來獲取確認。對于燃氣管網(wǎng)及地下設(shè)施的測量，主要是測量燃氣管網(wǎng)及地下設(shè)施的的平面位置、高程和相關(guān)屬性，可采用高精度的GPS設(shè)備和地下管線探測儀結(jié)合的方式進行測量。

3.3 燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準

燃氣管線數(shù)據(jù)建庫后，需將所有的燃氣地理信息按照實際地物點、線、面的空間幾何特征、地物的屬性以及地物之間的關(guān)系等進行分層管理，并建立燃氣管網(wǎng)空間要素分層與單元劃分標準。同時為了統(tǒng)一規(guī)范各個管網(wǎng)圖層的屬性結(jié)構(gòu)，需制定燃氣管網(wǎng)屬性結(jié)構(gòu)標準。

除了上面的最基本的標準外，此外還需要制定燃氣管線測量及竣工測量技術(shù)標準、燃氣管線圖編繪技術(shù)標準、燃氣管線元數(shù)據(jù)標準、燃氣管線探測工程監(jiān)理技術(shù)標準等。

3.4 燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)建庫

燃氣管網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫是GIS信息系統(tǒng)對外服務(wù)的基礎(chǔ)。通過收集整理、加工整合燃氣各類地理空間信息資源，建立一個統(tǒng)一的燃氣管網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)及燃氣管網(wǎng)業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)的集中管理和統(tǒng)一應(yīng)用。在進行管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理建庫過程中，應(yīng)依據(jù)燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)標準進行管網(wǎng)數(shù)據(jù)的圖幅拼接、編碼分類、分層、屬性賦值，質(zhì)檢入庫等步驟，實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)的無縫分層管理。

3.5 燃氣管網(wǎng)的更新

如果燃氣管網(wǎng)GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不進行更新和維護，隨著時間的推移，所有的數(shù)據(jù)將成為過時的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就會失去它應(yīng)有的功能和作用，因此必須要建立燃氣管網(wǎng)更新機制：

技術(shù)范疇方面，燃氣管網(wǎng)GIS管理工具中要有管網(wǎng)動態(tài)更新模塊，實現(xiàn)對竣工測量資料的添加，管網(wǎng)數(shù)據(jù)的添加、修改、刪除、數(shù)據(jù)監(jiān)理等，在更新過程中要能建立圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的同步更新、點線數(shù)據(jù)間的拓撲關(guān)聯(lián)等。

業(yè)務(wù)范疇方面，要建立嚴格的管網(wǎng)動態(tài)更新制度，要求相關(guān)單位及時提供完整的竣工資料以及日常運營數(shù)據(jù)，以此作為更新、維護燃氣管線數(shù)據(jù)的重要措施。數(shù)據(jù)更新由一個部門或科室統(tǒng)一管理，責(zé)任落實到職能部門和工作崗位，通過專職維護，確保數(shù)據(jù)的準確和安全。

4.燃氣管網(wǎng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

燃氣管網(wǎng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)構(gòu)建以管理服務(wù)為中心，快速提供真實準確的燃氣管網(wǎng)信息，實現(xiàn)管網(wǎng)的動態(tài)更新、查詢統(tǒng)計、事故應(yīng)急搶修、管網(wǎng)運營巡檢、管網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測、三維分析等功能。根據(jù)不同業(yè)務(wù)特點和用戶需求，可以選擇不同的體系結(jié)構(gòu)，對于簡單查詢類的用戶，可以采用B/S結(jié)構(gòu)；對于管線巡檢業(yè)務(wù)可采用M/S結(jié)構(gòu)；而對于編輯類用戶或者綜合管理類用戶可采用C/S體系結(jié)構(gòu)。雖然體系結(jié)構(gòu)不同，但燃氣管線常見的應(yīng)用功能卻是相似的，常見的功能應(yīng)用如下：

4.1 瀏覽定位

通過平移、縮放、全圖等功能實現(xiàn)對管網(wǎng)圖的自由瀏覽。通過輸入地名和道路名稱等可以快速定位到相應(yīng)的地方。

4.2 查詢統(tǒng)計

根據(jù)圖形查詢設(shè)施的屬性信息，也可以根據(jù)設(shè)施的屬性定位設(shè)施的空間位置，可以實現(xiàn)對指定范圍內(nèi)管線的埋深、材質(zhì)、管徑、埋設(shè)年代等各種屬性的快速查詢和統(tǒng)計。

4.3 制圖打印

實現(xiàn)對管線特征點的標注、管線屬性的扯旗標注等，實現(xiàn)管網(wǎng)圖廓的定制。同時可以實現(xiàn)指定區(qū)域、某條街道范圍管線圖的打印。

