基于GIS的城市供熱管網(wǎng)檢測管理系統(tǒng)

1、<項目名稱> 基于GIS的城市供熱管網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)正文目錄1背景32系統(tǒng)建設目標33技術(shù)路線43.1以MapInfo作為圖形支撐平臺43.2以GPRS為通訊手段54系統(tǒng)功能64.1固定資產(chǎn)管理子系統(tǒng)64.2管網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)編輯子系統(tǒng)74.3在線數(shù)據(jù)采集74.4熱力設施故障與檢修維護管理94.5用戶管理及經(jīng)營收費子系統(tǒng)94.6運行事故處理系統(tǒng)104.7查詢與統(tǒng)計子系統(tǒng)104.8后續(xù)擴展功能114.8.1GPS數(shù)據(jù)導入/導出功能114.8.2設備巡檢114.8.3熱力設施規(guī)劃系統(tǒng)125結(jié)語121 背景隨著我國城市規(guī)模日益增大，城市信息化和數(shù)字化建設成為當務之急，基礎信息的收集和整理工作已占

2、據(jù)建設城市發(fā)展要求的重要地位，能否建立一個行之有效的信息系統(tǒng)已經(jīng)成為共識。城市集中供熱是城市基礎建設的主要組成部分，熱力企業(yè)的管網(wǎng)不斷地進行擴容和改造，同時對熱力管網(wǎng)的規(guī)劃、建設和管理提出了更高的要求。尤其是近年來，城市建設與變遷日新月異，各種類型的管道的變更速度也在加快，大量的供熱管網(wǎng)資料需要處理，而采用人工方法、借助圖紙、各類卡片來管理城市供熱管網(wǎng)，已越來越難以滿足實際需要，面對這種形勢，使用信息化技術(shù)，借助地理信息系統(tǒng)來進行供熱管網(wǎng)的管理、管網(wǎng)設計及事故處理已勢在必行。供熱行業(yè)是社會的窗口行業(yè)，供熱質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到千家萬戶的冷暖，關(guān)系到人民的生活水平的提高和社會的安定，熱力設施一般都

3、具有時間跨度長、數(shù)量大、變化多、覆蓋面廣、與地理位置密切關(guān)聯(lián)等特性，所以要實現(xiàn)對所有管線和設備的管理和應急分析絕非易事。傳統(tǒng)的管理模式下，信息數(shù)據(jù)要么作為紙張或光盤存放在檔案柜里、要么在極少數(shù)人的頭腦里，而且很多數(shù)據(jù)不完整、不準確，這就使得圖檔的查詢、管理相對困難。再加上企業(yè)人員流動等原因，更使得數(shù)據(jù)容易丟失、遺漏、破損。由于管線資料的匱乏或不精確，從而造成地下管線施工時發(fā)生管線的意外事故；在運行事故發(fā)生時，更是無法提供準確的管線資料，進而造成調(diào)度、指揮和決策遲緩，以致產(chǎn)生難以預見的經(jīng)濟損失。因此，如何有效地收集、整理和利用現(xiàn)存的資料已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)，正適

4、合象供熱這種區(qū)域分布廣、管理層次多、設備和設施以及線路管理復雜的行業(yè)。 基于GIS的供熱管網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)，將熱力企業(yè)的管理信息系統(tǒng)構(gòu)建在GIS/Internet基礎平臺之上，其特點是針對供熱企業(yè)進行了優(yōu)化處理，將地理信息技術(shù)和管理系統(tǒng)緊密結(jié)合，能快速提供真實準確的供熱管線資料，并能實現(xiàn)快速查詢、事故緊急處理、管線設計、供熱調(diào)度、營業(yè)收費等功能，為城市供熱管網(wǎng)的日常管理、設計施工、分析統(tǒng)計、發(fā)展預測、規(guī)劃提供可靠的、科學的依據(jù)。2 系統(tǒng)建設目標1、實現(xiàn)對管網(wǎng)、設備、站等圖檔的可視化、規(guī)范化和網(wǎng)絡化管理，實現(xiàn)資料的信息共享，提高資料的利用率和工作效率，減少管理人員的重復性勞動。而且基于管

