賈華峰，田 靜*，宮 龍

（1. 正元地理信息集團股份有限公司，山東 濟南 250101）

以GIS為平臺的管線系統(tǒng)既有面向所有管線由行業(yè)主管部門規(guī)劃局或建設(shè)局等開發(fā)使用的綜合管線管理系統(tǒng)[1]，也有面向單一管線由管線業(yè)主單位開發(fā)使用的專業(yè)管線管理系統(tǒng)，而供熱管線是專業(yè)管線中的重要類型[2]。目前已有不少地區(qū)進行了供熱管網(wǎng)地理信息的建設(shè)，但大多是對靜態(tài)管線的查詢、管理、分析等[2-3]。李明[4]等通過智慧熱網(wǎng)監(jiān)控現(xiàn)有管線的熱力平衡來達到節(jié)約能耗的目標(biāo)；謝惠君[5]等將數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)與GIS相結(jié)合，實現(xiàn)了對現(xiàn)有供熱過程參數(shù)的全面實時監(jiān)控。隨著城市的發(fā)展，每年都有新的供熱管線鋪設(shè)；且隨著時間的推移老舊管道面臨老化的問題，因此本文根據(jù)供熱公司的實際業(yè)務(wù)需求建設(shè)了供熱管網(wǎng)GIS。

系統(tǒng)采用ArcGIS 平臺、Oracle11 數(shù)據(jù)庫，通過Web Service實現(xiàn)服務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)實現(xiàn)了對熱力管線和設(shè)施的查詢、統(tǒng)計，新建、改建管網(wǎng)數(shù)據(jù)的審核入庫，移動端巡檢拍照上報，焊口點定位、拍照上傳等管線工程管理的建設(shè)；同時可對接熱源監(jiān)控系統(tǒng)、換熱站監(jiān)控系統(tǒng)、用戶計量系統(tǒng)等，將各個孤立的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，在供熱管網(wǎng)地理信息平臺上進行展示，有利于分析水力平衡、熱損情況，從而達到節(jié)能的目標(biāo)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA），基于Web服務(wù)實現(xiàn)空間信息資源共享以及跨平臺異構(gòu)多源數(shù)據(jù)的訪問和互操作；全面支持OGC 標(biāo)準(zhǔn)接口，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)以及擴展的SOAP 和REST協(xié)議的服務(wù)接口?？傮w架構(gòu)如圖1所示。

圖1 供熱管網(wǎng)GIS總體架構(gòu)

1）數(shù)據(jù)層是平臺的基礎(chǔ)和核心，主要包括電子地圖和瓦片數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、熱力管線發(fā)布數(shù)據(jù)以及各種元數(shù)據(jù)，采用Oracle 11g 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)系統(tǒng)管線數(shù)據(jù)的高效存儲和管理。

2）引擎層是系統(tǒng)服務(wù)層的底層，包括系統(tǒng)采用的GIS 引擎、空間數(shù)據(jù)庫引擎、瓦片地圖引擎等，是連接數(shù)據(jù)層和服務(wù)層的中間層。

3）服務(wù)層主要實現(xiàn)對系統(tǒng)訪問用戶的安全認證、各種發(fā)布服務(wù)的管理以及用戶操作的日志記錄等，并為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)、功能服務(wù)等支撐。

4）應(yīng)用層是基于系統(tǒng)接口建立的管線信息瀏覽與查詢系統(tǒng)，主要為系統(tǒng)用戶提供數(shù)據(jù)瀏覽、信息查詢與統(tǒng)計、實時監(jiān)測、進度管理、日志查詢等功能，從而實現(xiàn)與換熱站監(jiān)控系統(tǒng)、室溫監(jiān)控系統(tǒng)等的集成。

5）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制度和安全保障體系。建立的各類標(biāo)準(zhǔn)體系和制定的各項安全措施是實現(xiàn)系統(tǒng)正常運行必不可少的前提和保障。

