120在電力行業(yè)生產(chǎn)運行中實現(xiàn)WebGIS

1、.：.；在電力行業(yè)消費運轉(zhuǎn)中實現(xiàn)WebGIS張健湖南省湘西電業(yè)局信息中心 416000摘要：本文引見了GIS、WebGIS軟件系統(tǒng)的根本特點，分析了電力行業(yè)對WebGIS的需求特點，論述了在電力系統(tǒng)內(nèi)利用WebGIS技術(shù)實現(xiàn)電力設(shè)備、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)、電力用戶與電力負荷和消費及管理等中心業(yè)務(wù)相銜接構(gòu)成電力信息化的消費管理的綜合信息系統(tǒng)的根本思緒。引言地理信息系統(tǒng)GISgeographic information system在電力系統(tǒng)中的運用雖然剛剛起步，但是在電力消費和管理上曾經(jīng)發(fā)揚了重要作用。WebGIS是GIS地理信息系統(tǒng)開發(fā)與Internet技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，GIS經(jīng)過計算機網(wǎng)絡(luò)得以

2、擴展，得以成為真正效力于群眾的工具?；诰W(wǎng)絡(luò)的地理信息系統(tǒng)WebGIS技術(shù)在近年內(nèi)得到了快速開展，其運用也擴展到GIS運用領(lǐng)域的各個方面，成為GIS軟件技術(shù)的重要的組成部分。GIS的特點開放性具有開放式環(huán)境及很強的可擴展性和可銜接性。GIS技術(shù)支持多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如 ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等大型數(shù)據(jù)庫；運轉(zhuǎn)多種編程言語和開發(fā)工具；支持各類操作系統(tǒng)平臺；為各運用系統(tǒng)，如SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA等提供規(guī)范化接口；可嵌入非公用編程環(huán)境。先進性GIS平臺采用先進的計算機圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及地理信息處置技術(shù)。系統(tǒng)設(shè)計采用目前最新技術(shù)，支持

3、遠程數(shù)據(jù)和圖紙查詢，利用系統(tǒng)提供的強大圖表輸出功能，可以直接打印地圖、統(tǒng)計報表、各類數(shù)據(jù)等?？煞謱涌刂茍D紙、無級縮放、支持遨游、直接選擇定位等功能。系統(tǒng)具備完善的丈量工具，現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)，線路桿塔等設(shè)備的初步設(shè)計，并可直接進展線路設(shè)備遷移與相關(guān)計算等，實現(xiàn)線路輔助設(shè)計與設(shè)備檔案修正。開展性具有很強的可擴展性和可銜接性。在運用開發(fā)過程中，思索系統(tǒng)勝利后進一步開展，包括維護性擴展功能和與其它運用系統(tǒng)的街接與整合的方便。開發(fā)工具普通采用J2EE、XML等。WebGIS的特點與傳統(tǒng)的GIS軟件相比，WebGIS在體系構(gòu)造上有了根本的轉(zhuǎn)變?；贗nternetIntranet環(huán)境，采用了TCPIP通訊協(xié)議

4、，大大擴展了空間信息共享范圍。在運用層采用了HTTP協(xié)議，客戶端只需求有通用的閱讀器即可，不需求有特殊的GIS軟件，大大加強了GIS的開放性。GIS運用的分布性?？梢愿鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬、計算機性能等一系列資源情況，將GIS運用按照功能分布到不同的節(jié)點上，如分布到多臺效力器上或是將一部分簡單運用分布到客戶機上，復(fù)雜的運用仍交給效力器執(zhí)行，這樣可以大大提高GIS軟件的性能?？臻g數(shù)據(jù)的分布性?？臻g數(shù)據(jù)可以根據(jù)其本身具備的空間特征存儲在最適宜的位置上，從而大大簡化了對空間數(shù)據(jù)的管理。電力行業(yè)中GIS特點電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)參數(shù)實時性及信息的動態(tài)變化性，需求對瞬間信息及時搜集、處置和分析。電力GIS對數(shù)據(jù)處置、存儲容

