陳耀君，朱群，姚建華，宣建峰，汪銘泉

（國網浙江電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314000）

電力信息化

基于配電網設備信息系統(tǒng)的Web GIS技術改進研究

陳耀君，朱群，姚建華，宣建峰，汪銘泉

（國網浙江電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314000）

針對目前配電網設備信息系統(tǒng)特點以及生產運營人員的應用需求，開展了基于配電網設備信息系統(tǒng)的Web GIS技術改進研究。在分析電力GIS平臺研究應用現(xiàn)狀的基礎上，針對配電網設備信息系統(tǒng)應用中存在的不足，對電力GIS平臺進行二次開發(fā)的改進完善，以期提升配電網設備信息管理水平，加快智能電網建設。

Web GIS技術；配電網設備；信息系統(tǒng)；地圖API技術

0 引言

隨著目前電力工業(yè)管理水平的不斷提高，電力網絡數(shù)據(jù)量激增，電氣拓撲結構日趨復雜，系統(tǒng)動態(tài)變化頻繁，智能電網與配電自動化建設的大力實施要求配電網設備信息系統(tǒng)具備高效可靠的實時監(jiān)測能力、準確快速的狀態(tài)監(jiān)測分析性能，快速安全的巡視檢修策略，以滿足對電網“安全、可靠、優(yōu)質、高效、經濟運行”的現(xiàn)代化要求[1]。

基于目前GIS（地理信息系統(tǒng)）能夠實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)與空間信息的融合，并結合GIS技術強大的數(shù)據(jù)組織和空間分析功能，可以看出進一步加強GIS系統(tǒng)在配電網領域取得更有效的應用，可為供電可靠性和電能質量的提高提供更有力保證。電力GIS系統(tǒng)將電力企業(yè)的電力設備、輸變電網絡、電力用戶和電力生產管理等核心業(yè)務連接形成一體化，如何提高運行管理和監(jiān)管能力，是擺在配電網工作者面前的又一大挑戰(zhàn)[2]。為此，通過不斷實踐創(chuàng)新，使用互聯(lián)網新技術加強電網配套建設，加強完善電力GIS系統(tǒng)平臺，提高電力管理水平，是大勢所趨。

1 電力GIS研究現(xiàn)狀

1.1 國內外發(fā)展現(xiàn)狀

從早期的電力設備圖形庫與電力信息數(shù)據(jù)屬性庫相互分離的單獨系統(tǒng)應用到中期的自動制圖、設備管理、地理信息系統(tǒng)集成化發(fā)展的綜合地理信息系統(tǒng)，伴隨著空間數(shù)據(jù)處理技術和GIS技術高速發(fā)展，電力GIS已發(fā)展到現(xiàn)有的多信息平臺系統(tǒng)綜合應用[3]。目前發(fā)達國家電力企業(yè)的電力GIS平臺不斷發(fā)展，從電力設施空間數(shù)據(jù)模型、智能巡檢系統(tǒng)到網絡拓撲結構、可視化動態(tài)分析乃至電網運營過程中的各類信息，已然使得電力GIS正式成為電力信息管理系統(tǒng)與決策支持平臺，這無疑在提升自身競爭力的同時，使得管理水平、服務水平邁向新臺階。因此現(xiàn)代電力GIS應用的目標是通過電力企業(yè)相關部門集中管理，精簡冗雜部門，提高工作效率；采用精確制圖和網絡管理電力設備，減少運維成本；完善故障監(jiān)測機制，以快速反應的應對措施降低電力故障帶來的損失；構建數(shù)據(jù)共享環(huán)境，提供開放的接口，實現(xiàn)與其他電力信息管理系統(tǒng)之間的無縫連接[1]。

我國電力GIS發(fā)展起步較晚，通過十幾年的不斷改革創(chuàng)新和總結實踐，建立了電力GIS建設新模式，各個電力公司形成了各自相應的規(guī)范和標準。其中較為突出的是國家電網公司施行的SG186工程、智能電網建設及“三集五大”建設。在“三集五大”建設的不斷推進中，公司信息化建設不斷創(chuàng)新和完善，互聯(lián)網技術的蓬勃發(fā)展使得信息化建設推向新高潮，電力GIS的研究和應用也愈發(fā)深入。

1.2 存在的不足

在國家電網信息化建設過程中，電力GIS雖可滿足大部分電力應用的需求，但某些實際應用領域還是存在一些不足之處：

（1）可視化動態(tài)分析能力弱。傳統(tǒng)GIS側重于地圖的可視化顯示，以及電力設備的空間位置信息，數(shù)據(jù)信息與圖形庫分離關聯(lián)性較差，并將電力設備抽象成點、線、面的方式，分層管理地圖圖層數(shù)據(jù)，但對于調度管理人員而言，實時數(shù)據(jù)及時更新并在圖形上表現(xiàn)出來更為實用有效，同時對于決策管理者而言，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示與監(jiān)測預警，電力設備之間的拓撲關系也是重要一環(huán)。