2 系統(tǒng)特點

2.1 供熱管網(wǎng)數(shù)據(jù)特點

供熱管網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點包括：①熱力管網(wǎng)包括水線（熱水）和汽線（蒸汽）兩類，其中水線又分為供水管和回水管，二者并行分布；②熱力管網(wǎng)分為一次網(wǎng)和二次網(wǎng)，二者通過換熱站進行熱量交換，一般市政管網(wǎng)中的熱力管網(wǎng)只包含一次網(wǎng)；③供熱管線設(shè)備種類多，根據(jù)設(shè)施屬性分為閥門、補償器、熱源、換熱站、檢修井、支架、堵頭、計量表、普通點等九大類；④供熱系統(tǒng)運行的五大環(huán)節(jié)依次為熱源、一次網(wǎng)、換熱站、二次網(wǎng)、熱用戶。

2.2 系統(tǒng)集成特點

1）具備當(dāng)前管線系統(tǒng)的基本GIS功能，同時能實現(xiàn)對新建、改建管網(wǎng)的審核更新。管理者可從地圖中查看對比管線更新前后的位置分布，從而準(zhǔn)確審核是否通過。

2）集成了SCADA 系統(tǒng)的供熱過程監(jiān)測數(shù)據(jù)，使只有文字報表的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)能在GIS 中進行直觀的空間位置展示。

3）采用移動GIS實現(xiàn)巡檢隱患及時上報。在巡檢過程中對系統(tǒng)中未錄入的數(shù)據(jù)進行拍照說明，通過高精度定位設(shè)備上報位置信息；同時在服務(wù)端可查看、審核移動端上報的信息圖片。

4）移動端依托高精度定位設(shè)備，對管線施工過程中的焊口點進行拍照、定位上傳；服務(wù)端實現(xiàn)管線施工過程中影像資料的管理，為日后管線的安全運行和管線搶修提供準(zhǔn)確的位置、圖片等資料信息。

2.3 部署特點

移動端的巡檢、焊口點拍照定位上傳，需在公網(wǎng)環(huán)境下進行；而供熱管網(wǎng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)因具有保密性，必須在內(nèi)網(wǎng)發(fā)布。為了將公網(wǎng)運行的移動端數(shù)據(jù)接入內(nèi)網(wǎng)，系統(tǒng)建立了連接內(nèi)外網(wǎng)的中間網(wǎng)服務(wù)器。中間網(wǎng)服務(wù)器具有公網(wǎng)IP地址，移動端將拍攝的照片上傳至中間網(wǎng)服務(wù)器，再通過FTP和消息隊列將移動端上傳的數(shù)據(jù)同步到內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 技術(shù)路線

1）整理已有的供熱管線探測數(shù)據(jù)，并對管線數(shù)據(jù)進行質(zhì)檢。對于質(zhì)檢不合格的管線數(shù)據(jù)，將其反饋給探測單位進行修改；質(zhì)檢合格的管線數(shù)據(jù)則進行入庫處理。入庫后的管線數(shù)據(jù)和對接的地形、影像服務(wù)將作為供熱管網(wǎng)GIS 中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過該流程可對補測的管線數(shù)據(jù)進行動態(tài)更新，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

2）對于熱源、換熱站、用戶計量等監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用壓力傳感器、溫度傳感器、流量計等數(shù)據(jù)采集終端，通過GPRS/4G 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，在SCA?DA 中實時監(jiān)控，最終在供熱管網(wǎng)GIS 中實時展示監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3）管理人員在巡檢養(yǎng)護系統(tǒng)的服務(wù)端規(guī)劃并下發(fā)巡檢任務(wù)點，巡檢人員在移動終端獲取巡檢任務(wù)，并通過GPS實現(xiàn)任務(wù)點的定位。同時，巡檢員還可對發(fā)現(xiàn)的隱患事故進行上報，方便管理者及時對隱患信息做出反應(yīng)。