5、量和傳輸速度均有較高的要求。電網(wǎng)的多屬性數(shù)據(jù)要求GIS具備足夠的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)電力行業(yè)技術(shù)規(guī)范及電力企業(yè)業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)具有良好的可維護性。電力GIS可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一次輸入和多次輸出，以保證數(shù)據(jù)的一致性操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致管理和多層維護等，構(gòu)建高可靠性和高準(zhǔn)確性的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜系統(tǒng)，電力網(wǎng)的廣域性和電力設(shè)備的分散性及設(shè)備的多樣性，實時信息量大，系統(tǒng)接口復(fù)雜，信息的覆蓋面廣，電網(wǎng)的各種電壓等級及多用戶銜接等需求GIS具備拓撲分析和轉(zhuǎn)換才干。電力GIS的單機任務(wù)站方式曾經(jīng)落后，且不適宜電力企業(yè)信息系統(tǒng)實踐需求。電力行業(yè)目前運用的GIS平臺安裝在局域網(wǎng)環(huán)境下，在網(wǎng)絡(luò)的運用和開發(fā)

6、上整合信息，實現(xiàn)資源共享。電力GIS具備平安維護的特點，電網(wǎng)設(shè)備的高準(zhǔn)確度丈量的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)是國家根底信息資源，是國家平安的信息。目前電力行業(yè)內(nèi)部廣域網(wǎng)曾經(jīng)根本建成，其主干帶寬最低為1000M，這根本處理了海量數(shù)據(jù)發(fā)布的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。電力部門的相關(guān)運用主要是電力設(shè)備、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)、電力用戶與電力負荷和消費及管理等中心業(yè)務(wù)銜接構(gòu)成電力信息化的消費管理的綜合信息系統(tǒng)，并不注重多種空間分析等對系統(tǒng)資源要求較高的功能，這有利于WebGIS的實現(xiàn)，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，對于某些有嚴(yán)密要求的各類數(shù)據(jù)，在電力廣域網(wǎng)內(nèi)部運轉(zhuǎn)，其平安也是可以經(jīng)過適當(dāng)?shù)氖侄渭右钥刂坪捅ＷC的。隨著電力行業(yè)運用逐漸深化，

7、電力行業(yè)用戶對WebGIS在海量空間信息管理和發(fā)布、 超大用戶群并發(fā)訪問、二次開發(fā)才干以及異構(gòu)系統(tǒng)互操作等方面提出了更高的要求。由于WebGIS實現(xiàn)技術(shù)的一些限制和GIS本身的一些特點， 在電力系統(tǒng)WebGIS軟件實現(xiàn)的過程中需求思索處理以下幾個問題：并發(fā)訪問才干不順應(yīng)日益擴展的系統(tǒng)規(guī)模。由于GIS運用涉及數(shù)據(jù)量大，處置復(fù)雜，在效力器端需求實現(xiàn)大量的業(yè)務(wù)邏輯，加重了效力器端的負擔(dān)，因此，并發(fā)訪問才干和呼應(yīng)速度不斷是WebGIS軟件的主要改良方向。此前多數(shù)WebGIS產(chǎn)品的二次開發(fā)任務(wù)通常基于解釋執(zhí)行的腳本言語進展，更在一定程度上降低了客戶端訪問的效率。系統(tǒng)的異構(gòu)兼容性缺乏。不論是運用了微軟的D

8、COM、OMG的CORBA或Java RMI技術(shù)，都需求一致的運轉(zhuǎn)平臺提供根本的網(wǎng)絡(luò)效力和系統(tǒng)效力。效力的客戶端與系統(tǒng)提供的效力本身之間必需進展嚴(yán)密耦合，不同平臺的系統(tǒng)進展集成需求進展復(fù)雜的接口交互，系統(tǒng)的集成和維護代價很大。開發(fā)、調(diào)試和維護方法復(fù)雜。Web GIS的開發(fā)需求不同的開發(fā)言語和開發(fā)工具，目前WebGIS的開發(fā)言語具有單一性，這些言語特性和系統(tǒng)思想差別性很大，Web運用開發(fā)人員需求熟練掌握多種開發(fā)言語，系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試和維護難度大。電力行業(yè)中GIS根本功能面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模，具有建模規(guī)那么庫、電網(wǎng)圖的編輯及輸出工具。電力GIS平臺包括根本構(gòu)件層、系統(tǒng)環(huán)境層、數(shù)據(jù)庫銜接層、圖形與數(shù)據(jù)接