5、網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)庫的管網(wǎng)規(guī)劃、建設和使用變得簡單化、合理化、科學化。2、解決集中供熱管網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測，及時有效地獲取網(wǎng)絡運行數(shù)據(jù)，為供熱管網(wǎng)的調(diào)度運行提供科學的依據(jù)；3、及時、迅速地發(fā)現(xiàn)解決設備故障和缺陷，提高設備完好率，降低設備故障率，科學地安排維修、檢修及生產(chǎn)運行管理工作，從而減少不必要的維修檢修費用。4、實現(xiàn)運行事故分析的輔助決策。使用系統(tǒng)爆管分析，定位速度快、準確性高，而且能迅速查詢到周圍的管網(wǎng)、設備信息，加快公司對爆管等運行事故的反映速度，縮短了修復時間，減少對用戶的影響，降低水（汽）損失。5、實現(xiàn)對用戶供熱系統(tǒng)、用戶資料方便快捷的查詢。在發(fā)生故障時利用影響用戶的分析功能和用戶測溫管理功能

6、，提升供熱服務質(zhì)量。3 技術(shù)路線3.1 以MapInfo作為圖形支撐平臺MapInfo Professional是MapInfo公司主要的軟件產(chǎn)品，是一套強大的基于Windows平臺的地圖化信息解決方案。使用MapInfo Professional，可以方便、直觀的展現(xiàn)數(shù)據(jù)和地理信息的關(guān)系，其周密而詳細的數(shù)據(jù)分析能力，可幫助用戶從地理的角度更好地理解商業(yè)信息，輔助用戶做出更具洞察力的分析和決策。（1）MapInfo做為一種功能強大的圖形軟件，利用點、線、區(qū)域等多種圖形元素，及豐富的地圖符號、文本類型、線型、填充模式和顏色等表現(xiàn)類型，能將所需要的信息資料形象、直觀地與地理圖形緊密地聯(lián)結(jié)

7、起來，可詳盡、直觀、形象地完成電子地圖數(shù)據(jù)的顯示。（2）系統(tǒng)提供了豐富有力的網(wǎng)絡查詢、檢索及分析功能，提供網(wǎng)絡應用中具有普遍意義的關(guān)閥搜索、最短路徑、最佳路徑、資源分配等功能，能將結(jié)果以圖形或表格的方式顯示出來，從而可以有效支持緊急情況處理和輔助決策。（3）MapInfo MapX 是低價高效、強大的ActiveX 元件，提供了一種高度視覺化的方法，來顯示和分析基於位置的資料，更有效地管理資源和運營。MapXtreme是因特網(wǎng)、企業(yè)外部網(wǎng)和內(nèi)部網(wǎng)的地圖服務器，它可以使公司實現(xiàn)數(shù)據(jù)的地圖可視化。（4）二次開發(fā)手段豐富，技術(shù)支持直接有力，MapBasic是為在Mapinfo平臺上開發(fā)用戶定制程序的

8、編程語言，它使用與BASIC語言一致的函數(shù)和語句，便于用戶掌握。通過MapBasic進行二次開發(fā)，能夠擴展MapInfo功能，并與其它應用系統(tǒng)集成。3.2 以GPRS為通訊手段現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集分別采集用戶端的溫度、壓力、流量、熱量等現(xiàn)場熱工參數(shù)，選擇合理的通信方式既要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r可靠性，又要考慮供熱管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡構(gòu)建的經(jīng)濟性。GPRS（general packet radio service）通用分組無線業(yè)務，是在GSM全球移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡之上發(fā)展起來的，為用戶提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務的一種新的網(wǎng)絡。GPRS技術(shù)是當今GSM網(wǎng)向3G移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡過渡的關(guān)鍵技術(shù)，與GSM通信相比具有許多

9、新的特點和優(yōu)點。1、 傳輸速率高在理論上，GPRS可以將最多8個時隙組合在一起，給用戶提供高達171.2kB/s的帶寬，從14.4kB/s到171kB/s，增大了10倍的傳輸速度，保證了更大數(shù)據(jù)的傳輸及更快的因特網(wǎng)接入。2、 接入時間短分組交換接入時間縮短為少于1s，能提供快速即時的連接。3、 支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議GPRS支持因特網(wǎng)上應用最廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議。GSM網(wǎng)絡覆蓋面廣，使GPRS能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡的全球性無線接入。4、 網(wǎng)絡安全性高GPRS網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)采用隧道技術(shù)。隧道協(xié)議將其他協(xié)議大數(shù)據(jù)包重新封裝后通過隧道發(fā)送傳輸?shù)教囟ǖ刂罚瑥亩帘嗡接芯W(wǎng)絡地址。

