0 引言

地理信息系統(tǒng)可以通過模型理論將空間實體抽象轉(zhuǎn)化成為一種通用的存儲模型，我們就可以利用大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫將地理實體，及其各種空間因素，包括它們的地理空間分布狀況，拓撲關(guān)系以及相應(yīng)的屬性信息進行數(shù)字存儲。在空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，我們可以利用GIS特有的視覺化效果和空間分析功能，為廣大用戶提供相應(yīng)的決策支持、動態(tài)模擬、統(tǒng)計分析、檢測報警等功能。電力系統(tǒng)中發(fā)電廠、輸供電線路、變電站、配電所等不同規(guī)范的電氣設(shè)施分布在廣闊的地域和空間中，因此輸電系統(tǒng)的運行、雷電系統(tǒng)的定位、電力設(shè)施的管理、供配電系統(tǒng)的運行和維護、計劃檢修、故障管理、電網(wǎng)規(guī)劃、用電變更、電力營銷等，都少不了地理信息，GIS為電力企業(yè)的現(xiàn)代化管理提供了新的途徑和手段。

1 電力GIS公共平臺的簡單概述

電力行業(yè)的各個部門有許多的 GIS應(yīng)用需求，如生產(chǎn) MIS的GIS系統(tǒng)、信息系統(tǒng)綜合管理的GIS系統(tǒng)、應(yīng)急指揮的GIS系統(tǒng)等。由于這些GIS系統(tǒng)所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源、開發(fā)技術(shù)、部署環(huán)境不盡相同，使得GIS系統(tǒng)的資源沒有得到充分的利用。隨著GIS系統(tǒng)在電力應(yīng)用中所涉及的范圍越來越多，因此迫切需要建設(shè)一個標準化的統(tǒng)一的 GIS共享平臺來提供相應(yīng)的圖形化的空間應(yīng)用及分析服務(wù)。作為一個電力企業(yè)應(yīng)用的公共平臺應(yīng)具有基礎(chǔ)性、共用性、開放性、可維護性和標準化等特征。我們采取以ArcGIS Server為基礎(chǔ)，結(jié)合基于ArcEngine的C/S架構(gòu)，為桌面編輯維護系統(tǒng)提供了一套能夠滿足電力應(yīng)用的 GIS圖形服務(wù)，為企業(yè)的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用共享提供數(shù)據(jù)目錄和API接口信息檢索。電力信息系統(tǒng)如應(yīng)急等系統(tǒng)、GPS導航、ERP、SCADA、調(diào)度、Call Center等都可以用REST方式在企業(yè)信息總線訪問到GIS應(yīng)用服務(wù)。我們按照“統(tǒng)一標準、統(tǒng)籌規(guī)劃、優(yōu)化資源、分布實施”的原則，建設(shè)基于GIS共享平臺的圖形數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)的電力企業(yè)信息綜合管理平臺，為輸電工作管理提供圖形和數(shù)據(jù)支持。以空間資源數(shù)據(jù)為核心，對電子地圖資源、存儲系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)進行統(tǒng)一維護部署。通過規(guī)范化的典型設(shè)計，在基于標準服務(wù)的可擴展GIS應(yīng)用共享平臺上、對電力信息的各項系統(tǒng)提供完美的圖形化分析應(yīng)用服務(wù)。

2 平臺的體系結(jié)構(gòu)

2.1 平臺的總體結(jié)構(gòu)

圖1 GIS公共平臺總體結(jié)構(gòu)圖

公共GIS平臺的總體建設(shè)，針對企業(yè)服務(wù)總線設(shè)計了接口，能夠在位置和標示、通信協(xié)議等方面按照電力企業(yè)的標準進行識別和信息交換。通過企業(yè)服務(wù)總線減少接口的數(shù)量、大小和復雜度；減少風險和成本，提高IT對業(yè)務(wù)需求變更的響應(yīng)能力；促進重用，提高數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯的可用性，使應(yīng)用程序更易于啟用服務(wù)；支持實時的、動態(tài)的、事件驅(qū)動的SOA，增強了平臺的適應(yīng)性和延展性。總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 平臺的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

平臺采取集中式存儲的統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，并以服務(wù)的方式為其他系統(tǒng)提供信息網(wǎng)的空間地理信息。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 GIS公共平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

平臺的數(shù)據(jù)集中保存在信息中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，為保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，配置磁盤陣列支持Raid5的操作。WebGIS部署在Web發(fā)布服務(wù)器上，在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)發(fā)布GIS應(yīng)用服務(wù)。通過光盤或磁盤備份系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的GIS空間數(shù)據(jù)、配網(wǎng)工作管理等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)的安全性。與互聯(lián)網(wǎng)之間通過網(wǎng)關(guān)及防火墻進行隔離，Web應(yīng)用服務(wù)器能夠通過互聯(lián)網(wǎng)被授權(quán)用戶訪問。

2.3 平臺的軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)，包括核心數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層、GIS視圖表現(xiàn)層。系統(tǒng)安全體系貫穿于各個層之間。數(shù)據(jù)管理層通過對空間數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎的管理完成數(shù)據(jù)的處理、組織、控制、優(yōu)化；系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層使用多個模塊完成對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析等操作，具有一定的靈活性和可擴展性；GIS視圖表現(xiàn)層基于多種模式，展現(xiàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式，并能夠獨立運行或嵌入其他應(yīng)用系統(tǒng)。軟件總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 GIS公共平臺軟件總體結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)層也稱數(shù)據(jù)持久層，針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)需要長期保存的特性，該層由生產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù)庫以及地理信息空間數(shù)據(jù)庫組成，基于ArcSDE模型，充分體現(xiàn)出復雜的關(guān)系型數(shù)據(jù)之間相互關(guān)聯(lián)、分級管理的特點，同時要充分考慮 GIS數(shù)據(jù)的空間和海量等特性。

