冉 懿

（國網(wǎng)新疆電力公司電力科學研究院，烏魯木齊 830000）

基于GIS采集技術(shù)的輔助業(yè)擴報裝支持系統(tǒng)

冉 懿

（國網(wǎng)新疆電力公司電力科學研究院，烏魯木齊 830000）

針對傳統(tǒng)業(yè)擴報裝系統(tǒng)耗費資源多、工作效率低的不足，開發(fā)設計了基于GIS采集技術(shù)的輔助業(yè)擴報裝支持系統(tǒng)，文章從任務需求、系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)來源、GIS采集系統(tǒng)、決策機制幾方面分析了系統(tǒng)的設計，并對系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用效果進行了闡述。

GIS采集系統(tǒng)；業(yè)擴報裝；設計；應用

業(yè)擴報裝是供電企業(yè)營銷工作中的重要組成部分，是增供擴銷、優(yōu)化服務的主要途徑。然而以往業(yè)擴報裝牽涉部門單位多，申請和審批手續(xù)繁瑣，業(yè)務流轉(zhuǎn)時間長，工作效率低，并因此影響企業(yè)的形象[1]。雖然供電企業(yè)管理信息系統(tǒng)（management information systems，MIS）已得到廣泛應用，但基于辦公自動化的MIS無法解決電力系統(tǒng)空間位置分布問題。在業(yè)擴報裝流程中，現(xiàn)場勘查和調(diào)度是影響工作效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅時間長、成本高，而且方案制定依賴于業(yè)務人員的經(jīng)驗[2]。地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）將與地理位置相關(guān)的變電站、線路、負荷等信息存入計算機系統(tǒng)，業(yè)務人員在接到業(yè)擴申請就能夠通過電子地圖了解客戶周邊的電力設施分布情況，去現(xiàn)場確認前就能初步擬定供電方案，減少了現(xiàn)場勘查次數(shù)和成本，提高了方案制定的精細化程度和工作效率，所以GIS與MIS結(jié)合可以為業(yè)擴報裝提供強大的輔助支持功能，實現(xiàn)增供擴銷、優(yōu)質(zhì)服務的目標。

1 系統(tǒng)的設計

1.1 任務需求

根據(jù)《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定，業(yè)擴報裝的主要流程包括業(yè)務受理、供電方案制定與審批、工程設計與施工、竣工驗收、裝表接電等。基于上述流程需要考慮以下任務需求。對于用戶來說，可以在網(wǎng)上實現(xiàn)報裝申請、用電變更申請，查詢業(yè)務流程、電量電費等信息，以及通過GIS功能實現(xiàn)地圖基本操作與綜合查詢等。在功能需求方面，供電部門獲得用戶申請后，要對用戶資料進行審查，然后制定供電方案。GIS輔助業(yè)擴報裝系統(tǒng)將為工作人員快速制定方案提供幫助，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、線路走向、變電站及周邊環(huán)境等情況，提供直接而有效的信息，再利用空間分析和輔助決策系統(tǒng)提供優(yōu)化的方案。當現(xiàn)有系統(tǒng)內(nèi)缺少必要的信息，或者制定方案后要到現(xiàn)場進行確認，這時工作人員攜帶移動式GIS采集器，通過現(xiàn)場測量獲取必要的數(shù)據(jù)，并上傳系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還應具備用電檔案管理、用戶權(quán)限管理等功能。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用多層架構(gòu)，利用組件技術(shù)將界面控制、業(yè)務邏輯與數(shù)據(jù)映射相分離，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部松耦合，具有適應業(yè)務變化的靈活性和服務結(jié)構(gòu)的強韌性。系統(tǒng)架構(gòu)總體上分為展現(xiàn)層、服務層和數(shù)據(jù)層。展現(xiàn)層通過Web和移動平臺來表現(xiàn)，并采用服務器C/S模式和客戶端B/S架構(gòu)。服務層以GIS空間信息服務為核心，貫通營銷服務層和配電服務層。數(shù)據(jù)層基于空間數(shù)據(jù)模型和電網(wǎng)拓撲模型，建立各種類型的數(shù)據(jù)庫，如圖1所示。

圖1 業(yè)擴報裝輔助支持系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 數(shù)據(jù)來源