10、供熱管網(wǎng)分布范圍廣、距離遠，傳統(tǒng)上依靠人工定期到現(xiàn)場抄讀，數(shù)據(jù)實時性、準確 性和應用性等方面都有很大不足，人工成本也比較高。供熱管網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)主要有兩類：一類是周期性的召測數(shù)據(jù)，如定點時刻的運行參數(shù)；另一類是突發(fā)性的數(shù)據(jù)，如現(xiàn)場檢測儀表的報警信息，這兩類數(shù)據(jù)規(guī)模都不大，每幀數(shù)據(jù)遠小于1kB，GPRS網(wǎng)絡的帶寬完全可以滿足傳輸要求，GPRS網(wǎng)絡信道共享的特點和按流量計費方法從技術(shù)上和經(jīng)濟上均可以保證監(jiān)測終端時時在線。以下為采用GPRS通訊手段的現(xiàn)場監(jiān)控參數(shù)采集的網(wǎng)絡體系圖。4 系統(tǒng)功能本系統(tǒng)是在完善的地圖數(shù)據(jù)支持下，集WEBGIS和MIS于一體，兩者合理融合的綜合性應用管理軟件。主要

11、應用模塊包括管網(wǎng)圖形制作、基礎數(shù)據(jù)編輯、查詢、統(tǒng)計、現(xiàn)場熱工數(shù)據(jù)采集、用戶管理、故障分析、設備檢修管理、繳費管理等，尤其是將故障分析功能通過B/S方式實現(xiàn)，為決策調(diào)度提供依據(jù)，增強管網(wǎng)故障搶修的應變能力。4.1 固定資產(chǎn)管理子系統(tǒng)供熱生產(chǎn)過程中涉及的供熱設施、設備種類多、數(shù)量大，固定資產(chǎn)的管理難度較大，需要大量的人力物力完成登記、管理、調(diào)撥、閑置、報廢等處理工作。通過在熱網(wǎng)地理信息系統(tǒng)建立固定資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，完成固定資產(chǎn)的登記、管理、調(diào)撥、閑置、報廢等處理工作，有關(guān)人員可以查詢固定資產(chǎn)的使用情況，對固定資產(chǎn)實現(xiàn)必要的統(tǒng)計、匯總工作。對使用中的設備，可以在網(wǎng)上顯示分布情況，并可以查詢到設備的技術(shù)檔案

12、、按照規(guī)定的折舊率進行折舊。由于熱力管網(wǎng)的管理與地理位置有關(guān)，所以系統(tǒng)中將城市地形圖（包含道路、建筑物等）作為背景圖顯示，將管理過程中的有關(guān)資料全部錄入系統(tǒng)。對熱源、管網(wǎng)、換熱站、設備的信息內(nèi)容以屬性信息來顯示。設備說明書等圖片、技術(shù)資料內(nèi)容作為一個附屬文件，加入到系統(tǒng)中。管網(wǎng)竣工資料主要包括設計說明、圖紙目錄、圖例、設備材料表、管網(wǎng)平面圖、管線斷面圖、井室詳圖及其它設備詳圖等。4.2 管網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)編輯子系統(tǒng)管網(wǎng)輸入編輯子系統(tǒng)提供方便的網(wǎng)絡輸入的手段，構(gòu)造網(wǎng)絡拓撲關(guān)系，建立與管網(wǎng)元素相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)庫和提供供熱管網(wǎng)的圖形屬性編輯工具。根據(jù)管線竣工圖紙，快速制作管網(wǎng)電子地圖，錄入企業(yè)的管網(wǎng)、設備等

13、設施圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。1、 屬性數(shù)據(jù)輸入Ø 按照供熱管網(wǎng)各組成成分進行屬性輸入、儲存和更新Ø 提供可視化的編輯功能Ø 能夠方便地提取指定內(nèi)容，供其他用戶編輯、修改。Ø 將經(jīng)過審核的數(shù)據(jù)導入網(wǎng)管基礎數(shù)據(jù)庫；2、 空間資料轉(zhuǎn)入 Ø 可由空間數(shù)據(jù)庫讀入Ø 可由電子手簿直接讀入Ø 能夠讀入其他標準格式的地圖數(shù)據(jù)文件，并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可使用的數(shù)據(jù)；Ø 對錄入、轉(zhuǎn)入或修改的數(shù)據(jù)進行審核；3、 管網(wǎng)編輯及設計Ø 對管線、管點參數(shù)和屬性的各種操作和統(tǒng)改Ø 能方便、簡捷的對管線、小室、節(jié)門等設備的地圖數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)