核心管理層負責管理整個平臺的安全、服務(wù)、數(shù)據(jù)、接口。是工作在數(shù)據(jù)層上的底層系統(tǒng)控制模塊，它包括，系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)服務(wù)管理，系統(tǒng)權(quán)限管理，元數(shù)據(jù)管理以及系統(tǒng)接口管理。

業(yè)務(wù)邏輯層我們設(shè)計成為一種弱耦合的支持可抽取、可替換的“抽屜”式架構(gòu)。完全分離了業(yè)務(wù)和功能。因此，業(yè)務(wù)邏輯層是支持可擴展的架構(gòu)關(guān)鍵所在。它包括業(yè)務(wù)流程，生產(chǎn)管理，應(yīng)急指揮調(diào)度，可視化應(yīng)用，空間分析等。

接口層在整個系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，通過規(guī)范化的標準接口設(shè)計，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的底層數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)邏輯層中提供的數(shù)據(jù)傳遞到表現(xiàn)層來，也能夠通過接口層中的對外發(fā)布接口將其進行公布。接口層中定義三種形式的接口：數(shù)據(jù)庫接口、通訊規(guī)約、Web服務(wù)接口。

表現(xiàn)層是平臺的展示部分，按照其在客戶端的安裝模式分為客戶端安裝型，瘦客戶端型和富客戶端型。

平臺的軟件架構(gòu)上我們采用 C/S+B/S模式。C/S結(jié)構(gòu)以ArcObject為基礎(chǔ)，提供快速豐富的圖形編輯功能。B/S結(jié)構(gòu)采用基于J2EE體系框架+Adobe Flex框架，已瀏覽器方式提供綜合查詢統(tǒng)計等功能滿足系統(tǒng)更廣泛圍需求。

圖4 B/S系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 平臺實現(xiàn)的GIS服務(wù)

GIS應(yīng)用公共平臺基于Web Service方式，可以通過REST方式進行發(fā)布。REST風格的Web開發(fā)是將全部資源以URL的方式對外發(fā)布，通過添加參數(shù)的方式將操作請求發(fā)給公共平臺。

圖5 平臺REST示意圖

通過GIS平臺我們提供多種服務(wù)供各個應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用，平臺服務(wù)包括基本圖形服務(wù)，空間信息查詢服務(wù)，最優(yōu)路徑分析服務(wù)，變電站一次接線圖查詢服務(wù)，權(quán)限控制服務(wù)等。

基本圖形服務(wù)包括圖層管理服務(wù)和圖層顯示服務(wù)。系統(tǒng)圖形顯示及處理采用分層技術(shù)，將圖層分為基本地理信息和專業(yè)信息兩大部分，利用圖形符號管理，根據(jù)國家標準或?qū)嶋H需求，對各圖層的圖形元素進行定制。并將傳統(tǒng)的GIS功能以服務(wù)的形式集成在GIS公共平臺上。

空間信息查詢服務(wù)包括數(shù)據(jù)庫資料查詢，圖形數(shù)據(jù)查詢，空間查詢，模糊查詢等。能夠?qū)﹄娏υO(shè)備，地理圖，線路接線圖，網(wǎng)格圖等提供多種形式的查詢，豐富了用戶的查詢手段。

最優(yōu)路徑分析服務(wù)中，平臺提供基于WebGIS技術(shù)的最優(yōu)路徑分析功能，利用兩點間的道路信息，計算出其間的最優(yōu)路徑。此分析功能可用于模擬故障發(fā)生、工程搶險、巡視檢測的輔助決策。

變電站一次接線圖查詢服務(wù)中，平臺通過變電站地址分布功能對變電站在各地市的分布進行查詢。在站址分布圖層中可以點擊相應(yīng)變電站的位置，進入變電站的一次接線圖查詢模塊，再一次接線圖上能夠?qū)ψ冸娫O(shè)備進行基本圖形操作，也能夠?qū)ψ冸娬驹O(shè)備臺賬進行詳細查詢和統(tǒng)計。

4 結(jié)束語

本文針對電力企業(yè)中多種應(yīng)用系統(tǒng)對應(yīng)的GIS系統(tǒng)，所帶來的資源的浪費，和系統(tǒng)間空間信息交互的復雜度，從而給電力企業(yè)在資源的調(diào)配上造成了重重地障礙這一關(guān)鍵問題上，提出了建立電力GIS公共平臺，來解決這一難題。平臺按照“SG186”中應(yīng)用集成總體建設(shè)方案的要求針對企業(yè)服務(wù)總線(Enterprise Service Bus)設(shè)計了接口，能夠在位置和標識、通信協(xié)議等方面按照電力企業(yè)的標準進行識別和信息交換。通過企業(yè)服務(wù)總線減少接口的數(shù)量、大小和復雜度；同時減少了電力行業(yè)在系統(tǒng)集成中的風險和成本，提高響應(yīng)業(yè)務(wù)需求變更的能力；支持通過SOA 動態(tài)的、實時的、事件驅(qū)動的滿足企業(yè)的需求。電力GIS公共平臺已經(jīng)在實際的省市電力企業(yè)中得到了良好的應(yīng)用，平臺的實用性和穩(wěn)定性得到了實踐的檢驗。相信這一針對電力行業(yè)的公共GIS平臺能夠?qū)业碾娏臻g信息建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻。