專利名稱：基于gis的地下管線綜合管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于城市、產業(yè)園地下管線的綜合管理類，尤其涉及大量數據的地下管線的綜合管理。具體講，涉及基于Gis的地下管線綜合管理系統(tǒng)。
背景技術：
地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟、硬件的支持下，對空間相關數據進行采集、存儲、管理、分析、模擬和顯示，并采用數學模型分析方法，提供動態(tài)的空間地理信息，為規(guī)劃、管理和決策提供依據的計算機技術系統(tǒng)。近幾年，隨著計算機和現代信息技術的快速發(fā)展，基礎地理信息系統(tǒng)建設在全國信息化進程中的重要性與日俱增。
地下管線是由多種不同管線和設施構成的龐大而復雜的系統(tǒng)，其資料以圖紙、圖表等紙介質記錄保存和管理為主，資料不全、查詢不便、更新速度慢，造成信息與現狀不符。我國城市地下管線的擴建、改造劇增，其綜合管理問題也日益突出。傳統(tǒng)的管線資料管理手段大多采用文本文件或者數據庫來存儲管線的屬性數據，用DWG圖形文件來存儲管線的圖形數據，圖形數據與基礎數據完全分離，管線資料管理混亂，資料更新速度慢，跟不上現代城市建設的步伐，不能保證資料的現勢性和正確性。借助于GIS強大的空間數據庫管理系統(tǒng)能夠很可靠、很完美地將一個城市的基礎地理信息、各種管線、管件空間信息及它們復雜的屬性信息一體化存儲、分類、分層地進行存儲管理。地下管線綜合管理系統(tǒng)能夠改變地下管線的無序管理狀態(tài)，對用好管線資源，實現科學管理，為城市地下管線規(guī)劃、建設和管理服務，發(fā)揮積極作用。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現有技術的不足，對地下管線的相關情況進行綜合科學的管理，提高工作的準確度和效率，為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是，基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，由數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)、數據中心和地下管線綜合管理系統(tǒng)組成；數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)用于采集地下管線固定監(jiān)測點的數據；數據中心為服務器，用于監(jiān)控過程值并與過程硬件通訊，過程硬件即為數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)；地下管線綜合管理系統(tǒng)包括(I)、主控計算機使用客戶/服務器Client/Server,C/S模式,用于對地下管線數據的管理和維護；同時，進行信息管理、管理規(guī)劃共享數據；(2)、客戶端計算機使用瀏覽器/服務器即Browser/Server，B/S模式，普通用戶通過瀏覽器即可直接訪問服務器，查看地下管線的數據信息。數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)，包括(I)、若干個遙測遠傳終端即RTU，Remote Terminal Unit，用于采集地下管線固定監(jiān)測點的數據，且不同管線類型所測數據類型不同，按約定的采集時段定時以有線或無線方式發(fā)送給數據中心；RTU的構成主要包括壓力變送器或流量計、數據處理與傳送裝置及電池組；(2)、通訊系統(tǒng)，用于遙測遠傳終端與數據中心的信息通訊。數據中心為服務器設置有數據庫，數據庫包括以下幾個模塊①數字地圖數據庫，包括水系、道路、地形、功能區(qū)劃的數據信息；②系統(tǒng)相關數據庫，包括用戶信息、地圖控制信息、地圖整飾信息、系統(tǒng)管理信息的數據資料；③管線數據庫，包括給水、排水、中水、燃氣、電力的管線數據信息。其中所述數據信息主要包括
