賈華峰，田 靜*，宮 龍

（1. 正元地理信息集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

以GIS為平臺(tái)的管線系統(tǒng)既有面向所有管線由行業(yè)主管部門(mén)規(guī)劃局或建設(shè)局等開(kāi)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(kāi)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(jìn)行了供熱管網(wǎng)地理信息的建設(shè)，但大多是對(duì)靜態(tài)管線的查詢、管理、分析等[2-3]。李明[4]等通過(guò)智慧熱網(wǎng)監(jiān)控現(xiàn)有管線的熱力平衡來(lái)達(dá)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(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有供熱過(guò)程參數(shù)的全面實(shí)時(shí)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(shí)間的推移老舊管道面臨老化的問(wèn)題，因此本文根據(jù)供熱公司的實(shí)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(tái)、Oracle11 數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)Web Service實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱力管線和設(shè)施的查詢、統(tǒng)計(jì)，新建、改建管網(wǎng)數(shù)據(jù)的審核入庫(kù)，移動(dòng)端巡檢拍照上報(bào)，焊口點(diǎn)定位、拍照上傳等管線工程管理的建設(shè)；同時(shí)可對(duì)接熱源監(jiān)控系統(tǒng)、換熱站監(jiān)控系統(tǒng)、用戶計(jì)量系統(tǒng)等，將各個(gè)孤立的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，在供熱管網(wǎng)地理信息平臺(tái)上進(jìn)行展示，有利于分析水力平衡、熱損情況，從而達(dá)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(shí)現(xiàn)空間信息資源共享以及跨平臺(tái)異構(gòu)多源數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和互操作；全面支持OGC 標(biāo)準(zhǔn)接口，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)以及擴(kuò)展的SOAP 和REST協(xié)議的服務(wù)接口。總體架構(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(tái)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(kù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管線數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)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(kù)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(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)訪問(wèn)用戶的安全認(rèn)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(jì)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、進(jìn)度管理、日志查詢等功能，從而實(shí)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(xiàng)安全措施是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正常運(yùn)行必不可少的前提和保障。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 供熱管網(wǎng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)

供熱管網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)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(guò)換熱站進(jìn)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(mén)、補(bǔ)償器、熱源、換熱站、檢修井、支架、堵頭、計(jì)量表、普通點(diǎn)等九大類；④供熱系統(tǒng)運(yùn)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(diǎn)

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

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

3）采用移動(dòng)GIS實(shí)現(xiàn)巡檢隱患及時(shí)上報(bào)。在巡檢過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)中未錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行拍照說(shuō)明，通過(guò)高精度定位設(shè)備上報(bào)位置信息；同時(shí)在服務(wù)端可查看、審核移動(dòng)端上報(bào)的信息圖片。

4）移動(dòng)端依托高精度定位設(shè)備，對(duì)管線施工過(guò)程中的焊口點(diǎn)進(jìn)行拍照、定位上傳；服務(wù)端實(shí)現(xiàn)管線施工過(guò)程中影像資料的管理，為日后管線的安全運(yùn)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(diǎn)

移動(dòng)端的巡檢、焊口點(diǎn)拍照定位上傳，需在公網(wǎng)環(huán)境下進(jìn)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(yùn)行的移動(dòng)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(dòng)端將拍攝的照片上傳至中間網(wǎng)服務(wù)器，再通過(guò)FTP和消息隊(duì)列將移動(dòng)端上傳的數(shù)據(jù)同步到內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 技術(shù)路線

1）整理已有的供熱管線探測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)檢。對(duì)于質(zhì)檢不合格的管線數(shù)據(jù)，將其反饋給探測(cè)單位進(jìn)行修改；質(zhì)檢合格的管線數(shù)據(jù)則進(jìn)行入庫(kù)處理。入庫(kù)后的管線數(shù)據(jù)和對(duì)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(guò)該流程可對(duì)補(bǔ)測(cè)的管線數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性。

