高勇

摘 要：電力管道是現代城市重要的基礎設施，對城市功能的正常運轉起著不可或缺的作用，是建設堅強智能電網的重要物理支撐。該文通過對電力管道的管理模式、技術手段等進行研究，提出了一套先進實用的電力管道信息化可視化管理的技術解決方案。此外，該文還詳細闡述了利用可視化技術所開發(fā)的“電力管道規(guī)劃建設管理信息系統(tǒng)”，目前該系統(tǒng)應用于天津市電力公司，取得了良好的效果。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng) 電力管道 管理信息系統(tǒng) 虛擬現實

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-00-02

近年來，隨著城市建設的迅猛發(fā)展，城市電力管道數量逐年增加，電力管道的管理問題日益突出。隨著國家電網公司堅強智能電網建設的提出，加強電力管道的資源分布、使用情況的管理日益迫切。如何利用現代化的信息技術掌握電力管道的實際情況，協調和規(guī)范電力管道的管理、評估、規(guī)劃，都是目前電力管道管理面臨的現實

問題。

為了解決上述問題，提升電力管道管理水平，有必要對電力管道信息化管理手段進行研究，采用有效手段對電力管道進行管理模式、技術模式的提升。該文就是從電力管道信息化管理的現狀出發(fā)，對電力管道的信息化道路進行探索研究，并利用先進的GIS技術和相關應用平臺開發(fā)了電力管道規(guī)劃建設管理系統(tǒng)，以提高電力管道管理水平和解決目前電力管道管理方面存在的

問題。

1 傳統(tǒng)的電力管道管理手段

電力管道由于其自身的隱蔽性的特點，給管理上帶來了很大的不便。傳統(tǒng)的電力管道管理手段主要是手工管理模式和文件管理模式。

1.1. 手工管理模式

過去，由于計算機技術的限制，電力管道建設大量的設計、施工與竣工資料和圖表一直采用人工管理，在資料或者檔案室存檔；隨著電力管道建設的不斷發(fā)展，這種人工管理完全不能適應新的管理要求，手工管理很難做到科學的管理，各個屬性的關聯等等。在這種情況下，無法實現管網圖與城市地形圖相一致的動態(tài)管理，更談不上為城市各部門提供電力管道的綜合信息服務。

1.2 文件管理模式

這種模式以CAD為基礎，進行二次軟件開發(fā)，表明電力管道的走向、間距，電纜排管剖面圖，電纜穿孔位置，填入相應的其他技術資料，并可動態(tài)維護。這種模式雖然有使用靈活的優(yōu)點，但通常為單機版，不能做到信息共享和信息的有效監(jiān)督。

2 可視化技術在電力管道管理上的

優(yōu)勢

目前主流的可視化技術主要是GIS技術和VR技術。利用可視化技術對電力管道進行管理，可以有效規(guī)避傳統(tǒng)管理手段的弊端。

GIS作為一種集地理空間特征和各種統(tǒng)計信息為一體的信息系統(tǒng)，具有強大的空間分析與信息管理能力。通過利用GIS技術，對電力管道進行信息化管理，可以完成對管道資料圖形化的管理，并且管道圖形與管道的實際地理坐標相吻合，可以快速的得到管道的實際位置，方便了管道資源的日常管理與維護。同時，利用GIS技術還可以實現管道的網絡分析，可以輔助管道的規(guī)劃與建設。

VR技術是在立體顯示技術、仿真模擬技術、人機交互技術、計算機網路技術等多門技術基礎之上綜合發(fā)展起來的最新技術。它的特點在于以仿真模擬的方式創(chuàng)造出虛擬、真實的環(huán)境，通過視覺、聽覺、觸覺等感知上的行為使用戶產生一種沉浸于現場環(huán)境的感覺，并通過與虛擬環(huán)境交互，促使虛擬環(huán)境實時的變化。通過VR技術，可以真實準確的展現電力管道的空間布局、交叉關系、周邊環(huán)境，實現逼真的現場效果，幫助用戶建立身臨其境的感觀。

利用GIS和VR技術，可以有效的展現地下電力管道的分布情況、資源使用情況、虛擬的現場的情況，可以利用GIS網絡分析的功能，對電力管道的資源使用進行優(yōu)化。具體優(yōu)勢包括：

2.1 電力管道數據可視化顯示

信息可視化是現代GIS的一個重要特征。利用GIS平臺對地下管道進行管理，結合實際的地理背景圖，以圖形化的方式顯示管道的路徑走向和管道的橫截面圖，可以方便的查看電力管道的各類信息，并且可以準確定位管道，及時了解到管道的現狀，對管道資源進行有效的管理；此外，利用GIS的圖形顯示功能，還可以直觀的表現電力管道的建設情況、規(guī)劃情況、占用情況，輔助管理人員的進行決策。

利用VR技術，可以以三維立體的方式直觀的展現了電力管道埋深變化、管道之間的交叉關系、工井內部結構、周邊建筑空間位置等信息，有效實現逼真的現場效果。

2.2 地下管道網絡的利用

利用管道的連續(xù)性、網絡狀分布的特征，結合GIS的空間分析技術，可以建立管道網絡及管道網絡拓撲，在管道網絡的基礎上實現管道的路徑分析、資源利用情況的分析、管道追蹤、故障分析、輔助規(guī)劃等高級應用。