系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源如圖2所示。主要來源于營銷系統(tǒng)和業(yè)擴報裝輔助支持系統(tǒng)自身，而地理數(shù)據(jù)一部分源于現(xiàn)有平臺，另一部分新數(shù)據(jù)源于GIS采集系統(tǒng)。公共數(shù)據(jù)主要存放于各專業(yè)應用系統(tǒng)中，部分與GIS關(guān)系密切的存放于GIS平臺中。地理數(shù)據(jù)和含拓撲的電網(wǎng)信息存放在GIS平臺內(nèi)，有利于集中統(tǒng)一管理，減輕數(shù)據(jù)同步所引起的系統(tǒng)復雜性增加問題。分布于各專業(yè)應用系統(tǒng)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，可能在結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上存在較大差異，但通過數(shù)據(jù)標識和信息編碼的統(tǒng)一可以實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的信息共享與集成。

1.4 GIS采集系統(tǒng)

業(yè)擴報裝與位置相關(guān)的數(shù)據(jù)是電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)，即在GIS平臺中用來描述電網(wǎng)中設備、設施、網(wǎng)點等圖形及其屬性的數(shù)據(jù)[3]。與業(yè)擴報裝關(guān)系密切的電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)有配電、用電、通信和公共設施方面的數(shù)據(jù)，例如變電站、線路、桿塔、井、用戶站等。這些數(shù)據(jù)涉及坐標、高程、特征照片等位置形狀數(shù)據(jù)，以及地點、名稱、電壓等級、性質(zhì)、狀態(tài)等屬性數(shù)據(jù)。以桿塔為例，數(shù)據(jù)處理流程為：外業(yè)數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)文件統(tǒng)一編碼→坐標轉(zhuǎn)換→桿塔中心坐標計算→匹配性檢查→數(shù)據(jù)入庫。外業(yè)數(shù)據(jù)采集主要有GPS測量法、全站儀測量方法、航攝法、激光掃描法等，其中全站儀法只適于小范圍測量，GPS測量法應用更廣泛。GPS測量分車載移動測量和手持GPS定位儀兩種。本系統(tǒng)采用手持GPS定位儀采集數(shù)據(jù)。

1.5 業(yè)擴報裝輔助支持系統(tǒng)的決策機制

在接到用戶申請并通過審查后，就要依據(jù)用戶需求和已有的知識初擬供電方案，這個過程涉及供電方案的決策，主要內(nèi)容包括報裝容量的確定和報裝路徑的優(yōu)化。

報裝容量是指用戶所在供電區(qū)域所能支持的最大用電容量。當該容量低于附近現(xiàn)有配變?nèi)萘?，即配變?nèi)杂惺Ｓ嗳萘拷蛹{用戶負荷需求時，將用戶容量類型歸為低壓用戶，可從變壓器輸出端或輸出干線上接線。當報裝容量超出配變?nèi)萘糠秶?，但沒有超過線路容量時，可將用戶容量類型歸為專變用戶，可在主干線上引線安裝專用配電變壓器。當報裝容量超出線路容量時，可將用戶容量類型歸為專線用戶，從電源變電站新增出線間隔。在系統(tǒng)用戶交互界面上輸入報裝容量，系統(tǒng)會根據(jù)預定的報裝容量規(guī)則自動確定用戶供電方案的電壓等級。

圖2 業(yè)擴報裝輔助支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源

報裝路徑優(yōu)化是指根據(jù)預定規(guī)則，系統(tǒng)選擇建設費用最小的路徑。影響報裝路徑的因素包括走廊條件、跨越條件、變壓器負荷條件和架空條件等[4]。走廊條件是指滿足布線要求的路段，如道路、街巷等?？缭綏l件是指連接走廊的條件，如走廊之間存在影響跨越的高大建筑物，則不滿足跨越條件。變壓器負荷條件是在滿足“N-1”準則前提下，變壓器允許的負荷率，例如2臺變壓器最大負荷率不超過65%，3臺變壓器最大負荷率不超過87%，4臺變壓器最大負荷率不超過100%。架空條件是能夠采用架空線路的條件。令 Ck為報裝線路的建設費用，lk為段線路的長度，Dk為段線路的線徑，則有