（2）系統(tǒng)維護成本高。傳統(tǒng)GIS采用以C/S（客戶端/服務器）模式的桌面系統(tǒng)進行管理，這種配置方式對客戶機要求很高，需要專門維護且不能跨平臺使用，這會產生很高的運行維護成本。

（3）擴展能力差。傳統(tǒng)GIS在新功能開發(fā)方面靈活性較差，可擴展性和二次開發(fā)能力不足，無法滿足二次開發(fā)延長生命周期的需要。

（4）巡檢效率低。目前巡檢受過多人為因素的影響，并且人工錄入數(shù)據(jù)量大，在手工錄入過程中容易出錯，同時對于工作人員是否巡視到位無法進行有效的管理，巡視質量無法得到控制，線路的安全狀況也得不到保證，其跨平臺性和平臺獨立性較弱，在線實時定位顯示能力差，制約著智能巡檢水平的發(fā)展。

2 基于Web GIS技術的改進創(chuàng)新

2.1 地圖API技術及二次開發(fā)

隨著目前計算機技術的不斷發(fā)展，互聯(lián)網應用的不斷革新為電力工業(yè)管理水平提供了大力的技術支持，Web地圖服務作為一種基礎服務應運而生，目前以Google、百度等傳統(tǒng)搜索引擎的產品為主流，Web地圖服務為開發(fā)者免費提供了一套功能強大、可操作性強的應用接口，滿足地圖應用開發(fā)的需求和二次開發(fā)，應用程序編程接口API（Application Programming Interface）可在Web GIS開發(fā)中得以使用。

基于地圖的二次開發(fā)，主要是指調用地圖服務商提供的API開發(fā)各種基于Web地圖服務的應用。在現(xiàn)有電力GIS系統(tǒng)的基礎上，通過調用地圖服務商提供的開源代碼進行API編程。當前主流的地圖服務API有Google Map API，51 Map API，MapbarAPI，Virtual Earth API等，開發(fā)人員通過向地圖服務商申請免費二次開發(fā)服務，就可以調用地圖服務網站中的數(shù)據(jù)庫信息和現(xiàn)成基本功能（如導航、定位、查找等）。開發(fā)人員利用JavaScript的形式將地圖嵌入網頁中，同時API提供了大量工具并通過各種服務向地圖添加內容，簡單快速地輔助用戶創(chuàng)建自己的地圖應用。

圖1 地圖API技術工作原理

圖1 為地圖服務API的工作原理圖，基于地圖API的應用服務器和地圖服務器進行地圖數(shù)據(jù)的提供和處理等服務，客戶端應用請求可以采取XML的表達方式傳遞，開發(fā)者使用Java Script腳本語言即可調用服務，將地圖API提供的服務內容嵌入至自己的網頁中[3]。

2.2 B/S與C/S混合架構開發(fā)技術

目前基于配電網信息設備系統(tǒng)的客戶端開發(fā)設計中，研究較多的為以下2種方式：C/S方式（客戶機/服務器）和B/S方式（瀏覽器/服務器）[4]。相比于C/S模型采用的二層網絡結構體系，B/S（瀏覽器/服務器）模型則采用的是三層結構網絡體系，它是由瀏覽器、中間層、服務器組成。在基于Web地圖服務的配電網設備信息管理系統(tǒng)開發(fā)過程中，為了最大限度滿足決策管理者、調度管理人員以及巡檢人員的不同需求，同時充分利用客戶端資源，緩解網絡傳輸壓力，提出采用B/S與C/ S混合架構開發(fā)技術，其系統(tǒng)結構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構

C/S方式主要使用在桌面客戶端用戶與數(shù)據(jù)服務器進行通信，以其較好的交互性和快速數(shù)據(jù)處理能力實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析維護處理。在處理信息量大、表現(xiàn)形式多樣的地理空間數(shù)據(jù)時需要建立C/ S雙層網絡結構體系，以瀏覽器和服務器雙層交互來緩解用戶數(shù)據(jù)處理過程中網絡傳輸壓力，充分利用客戶端資源。網絡設計框架如圖3所示。