比如，以點或以街區(qū)位單元，結合管道網絡，在指定某兩個單元之間實現對建成排管（或局部埋設排管）的路徑選擇。

3 基于可視化技術的信息化系統(tǒng)的

建設

通過運用GIS和VR技術，同時結合電力管道專業(yè)管理的要求和特點，該文項目組開發(fā)了電力管道規(guī)劃建設及管理信息系統(tǒng)（以下簡稱電力管道管理系統(tǒng)、本系統(tǒng)），實現對電力管道的規(guī)劃、預埋方案制定、開工令下達、管道資源使用、竣工測繪資料上報等業(yè)務的可視化管理。

3.1 技術選型

在眾多的GIS平臺軟件里面，本系統(tǒng)選擇了美國ESRI公司ArcGIS系列產品和美國Miner&Miner公司ArcFM作為GIS基礎平臺進行系統(tǒng)研發(fā)。

3.1.1 平臺選型的具體內容包括

采用C/S與B/S結構相結合的方案構建整套系統(tǒng)，C/S實現電力管道圖形信息的維護，B/S提供電力管道的數據發(fā)布、業(yè)務辦理和各類統(tǒng)計分析信息的展現；

C/S部分基于ArcGis DeskTop、ArcFM、基于ArcFM的Conduit Manager（管道管理模塊）進行系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)語言采用VB。ArcGIS DeskTop提供了制圖、編輯、地圖查詢等基礎GIS功能。ArcFM 和Conduit Manager（管道管理模塊）基于ArcGIS DeskTop之上，提供針對電力行業(yè)的專業(yè)應用以及管道的管理；

B/S部分主要是基于ArcGis Server、ArcFM Server 進行系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)語言采用HTML、Flex、Java，發(fā)布平臺采用Tomcat 6.0。ArcGIS Server是一套完整的、綜合的服務器GIS，支持在分布式環(huán)境下實現空間數據管理、地圖顯示、空間分析功能；ArcFM Server基于ArcGIS Server基礎之上，提供ArcFM管道圖形數據的web顯示；

電力管道虛擬場景的建立采用VRML語言，開發(fā)工具采用的VRPAD和myEclipse；

數據庫平臺為Oracle9i+ArcSDE。

3.2 主要設計思路

電力管道的圖形數據通過ArcSDE空間數據庫引擎進行存儲。系統(tǒng)底層平臺使用ArcGIS和ArcFM，同時使用Flex技術、工作流技術、VR技術，以滿足電力管道的專業(yè)管理需要。

系統(tǒng)的主要設計思路

（1）建立多層應用體系結構

系統(tǒng)運行平臺采用基于瀏覽器/服務器模式（B/S）和基于客戶端/服務端（C/S）相結合的多層分布式體系結構，達到滿足不同用戶層次的用戶使用需求，并盡可能的降低客戶端費用，降低成本。

建立從低到高依次為數據庫（Oracle）、空間數據庫引擎（SDE）、Web服務器、應用服務器、空間服務器（ArcGIS）、行業(yè)應用組件（ArcFM）、前端展現（IE）的多層體系結構，充分利用各層次軟件資源的強大功能，滿足不同用戶的使用需求，建立可擴展的應用系統(tǒng)。

（2）基于工作流的業(yè)務流程管理

采用工作流技術實現系統(tǒng)業(yè)務管理的流程化。使系統(tǒng)具備良好的可擴展能力和應用集成能力，可以根據用戶的實際情況進行業(yè)務流程的調整和配置。

（3）采用Flex技術實現前端展現

ArcGIS Server For Flex是ESRI公司新推出、用于提高客戶體驗的一套新的應用框架。通過使用Flex技術，并結合ESRI的ArcGIS Server For Flex應用框架，提供豐富的圖形顯示的能力，豐富客戶

體驗。

（4）圖文一體化應用

緊密圍繞電力管道核心業(yè)務，在業(yè)務審批過程中緊密融合圖形數據，實現了業(yè)務審批的圖文一體化，為實現業(yè)務審批提供圖形化支持。

（5）VR技術的應用

通過VR技術，真實準確的展現電力管道的空間布局、交叉關系、周邊環(huán)境，實現逼真的現場效果，幫助用戶建立身臨其境的感觀。

4 基于可視化技術的電力管道信息化系統(tǒng)的應用效果

系統(tǒng)建成以后在天津地區(qū)進行了推廣應用，建立了地下電力管道的基礎數據庫，電力公司管理人員能及時的了解電力管道的走向、未來建設的規(guī)劃、已有電力管道的使用情況，能最大程度上利用已建管道資源，避免了重復建設，減少了投資浪費，節(jié)約了資源，同時能夠準確的為城市規(guī)劃部門提供地下電力管道的走向和位置信息，能有效減少其他專業(yè)管線建設時對電力管線的外力破壞。

從系統(tǒng)的應用情況來看，利用GIS技術和VR技術的電力管道管理系統(tǒng)提高了城市電力管道規(guī)劃、建設與使用的管理力度，規(guī)范了電力管道建設和管理工作，提高了電力管道信息化管理的水平，保證了電力管道資源的有效利用，滿足了電網規(guī)劃和建設的需要，建立了“職責明確、高效有序、信息暢通、管理到位”的工作機制，大大降低各相關部門的勞動強度，提高了工作效率。

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