報裝路徑的優(yōu)化[5]可歸結(jié)為

式中，Rk為k段線路的網(wǎng)損，I(lk)、Imax(lk)為k段線路的電流與最大允許電流，Us為供電負荷點s的電壓，Umax、Umin為節(jié)點電壓的上、下限。

求解眾多約束條件的路徑尋優(yōu)問題可采用現(xiàn)代啟發(fā)式算法，如禁忌搜索算法、模擬退火算法、蟻群優(yōu)化算法、遺傳算法等。圖3為遺傳算法的路徑尋優(yōu)搜索流程。

圖3 路徑優(yōu)化遺傳算法的搜索流程

2 系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用

2.1 開發(fā)環(huán)境

開發(fā)PC操作系統(tǒng)為64位Windows 7，服務器操作系統(tǒng)為 Windows 2012 Server。GIS開發(fā)采用ArcEngine 9.3組件，空間數(shù)據(jù)庫采用 ArcSDE10.1引擎，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2012。編程語言為C#。手持GIS終端采用Android SDK工具包進行開發(fā)。

2.2 功能實現(xiàn)

以GIS采集器功能實現(xiàn)為例。GIS采集器大都采用嵌入式系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用Android 4.4，其好處是基于成熟的操作系統(tǒng)不必將主要精力集中在底層硬件資源的管理上，而更多的關(guān)注業(yè)務流程等實際應用功能。針對業(yè)擴報裝GIS數(shù)據(jù)采集的需要，主要滿足圖形及屬性的采集與編輯、地圖縮放瀏覽、圖層管理、綜合查詢、用戶管理、文件管理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)同步、通信管理等功能。

2.3 系統(tǒng)應用

通過測試和實踐應用，與傳統(tǒng)工作方式相比，基于GIS采集技術(shù)的業(yè)擴報裝輔助支持系統(tǒng)可以快速確定最優(yōu)供電方案，提高業(yè)擴報裝工作效率30%以上，同時打破了營銷與運檢業(yè)務之間的信息壁壘，促進了兩者之間的協(xié)同，對電力企業(yè)管理能力的提升發(fā)揮了積極的作用。

3 結(jié)論

為解決以往業(yè)擴報裝效率低、成本高的不足，基于GIS采集技術(shù)的輔助業(yè)擴報裝支持系統(tǒng)充分利用電網(wǎng)GIS平臺和營配一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢，并結(jié)合業(yè)擴報裝工作的特點開發(fā)設計，對于滿足供電企業(yè)營銷管理和業(yè)務發(fā)展工作的需要具有重要價值。隨著系統(tǒng)的應用和不斷完善，必將對供電企業(yè)增供擴銷、提高效益發(fā)揮更大的作用。

[1]劉慧,高曉晶.業(yè)擴報裝“e網(wǎng)通”管控系統(tǒng)的應用與探索[J].湖北電力,2014,38(8): 67-70.

[2]金良峰,劉洪波,趙國波.基于GIS的業(yè)擴報裝方案輔助制定工具的開發(fā)及應用[J].電力需求側(cè)管理,2015,17(4): 52-54,57.

[3]張京奎,李曉莉,高飛,等.電網(wǎng)GIS建設野外數(shù)據(jù)采集及處理應用程序開發(fā)[J].測繪與空間地理信息,2014,37(4): 43-46.

[4]盧明珠,王熙照,霍建兵.業(yè)擴報裝空間輔助決策支持系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化,2006,30(17): 84-88.

[5]劉路明.配電網(wǎng)報裝系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].保定:華北電力大學,2005.

The Support System of the Auxiliary Business Expansion and Installation based on GIS Acquisition Technology

Ran Yi
(Xinjiang Electric Power Research Institute of State Grid Electric Power Company,Urumqi 830000)

Traditional business expanding system resource-intensive,low efficiency problems,development and design based on GIS acquisition technology auxiliary business expanding support systems,this paper from the task requirements,system architecture,data sources,GIS acquisition system,decision-making mechanism analysis of several aspects of the system design,and implementation and application effect of the system are described.

GIS acquisition system; business expansion; design; application

冉 懿（1988-），男，重慶長壽人，本科，助理工程師，技師，主要從事采集運維工作。