4.4 應(yīng)急搶修

當城市內(nèi)某段燃氣管線發(fā)生爆管事故時，可以在地圖上快速搜索到需要關(guān)閉的閥門，彈出關(guān)閥分析結(jié)果，列出需關(guān)閥門的基本信息（口徑、閥頭、關(guān)閥圈數(shù)、當前狀態(tài)等）。并能自動生成輔助決策報告，其內(nèi)容包括故障點位置、管段、影響的閥門及其栓點圖、最近的消火栓、影響到的調(diào)壓箱、樓棟、及相應(yīng)的用戶資料等，為搶修提供快速、準確的輔助決策信息。

4.5 格式轉(zhuǎn)換

利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能模塊實現(xiàn)不同格式空間數(shù)據(jù)的準確轉(zhuǎn)換。

4.6 管網(wǎng)分析

管網(wǎng)分析模塊是由燃氣管網(wǎng)業(yè)務(wù)相關(guān)的分析功能組合而成。管網(wǎng)分析是GIS軟件中最重要的的一部分，它直接影響到系統(tǒng)的使用效果，管網(wǎng)分析包含的內(nèi)容有：斷面分析、覆土深度分析、連通性分析、凈距分析、緩沖區(qū)分析、最短路徑分析、燃氣泄漏分析等。

4.7 管網(wǎng)巡檢

燃氣管網(wǎng)巡檢管理系統(tǒng)由管理中心端和巡檢終端組成。可以為燃氣管線、門站、閥門、調(diào)壓站、儲配站等燃氣設(shè)施的巡檢管理工作提供科學(xué)的手段，對巡檢工作進行綜合評估，并自動形成各類統(tǒng)計表，管理者在辦公室即可隨時了解巡檢到位情況。燃氣管網(wǎng)移動終端為客戶解決業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可視化管理、外業(yè)工作人員或車輛的實時監(jiān)控、外業(yè)人員現(xiàn)場信息及時上報、突發(fā)事件的有效指揮處理等。

4.8 編輯更新

編輯更新功能供數(shù)據(jù)編輯人員使用，可將竣工測量數(shù)據(jù)、外業(yè)探測數(shù)據(jù)通過編輯更新功能導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，并可進行拓撲連接檢查、字段值重復(fù)檢查、孤立管點檢查等，檢查后的數(shù)據(jù)可以直接成網(wǎng)進入系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)管線空間信息和屬性信息的同步錄入及管線數(shù)據(jù)和管點數(shù)據(jù)的拓撲一致性，支持成批數(shù)據(jù)的快速錄入等。

4.9 集成共享拓展

能夠以符合SOA架構(gòu)的API為企業(yè)其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供管網(wǎng)地理數(shù)據(jù)。通過開放的系統(tǒng)接口和服務(wù)，與工程管理、管網(wǎng)維修養(yǎng)護、管網(wǎng)巡檢、場站管理、SCADA調(diào)度、氣量管理、營業(yè)收費、客戶熱線、呼叫中心、業(yè)務(wù)報裝等系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成，將海量復(fù)雜的燃氣系統(tǒng)資產(chǎn)及動態(tài)運營信息利用地圖實現(xiàn)直觀的可視化表達，為燃氣企業(yè)日常監(jiān)管、業(yè)務(wù)運營和領(lǐng)導(dǎo)決策提供綜合性信息服務(wù)。

4.9.1 SCADA系統(tǒng)集成

GIS系統(tǒng)需要SCADA系統(tǒng)中的監(jiān)測點的壓力數(shù)據(jù)進行氣體流向分析及壓力負荷分析等，輔助燃氣輸配的調(diào)度。SCADA系統(tǒng)需讀取GIS系統(tǒng)中的城市基礎(chǔ)地圖及管網(wǎng)圖數(shù)據(jù)，作為其運行的背景。

4.9.2 客戶管理系統(tǒng)集成

通過GIS系統(tǒng)和客戶管理信息系統(tǒng)集成，GIS系統(tǒng)可以提供客戶管理系統(tǒng)在故障（爆管和停氣）分析后的影響客戶數(shù)據(jù)。呼叫中心可以快速定位客戶的地理位置，提供基于地理信息的后續(xù)調(diào)度和服務(wù)。

4.9.3 與城建檔案館系統(tǒng)的集成

系統(tǒng)會將每次編輯更新的數(shù)據(jù)進行標示，以數(shù)據(jù)增量的方式，將更新部分提交給城建檔案館，保證城建檔案館燃氣管網(wǎng)數(shù)據(jù)的同步更新。

4.9.4 水力計算模擬分析

建立水力計算模型，配合SCADA系統(tǒng)的監(jiān)測計量，實現(xiàn)燃氣輸配網(wǎng)的模擬分析。提供了空間地理數(shù)據(jù)插值的算法，完成燃氣等壓線計算等。

4.9.5 資產(chǎn)管理集成

實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)設(shè)施資產(chǎn)運行狀況、資產(chǎn)凈值的可視化、形象化的管理，按照工程信息并關(guān)聯(lián)GIS數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)計，在地圖上顯示各個工程下的不同類別的設(shè)備數(shù)量，其中管材和閥門數(shù)量按照材質(zhì)和口徑等分組統(tǒng)計。