14、（位置、編碼、名稱）等進行制作、編輯、修改和維護4.3 在線數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)各換熱站和蒸汽用戶現(xiàn)場參數(shù)的采集、調(diào)度室與各換熱站和蒸汽用戶的數(shù)據(jù)實時通訊控制，對運行工況進行系統(tǒng)的分析判斷，實現(xiàn)量化管理；熱網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場儀表、數(shù)據(jù)傳輸單元和監(jiān)控中心三大部分組成：（1）現(xiàn)場儀表及控制單元通過智能儀表及控制器采集壓力、溫度、瞬時流量、累積流量、運行、停止等參數(shù)信息，通過工業(yè)總線將數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)傳輸單元。（2）數(shù)據(jù)傳輸單元：數(shù)據(jù)傳輸單元包括GPRS、CDMA、數(shù)傳電臺、專線等傳輸方式，其中以使用GPRS/CDMA通訊方式較為廣泛，使用GPRS/CDMA通訊方式主要是通過DTU通信模塊進行傳輸。通過對DTU通

15、信模塊進行配置， DTU通信模塊收到現(xiàn)場儀表及控制單元發(fā)來的數(shù)據(jù)后，監(jiān)控中心。 （3）監(jiān)控中心：主要由專線寬帶網(wǎng)絡、防火墻、路由器、數(shù)據(jù)中心服務器、客戶機、網(wǎng)關(guān)組成。數(shù)據(jù)中心服務器通過專線寬帶網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)傳輸單元建立網(wǎng)絡鏈接，從而保障數(shù)據(jù)中心服務器與現(xiàn)場儀表及控制單元的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)中心服務器接收現(xiàn)場儀表及控制單元數(shù)據(jù)并進行過濾、運算、歷史存儲等一系列加工后形成趨勢、報表、餅圖等分析工具并進行打印等。監(jiān)控中心的核心是一臺工控機和數(shù)傳設備，工控機可以掛接在用戶的計算機局域網(wǎng)上實現(xiàn)信息共享，數(shù)傳設備則負責工控機和現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)交換。工控機將采集到的熱用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)進行整理，換算后，存入實時

16、數(shù)據(jù)庫，以供操作人員隨時查用，并通過網(wǎng)頁瀏覽方式提供給公司決策部門及其他用戶。1、 實時召測當操作人員想了解某一子站的現(xiàn)場參數(shù)時，可以通過實時召測功能，選定要召測的站點，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行不間斷的召測，1分鐘(可設定)取一次數(shù)。2、 動態(tài)巡檢當用戶想了解各個站點的現(xiàn)場情況時，可以通過動態(tài)巡檢來實現(xiàn)。動態(tài)巡檢輪流顯示各個站點的現(xiàn)場情況，巡檢結(jié)果采用表格形式顯示出來。可以設置巡檢的時間間隔(每五分鐘或十分鐘一次)3、 故障處理和報警功能?，F(xiàn)場出現(xiàn)故障時(比如停電)，數(shù)據(jù)采集終端自動向控制中心報警，數(shù)據(jù)超限可進行報警，報警方式為窗口提示、聲音報警等。報警需操作員應答進行解除。強制操作人員對此進行處理，任

17、何時候都不可能忽略報警，防止故障擴大化。4.4 熱力設施故障與檢修維護管理在每個需要巡檢采集數(shù)據(jù)的調(diào)壓器場所安裝一個對應的感應式的信息點，配置若干手執(zhí)式數(shù)據(jù)采集器，采集器軟件提供以巡檢日期，站點，模板，巡檢人，設備類型等方式進行檢索，生成多種報表；提供指定時間段內(nèi)，或站點、設備類型、模板的巡檢情況統(tǒng)計報表，可以對設備的運行狀態(tài)進行分析和統(tǒng)計。運用GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，以該地區(qū)地圖為基礎，準確地標注出需巡檢管理的相關(guān)設備的位置，從而方便的進行定位查詢與管理系統(tǒng)能記錄檢修及故障的歷史記錄，操作人員可以根據(jù)需要隨時查看和添加故障和檢修記錄，并按規(guī)定制定年度檢修計劃、生成年度故障統(tǒng)計報表。