圖3 C/S雙層網絡結構體系

由于客戶端維護成本高，基于Web GIS輕量化理念，C/S方式可只應用于數(shù)據(jù)維護部門和規(guī)劃科室，普通客戶無需配置客戶端。

B/S方式主要針對其他直接與中間服務器相連接的用戶，其主要目的是進行查詢?yōu)g覽數(shù)據(jù)和歷史記錄等信息，設計三層網絡結構體系如圖4所示。

圖4 B/S三層網絡結構體系

B/S方式主要由服務器、中間層、瀏覽器構成，是專門為Web應用設計實現(xiàn)，與C/S方式相比具有以下優(yōu)點：

（1）零維護客戶端。B/S三層網絡結構體系通過瀏覽器與服務器連接即可完成業(yè)務處理，無需利用客戶端，直接在中間服務器上實現(xiàn)，減少了客戶端的維護工作量。

（2）強擴展性。B/S三層網絡結構基于面向對象的設計方式，以封裝形式在服務器上進行業(yè)務處理和服務，在寬帶能力和服務器處理速度允許的情況下，可任意擴展客戶端數(shù)量。針對某些業(yè)務改進和功能升級操作，由于三層網絡結構將業(yè)務邏輯與數(shù)據(jù)庫和用戶交互分離設計，只需用戶將中間層服務器的相關控件或組件修改即可改變某個業(yè)務邏輯。同時，以中間層服務器為橋梁間接訪問數(shù)據(jù)庫，便于進行數(shù)據(jù)庫的遷移、置換、升級，不依賴客戶端的處理方式。

（3）資源利用率高。B/S三層網絡結構便于資源共享，資源利用率高。如進行數(shù)據(jù)庫鏈接訪問時，用戶操作客戶端與數(shù)據(jù)庫之間的連接都會涉及數(shù)據(jù)庫鏈接操作，而每次釋放后都會產生大量的重復操作，這會大量占用服務器處理資源，因此在設計時通過設計數(shù)據(jù)庫鏈接緩沖池，通過識別應用調用已有鏈接，提供資源利用效率。

3 改進的優(yōu)勢價值

從目前電力GIS平臺的現(xiàn)狀出發(fā)，利用Web GIS技術對電力GIS平臺進行二次開發(fā)的改進創(chuàng)新研究，得到了以下改進的優(yōu)勢價值：

（1）寬泛的訪問范圍：基于Web服務的電力GIS是一個開放系統(tǒng)，注重數(shù)據(jù)共享，在接入互聯(lián)網的環(huán)境中都可以訪問和管理地理信息數(shù)據(jù)，這大大提升了智能巡檢人員和數(shù)據(jù)維護人員的效率。

（2）界面友好，易于操作：以Web瀏覽器或者移動終端APP作為客戶端，避免了復雜的定制客戶端，類比手機APP交互性設計，根據(jù)需求自主選擇功能，借助圖形化界面，直觀形象，便于一般用戶操作使用。

（3）平臺的開放性：Web GIS技術的應用，實現(xiàn)了跨平臺運行，用戶沖破了原有GIS系統(tǒng)的平臺限制，拓展了GIS成為公共服務系統(tǒng)，提高了地理數(shù)據(jù)共享程度，極大地拓展了GIS系統(tǒng)的開放性和共享性，也顯著增強了基層檢修運行人員運維效率。

[1]郝宇星．基于地圖服務的配電網設備信息檢索系統(tǒng)的研究[D]．北京：華北電力大學，2014．

[2]高捷，何斌棋，陳光．基于Android平臺的移動GIS輸配電線路巡檢系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]．中國高新技術企業(yè)，2012，16（3）:21－24．

[3]LIM Y J，PARK J S，SHIN S W，et al．MOBILE WEB MAP SERVICE SYSTEM AND TERMINAL PROVIDING MOBILE WEB MAP SERVICE[J]．U．S．Patent Application，2011（12）:327，748．

[4]張大鵬，張錦，郭敏泰，等．開源Web GIS軟件應用開發(fā)技術和方法研究[J]．測繪科學，2011，36（5）:193－196．

（本文編輯：陸瑩）

Improvement Research of Web GIS Technology Based on Power Equipment Information System in Distribution Network

CHEN Yaojun，ZHU Qun，YAO Jianhua，XUAN Jianfeng，WANG Mingquan
（State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314000，China）

Based on the characteristics of the power equipment information system in distribution network and the application requirements of the production operation personnel，the improvement research of Web GIS technology based on the power equipment information system in distribution network is conducted.Through analysis on current situation of electric power GIS platform research and application，electric power GIS platform is improved by secondary development in accordance to the shortage in application of equipment information system in distribution network，which is helpful to enhance distribution equipment information management level and accelerate the construction of smart gird.

Web GIS technology；power equipment in distribution network；information system；map API technology

TM769

：B

：1007-1881（2016）03-0057-04

2015-10-16

陳耀君（1990），男，工程師，主要從事配電運維、配電網自動化技術等方面的研究工作。