9、口工具層、運用系統(tǒng)層等。分層建立各種數(shù)據(jù)模型，并建立各層的銜接關(guān)系。建立地理層信息與設(shè)備信息的拓撲和映射關(guān)系。電力GIS應(yīng)支持多空間同屏顯示和多空間關(guān)聯(lián)建模、多空間索引。支持多種圖形處置與管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多層映射，多維空間映射，提供完好、準(zhǔn)確的地圖信息、高精度圖片、準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)，標(biāo)尺準(zhǔn)確，高準(zhǔn)確度桿塔位置，按用戶需求自動生成公用地圖。數(shù)據(jù)搜索快捷、線路圖表查詢準(zhǔn)確和統(tǒng)計功能齊全。電力GIS實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)字化描畫，其目的是能對電網(wǎng)實現(xiàn)快速查詢，及時掌握電網(wǎng)運轉(zhuǎn)形狀，快速診斷電網(wǎng)缺點，提高處置事故才干，保證電網(wǎng)運轉(zhuǎn)質(zhì)量以及提高用戶效力質(zhì)量。GIS可對圖形數(shù)據(jù)、可執(zhí)行圖形和屬性數(shù)據(jù)的嵌套操作與映射查詢

10、關(guān)系運算；根據(jù)電力系統(tǒng)提供的配電設(shè)備的圖形、屬性信息與地理位置、地形數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、線路走向數(shù)據(jù)、線路設(shè)備歷史檔案和即時信息，對線路設(shè)計方案、施工方案、搶修和停電措施提供決策根據(jù)及輔助決策。電力GIS可以實現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)、電力用戶關(guān)系管理系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、電力市場管理系統(tǒng)等運用系統(tǒng)共享相關(guān)信息。支持多種管理運用系統(tǒng)的銜接，其中包括與企業(yè)的MIS系統(tǒng)融為一體。GIS系統(tǒng)中的設(shè)備管理對其生命周期衽全過程跟蹤，包括對設(shè)備信息的查詢、屬性數(shù)據(jù)的修正、設(shè)備的維修信息管理等。電力GIS對信息庫進展平安維護，制定管理與運用的平安嚴(yán)密措施和機制，包括內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)的隔離、重要電力設(shè)備電子地圖和設(shè)備信息數(shù)據(jù)

11、庫的維護等。平安措施在系統(tǒng)總體設(shè)計與建立中充分思索，并嚴(yán)厲實施，對運用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實現(xiàn)多層平安維護，設(shè)置用戶權(quán)限以保證系統(tǒng)資源共享下的平安，使系統(tǒng)能在可靠平安的環(huán)境下運轉(zhuǎn)。電力行業(yè)中GIS系統(tǒng)的實現(xiàn)從目前的WebGIS運轉(zhuǎn)機制來看，普通可以分成兩類，即基于效力器的運用系統(tǒng)，如ESRI公司的ArcIMS、MapInfo公司的MapXtreme、超圖公司的SuperMap IS和運用閱讀器插件的運用系統(tǒng)，如AutoDesk 公司的MapGuide、Intergraph公司的GeoMedia WebMap等。SuperMap IS是北京超圖公司的網(wǎng)絡(luò)地圖效力軟件產(chǎn)品，是一個典型的基于效力器端的運用系統(tǒng)

12、，可以運用純HTML或Java進展開發(fā)，該軟件具有如下高級特性：多源數(shù)據(jù)集成運用SuperMap 多源數(shù)據(jù)無縫集成技術(shù)，多種來源數(shù)據(jù)不僅可以在桌面系統(tǒng)集成，而且不需轉(zhuǎn)換即可直接發(fā)布到Internet網(wǎng)絡(luò)。多種制圖引擎SuperMap IS采用組件設(shè)計思想，具有全開放的體系構(gòu)造，具有動態(tài)注冊和卸載多種制圖引擎的才干。SuperMap IS除了提供規(guī)范制圖引擎，用戶也可以運用提供的開發(fā)工具開發(fā)本人的商業(yè)化制圖引擎。海量數(shù)據(jù)訪問支持可以輕松地處置GB級的地圖數(shù)據(jù)，并將其快速發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)，用戶訪問時間與數(shù)據(jù)量大小根本無關(guān)。動態(tài)群集與負載平衡基于HTTP的效力器群集技術(shù)，處理了WebGIS的瓶頸問題，確保