18、16; 提供設備檢修計劃Ø 提供任意兩個節(jié)門之間的設備列表Ø 管網(wǎng)運行設備的工作狀況監(jiān)測Ø 維護管網(wǎng)拓撲完整性和數(shù)據(jù)一致性，管理管件維修記錄，及時發(fā)出管件更換預警。4.5 用戶管理及經(jīng)營收費子系統(tǒng)熱費是供熱行業(yè)的一大經(jīng)濟收入，是解決冬季居民供熱以及供熱設備維修的供熱行業(yè)唯一經(jīng)費來源。供熱收費管理工作的質(zhì)量影響并制約著冬季供熱工作的質(zhì)量，也直接影響著供熱企業(yè)的聲譽。因此應用計算機提升收費效率是系統(tǒng)的重要組成部分。1、 熱用戶信息管理根據(jù)供熱企業(yè)管理到戶的特征，系統(tǒng)對建筑物的立面、標準平面圖、樓內(nèi)用戶信息進行詳盡描述。用戶報修時，可以查看用戶測溫記錄、是否欠費等狀況，

19、這對于故障的輔助判斷、用戶報修的檢修監(jiān)督都起到一定的作用。Ø 熱用戶基本信息Ø 建筑物信息及收費面積Ø 熱用戶表計信息 2、 熱費收繳管理模塊  建立和維護用戶信息資料；辦理用熱戶繳費業(yè)務；對收費票據(jù)進行全方位管理；對歷年陳欠熱費進行管理；對用熱戶進行繳費查詢及熱費催繳；按時按地對繳費情況進行統(tǒng)計、匯總、報表。 3、 經(jīng)營狀況審核、分析模塊  經(jīng)營決策支持系統(tǒng)；借助GIS系統(tǒng)，在地理圖形上實現(xiàn)熱費收繳統(tǒng)計分析；進行供熱經(jīng)營成本分析；對面積、計量用熱量表讀數(shù)（用熱量）、開具票據(jù)進行稽查管理以及同銀行進行熱費帳務核對；權(quán)限及系統(tǒng)

20、數(shù)據(jù)安全管理。 4.6 運行事故處理系統(tǒng)事故是指供熱管網(wǎng)中突發(fā)的爆管或泄漏等。這類事故會造成較大損失。所以事故發(fā)生后及時制定事故處理方案是非常重要的。本系統(tǒng)能對整個管網(wǎng)進行連通性分析，并可以根據(jù)需要，開關(guān)閥門。地理信息系統(tǒng)的爆管分析功能在發(fā)生爆管時，操作人員只需要用鼠標點擊爆管處，系統(tǒng)將自動搜尋有關(guān)閥門、入戶井、建筑物、管網(wǎng)及停熱用戶等，并進行分析，最后將給出關(guān)閘方案、并將影響的建筑物、管網(wǎng)以醒目顏色表示。管理人員根據(jù)計算機給出的解決方案，就能在圖上快速地定位到發(fā)生爆管的位置，可以查看爆管處的管線、設備資料，關(guān)閉相關(guān)閥門能自動生成搶修單，制定出合理的處理方案，以便及時排除故障。（1）爆管分析功

21、能Ø 根據(jù)爆管點顯示多級節(jié)門操作方案Ø 顯示供熱影響范圍及供熱面積4.7 查詢與統(tǒng)計子系統(tǒng)此項功能是基于已經(jīng)錄入的管網(wǎng)、站、設備等數(shù)據(jù)而進行的查詢與統(tǒng)計?？梢愿鶕?jù)已知的查詢條件快速查詢到符合條件的管網(wǎng)、設備等；也可以輸入統(tǒng)計條件形成統(tǒng)計報表?？傮w統(tǒng)計主要是統(tǒng)計熱力公司的熱源（站）數(shù)量和負載、井室的數(shù)量、不同設備類別設備的數(shù)量，不同管徑管線的總長度。Ø 提供地圖顯示查詢；Ø 提供管線、小室、節(jié)門的位置、走向和相關(guān)屬性信息查詢；Ø 通過管線、小室、節(jié)門名稱查詢其位置、走向和相關(guān)屬性；Ø 通過電子地圖檢索管線、小室、閥門的基本信息；Ø 通過電子地圖或小室的名稱和編號顯示小室內(nèi)的設備圖等；Ø 根據(jù)用戶要求，可以對地圖上的多種信息進行交叉查詢、組合統(tǒng)計； Ø 系統(tǒng)可以針對某一站點、整個系統(tǒng)自動做出日報表、月報表、年度報表等匯總報表。日報表列出一天24小時的累計流量以及用水(汽)量，累計停電時間等情況；4.8 后續(xù)擴展功能4.8.1 GPS數(shù)據(jù)導入/導出功能通過GPS測量所得的管線、小室的原始數(shù)據(jù)能夠方便地轉(zhuǎn)入本系統(tǒng)，增加到現(xiàn)有的電