2）對(duì)于熱源、換熱站、用戶計(jì)量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用壓力傳感器、溫度傳感器、流量計(jì)等數(shù)據(jù)采集終端，通過(guò)GPRS/4G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，在SCA?DA 中實(shí)時(shí)監(jiān)控，最終在供熱管網(wǎng)GIS 中實(shí)時(shí)展示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3）管理人員在巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的服務(wù)端規(guī)劃并下發(fā)巡檢任務(wù)點(diǎn)，巡檢人員在移動(dòng)終端獲取巡檢任務(wù)，并通過(guò)GPS實(shí)現(xiàn)任務(wù)點(diǎn)的定位。同時(shí)，巡檢員還可對(duì)發(fā)現(xiàn)的隱患事故進(jìn)行上報(bào)，方便管理者及時(shí)對(duì)隱患信息做出反應(yīng)。

4）管線施工人員利用移動(dòng)終端和高精度定位盒子采集管線焊口點(diǎn)、管線設(shè)施等關(guān)鍵點(diǎn)的基礎(chǔ)信息和位置信息，并通過(guò)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(guò)FTP和消息隊(duì)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(shí)現(xiàn)市政管線工程施工影像的過(guò)程管理。系統(tǒng)實(shí)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(shí)現(xiàn)了視圖瀏覽、查詢定位、統(tǒng)計(jì)出圖等基本功能；可與熱源、換熱站等在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)展示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；可錄入通過(guò)審核的新建、改建、廢棄的管線信息，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新；可集成展示移動(dòng)端巡檢和焊口點(diǎn)定位上傳的數(shù)據(jù)信息。某個(gè)換熱站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的展示界面如圖3所示。

圖3 換熱站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面

2）巡檢養(yǎng)護(hù)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(jì)劃、決策與支持；移動(dòng)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(shí)巡檢事故的上報(bào)處置。為供熱行業(yè)量身定制的巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，能有效滿足供熱管理部門(mén)對(duì)設(shè)施的巡視檢查、隱患事故匯報(bào)，巡檢人員的任務(wù)監(jiān)管、實(shí)時(shí)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(bào)、常規(guī)巡檢、巡查上報(bào)、巡檢統(tǒng)計(jì)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(xiàng)目負(fù)責(zé)人使用，可進(jìn)行項(xiàng)目管理、部門(mén)管理、人員管理、角色管理、任務(wù)單管理、任務(wù)進(jìn)度監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、審核、向移動(dòng)端推送項(xiàng)目等；移動(dòng)終端由項(xiàng)目施工過(guò)程中涉及的全部人員使用（施工員、監(jiān)理、項(xiàng)目經(jīng)理、領(lǐng)導(dǎo)等），主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目加載、任務(wù)點(diǎn)拍照、任務(wù)單維護(hù)、項(xiàng)目信息查看、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、工程工序管理拍照、依托高精度定位設(shè)備實(shí)現(xiàn)的厘米級(jí)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(guò)高精度定位設(shè)備上傳，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)市政基建工程施工影像的過(guò)程管理，解決了管線施工過(guò)程中資料不全，管線焊口、設(shè)施等關(guān)鍵點(diǎn)信息缺失等問(wèn)題，為日后的供熱管網(wǎng)安全運(yùn)行和供熱管網(wǎng)搶修提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語(yǔ)

供熱管網(wǎng)GIS 的建設(shè)，使得供熱公司對(duì)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(hù)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(lái)，在地圖上直觀展示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，突破了供熱行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可視化管理的概念。移動(dòng)端依托高精度定位設(shè)備實(shí)現(xiàn)的定位、拍照上傳，并在服務(wù)端展示管理，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)建設(shè)工程影像的過(guò)程管理，有效解決了施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)監(jiān)管、資料缺失等問(wèn)題，為日后管線運(yùn)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(shí)現(xiàn)信息資源整合與共享。