13、超大數(shù)據(jù)量的GIS運用高效運轉(zhuǎn)，在降低本錢的同時，大大提高系統(tǒng)性能。多用戶并發(fā)與多級緩存構(gòu)造設(shè)計經(jīng)過多地圖引擎并發(fā)處置來提高效力器負載。同時多級緩存構(gòu)造可以有效地減少網(wǎng)絡(luò)訪問次數(shù)和處置時間，可以大大減少用戶端等待，提高用戶訪問效率。利用上述功能在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可以有效地提高整個地圖系統(tǒng)的性能和負載才干，因此選擇SuperMap IS作為地圖發(fā)布的效力器，可以到達理想的效果。在實施中可以采用SuperMap IS和Microsoft IIS兩個效力器系統(tǒng)平行的構(gòu)造，在客戶端采用ASP、JAVASCRIPT和HTML言語的混合編程進展開發(fā)。根據(jù)用戶懇求的不同，將懇求分別提交給相應(yīng)的效力器處置，

14、其中對地圖懇求首先提交給群集效力器，由群集效力器對提交串進展分析處置，并根據(jù)分析的結(jié)果將詳細的處置交給相應(yīng)的地圖效力器，由地圖效力器將最終的處置結(jié)果直接前往閱讀器。群集效力器擔(dān)任調(diào)度作用，當(dāng)多臺地圖效力器同時運轉(zhuǎn)同一個地圖運用時，會根據(jù)地圖效力器的負荷情況，將義務(wù)調(diào)配給負荷最小的地圖效力器運轉(zhuǎn)，從而保證了負載平衡。同時，在整個群集體系下，可以動態(tài)的添加和減少地圖效力器。而對于用戶對專業(yè)數(shù)據(jù)庫的查詢懇求，由IIS效力器擔(dān)任解析執(zhí)行ASP程序，并將得到的結(jié)果回傳給客戶端。在電力系統(tǒng)WebGis的實踐實現(xiàn)過程中，可以思索參考中科院地理所朱江博士的SuperMap IS.Net來實現(xiàn)專業(yè)GIS組件的地

15、圖效力和空間分析效力，網(wǎng)絡(luò)通訊效力，系統(tǒng)配置效力，容器效力/運用效力，群集效力，Web效力、可視化網(wǎng)絡(luò)控件效力，遠程管理效力的新架構(gòu)。專業(yè)GIS組件、地圖效力/空間分析引擎組件、網(wǎng)絡(luò)通訊組件，作為整個框架的基石，為網(wǎng)絡(luò)地理信息效力器提供了分布式計算才干和基于地圖運算的地圖效力/空間分析引擎才干，地理信息效力器是框架的中心和樞紐，根據(jù)懇求擔(dān)任地圖效力/空間分析引擎的調(diào)度。GIS Web Service組件，GIS Web Controls控件以及其他適用Web運用程序依賴于地理信息效力器提供的效力，是和用戶交互的UI界面和編程接口，是二次開發(fā)的根底。地圖效力/空間分析引擎是基于契約設(shè)計的引擎顆粒

16、級別的.NET組件，它對GIS組件進展了功能封裝和重組，是網(wǎng)絡(luò)運用程序的可重用高級組件，具有元數(shù)據(jù)描畫信息，可以實現(xiàn)靈敏配置和動態(tài)加載。網(wǎng)絡(luò)通訊組件基于.NET Remoting技術(shù)構(gòu)建，可以支持Tcp協(xié)議和Http協(xié)議，實現(xiàn)Web效力器和專業(yè)運用效力器之間的音訊交換，簡單的遠程調(diào)用機制、可序列化的遠程對象簡化了分布式計算方式，抑制了DCOM、CORBA復(fù)雜的調(diào)用機制。地理信息效力器是地圖效力/空間分析引擎組件和網(wǎng)絡(luò)通訊組件的宿主，同時它發(fā)布了地圖效力，空間分析效力和遠程管理效力等.NET Remoting遠程對象。集群效力在一組計算機上運轉(zhuǎn)一樣的軟件并虛擬成一臺主機系統(tǒng)為客戶端與運用提供效力