4）管線施工人員利用移動終端和高精度定位盒子采集管線焊口點、管線設(shè)施等關(guān)鍵點的基礎(chǔ)信息和位置信息，并通過4G 網(wǎng)絡(luò)上傳至中間網(wǎng)服務(wù)器；再由中間網(wǎng)服務(wù)器通過FTP和消息隊列傳輸?shù)絻?nèi)網(wǎng)，從而展示在焊口定位工程管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)市政管線工程施工影像的過程管理。系統(tǒng)實現(xiàn)的總體技術(shù)路線如圖2 所示。

圖2 總體技術(shù)路線圖

3.2 系統(tǒng)功能

1）供熱管網(wǎng)GIS實現(xiàn)了視圖瀏覽、查詢定位、統(tǒng)計出圖等基本功能；可與熱源、換熱站等在線監(jiān)測系統(tǒng)進行對接，在系統(tǒng)中實時展示監(jiān)測數(shù)據(jù)；可錄入通過審核的新建、改建、廢棄的管線信息，實現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新；可集成展示移動端巡檢和焊口點定位上傳的數(shù)據(jù)信息。某個換熱站實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的展示界面如圖3所示。

圖3 換熱站實時監(jiān)測界面

2）巡檢養(yǎng)護系統(tǒng)采用圖示化管理，服務(wù)端主要由系統(tǒng)管理人員使用，為巡檢管理提供計劃、決策與支持；移動終端由巡檢人員使用，主要完成周期性的巡檢任務(wù)和臨時巡檢事故的上報處置。為供熱行業(yè)量身定制的巡檢養(yǎng)護系統(tǒng)，能有效滿足供熱管理部門對設(shè)施的巡視檢查、隱患事故匯報，巡檢人員的任務(wù)監(jiān)管、實時跟蹤和調(diào)度派工等信息化管理方面的需求。系統(tǒng)包括地圖展示、巡檢監(jiān)控、巡檢管理、位置上報、常規(guī)巡檢、巡查上報、巡檢統(tǒng)計等功能模塊。

3）焊口定位工程管理系統(tǒng)同樣采用圖示化管理，服務(wù)端主要由項目負責(zé)人使用，可進行項目管理、部門管理、人員管理、角色管理、任務(wù)單管理、任務(wù)進度監(jiān)控、統(tǒng)計分析、審核、向移動端推送項目等；移動終端由項目施工過程中涉及的全部人員使用（施工員、監(jiān)理、項目經(jīng)理、領(lǐng)導(dǎo)等），主要實現(xiàn)項目加載、任務(wù)點拍照、任務(wù)單維護、項目信息查看、項目統(tǒng)計、工程工序管理拍照、依托高精度定位設(shè)備實現(xiàn)的厘米級高精度定位上傳、審核等功能。系統(tǒng)將管線焊口、管線設(shè)施的安裝照片以及管線設(shè)施的基礎(chǔ)信息通過高精度定位設(shè)備上傳，實現(xiàn)供熱管網(wǎng)市政基建工程施工影像的過程管理，解決了管線施工過程中資料不全，管線焊口、設(shè)施等關(guān)鍵點信息缺失等問題，為日后的供熱管網(wǎng)安全運行和供熱管網(wǎng)搶修提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語

供熱管網(wǎng)GIS 的建設(shè)，使得供熱公司對于供熱管網(wǎng)具備了較高層次的信息化管理水平，方便系統(tǒng)維護與數(shù)據(jù)更新。與已建立的各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來，在地圖上直觀展示實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，突破了供熱行業(yè)自動化控制系統(tǒng)可視化管理的概念。移動端依托高精度定位設(shè)備實現(xiàn)的定位、拍照上傳，并在服務(wù)端展示管理，實現(xiàn)了管網(wǎng)建設(shè)工程影像的過程管理，有效解決了施工現(xiàn)場無監(jiān)管、資料缺失等問題，為日后管線運行和設(shè)備搶修提供了準(zhǔn)確的資料位置信息。系統(tǒng)還提供了標(biāo)準(zhǔn)化接口，可實現(xiàn)信息資源整合與共享。