17、。經(jīng)過群集可以實現(xiàn)負載才干的成比例提高，同時還可以減少單點失效的危險，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護性，使效力器實現(xiàn)單機無法實現(xiàn)的容錯和負載平衡。GIS Web Service是面向空間信息處置的Web Service，其主要功能包括空間信息的管理、查詢、空間分析以及輸出最后處置結(jié)果。地圖效力，地名查找效力，路由效力就是典型的GIS Web Service。GIS Web Services作為向互聯(lián)網(wǎng)提供GIS效力的網(wǎng)絡(luò)組件，在客戶運用程序和空間數(shù)據(jù)處置內(nèi)部系統(tǒng)之間起到了橋梁作用，向各種網(wǎng)絡(luò)運用程序提供了一致編程接口?？梢暬W(wǎng)絡(luò)控件是網(wǎng)絡(luò)快速運用程序開發(fā)RAD的根本元素，包括了地圖網(wǎng)絡(luò)控件，鷹眼網(wǎng)絡(luò)

18、控件，圖例網(wǎng)絡(luò)控件和常用工具欄網(wǎng)絡(luò)控件等，這些網(wǎng)絡(luò)控件相互關(guān)聯(lián)和協(xié)作，在可視化開發(fā)環(huán)境中，拖放式的編程方式使得二次開發(fā)的難度降到最低點。電力行業(yè)中GIS數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)構(gòu)造上比較恰當(dāng)?shù)姆绞绞遣捎脤ν粩?shù)據(jù)源在拓撲空間數(shù)據(jù)構(gòu)造和面向?qū)嶓w空間數(shù)據(jù)構(gòu)造兩種方式存儲，分別支持外部訪問和內(nèi)部運用效力。在構(gòu)建的過程中應(yīng)留意的問題數(shù)據(jù)規(guī)范為了保證數(shù)據(jù)庫的一致性、可操作性，數(shù)據(jù)庫采用一致的坐標(biāo)系、一致的編碼體系和一致的屬性數(shù)據(jù)。一致的坐標(biāo)系是指，無論是地理坐標(biāo)系還是平面坐標(biāo)系都要求一致，以保證地物要素的延續(xù)。一致編碼體系是指，一樣的地物要素用一樣的編碼，否那么數(shù)據(jù)庫間、圖幅間會出現(xiàn)無法接邊的邏輯錯誤。

19、一致屬性數(shù)據(jù)是指，一樣的地物要素在不同比例尺上有不同的表示方法，但應(yīng)有一樣的屬性。數(shù)據(jù)庫一切空間數(shù)據(jù)采用高斯克呂格投影，1954年北京坐標(biāo)系、1956年黃海高程系。大地模型采用克拉索夫斯基橢球，長半軸參數(shù)：6378245.0，扁率分母為：298.3。編碼采用原那么是：優(yōu)先采用國家規(guī)范編碼，沒有國家規(guī)范編碼的再思索運用行業(yè)或部門編碼，沒有國家規(guī)范編碼和行業(yè)部門編碼，就按照規(guī)范格式自定義編碼。采用的主要規(guī)范有：國家規(guī)范GBT2392、中華人民共和國國家規(guī)范GBT22601995GBT8992、GBT8992等。元數(shù)據(jù)庫的建立元數(shù)據(jù)Metadata是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，在地理空間數(shù)據(jù)中，元數(shù)據(jù)是闡明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、數(shù)據(jù)來源、空間參照系及其他有關(guān)特性的背景信息，是實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享的中心內(nèi)容之一。其主要作用有：協(xié)助 數(shù)據(jù)消費單位有效地管理、組織和維護數(shù)據(jù)。提供有關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量等方面的根底信息，便于用戶比較不同的資料，確定所需用信息。便于用戶查詢和檢索信息，以及進展數(shù)據(jù)處置