①數字地圖信息，包括水系、道路、功能區(qū)劃、地形的基本信息，是構成背景地圖的重要數據信息；②地下管線的基礎數據管徑、管長、管材、埋深、使用年限，實現可視化操作與管理；③地下管線的實時監(jiān)測數據，不同類別的關心需要監(jiān)測的具體項目不同，各管線權屬單位都要根據自己所建SCADA系統(tǒng)的實際情況建立相應的實時監(jiān)測數據庫；④地下管線的改擴建的數據更新，對于改擴建的地下管線，數據庫提供數據更新服務，接受上傳的新數據，并進行校驗、入庫操作；⑤保養(yǎng)與維修記錄，應對地下管線的日常保養(yǎng)與維修進行記錄，方便查詢和管理，應包括維修原因、時間、人員、材料、地點、保養(yǎng)周期、保養(yǎng)人、保養(yǎng)方法；⑥備份信息數據，系統(tǒng)提供定期自動備份和手動備份，以保護數據，同時提供數據恢復功能，使得數據可以在系統(tǒng)崩潰后及時恢復。本發(fā)明的技術特點及效果本發(fā)明以整體信息化為出發(fā)點，將地下管線的重要數據進行整合并集中管理，在此基礎上針對客戶管理模式的要求，統(tǒng)一規(guī)劃，構建信息采集、管理調度、客戶服務等專業(yè)應用系統(tǒng)，可實現管線要素圖形條件查詢，進行用戶和管線更新，管線信息報表輸出等功能，形成基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，實現對地下管線各類資料的計算機管理①建立地下管線圖形與屬性信息庫，實現各地下管線圖形、數據的一體化存儲、同步管理與動態(tài)更新；②以地理GIS為核心，綜合運用通訊、數據庫與互聯網等技術的最新成果，結合地下管網業(yè)務流程，建立綜合管線GIS，實現各類管網系統(tǒng)在數據和功能上的統(tǒng)一和共享；③應用綜合管線GIS系統(tǒng)，可為地下管網的規(guī)劃、建設與管理部門提供全面、準確的地下管線信息服務，達到先進技術與實用，效益的統(tǒng)一，實現地下管網管理的科學化和規(guī)范化。本發(fā)明不僅能夠更好地管理各種主干線信息，及時對專業(yè)管線數據進行更新、維護，保證管線數據的準確性和實時性，而且能夠為管理部門的宏觀決策提供準確、實時的管線信息，為城市的防災、搶險等提供決策服務，為保障城市地下生命線的安全運轉提供強大的技術保障。


圖I地下管線綜合管理系統(tǒng)架構圖。圖2數據庫建庫流程。圖3地下管線綜合管理平臺網絡拓撲圖。
具體實施例方式基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，由數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)(SupervisoryControl And Data Acquisition,即SCADA系統(tǒng))、數據中心和地下管線綜合管理系統(tǒng)組成。數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)，包括I、若干個遙測遠傳終端(Remote Terminal Unit，即RTU)，用于采集地下管線固定監(jiān)測點的數據，且不同管線類型所測數據類型不同，按約定的采集時段定時以有線或無線方式發(fā)送給數據中心。RTU的構成主要包括壓力變送器(或流量計)、數據處理與傳送裝置及 電池組等；2、通訊系統(tǒng)，用于遙測遠傳終端與數據中心的信息通訊；數據中心，包括服務器，用于監(jiān)控過程值并與過程硬件通訊；服務器上設置有數據庫，用來存儲管線的圖形及屬性等數據信息，并更新按時序監(jiān)測的地下管線在線數據；數據庫包括以下幾個模塊④數字地圖數據庫，包括水系、道路、地形、功能區(qū)劃等數據信息；⑤系統(tǒng)相關數據庫，包括用戶信息、地圖控制信息、地圖整飾信息、系統(tǒng)管理信息等數據資料；⑥管線數據庫，包括給水、排水、中水、燃氣、電力等管線數據信息。其中所述數據信息主要包括⑦數字地圖信息，包括水系、道路、功能區(qū)劃、地形等基本信息，是構成背景地圖的重要數據信息；⑧地下管線的基礎數據(管徑、管長、管材、埋深、使用年限等)，實現其的可視化操
作與管理；⑨地下管線的實時監(jiān)測數據，不同類別的關心需要監(jiān)測的具體項目不同，各管線權屬單位都要根據自己所建SCADA系統(tǒng)的實際情況建立相應的實時監(jiān)測數據庫；⑩地下管線的改擴建的數據更新，對于改擴建的地下管線，數據庫提供數據更新服務，可接受上傳的新數據，并進行校驗、入庫等操作； 保養(yǎng)與維修記錄，應對地下管線的日常保養(yǎng)與維修進行記錄，方便查詢和管理，應包括維修原因、時間、人員、材料、地點、保養(yǎng)周期、保養(yǎng)人、保養(yǎng)方法等； 備份信息數據，系統(tǒng)提供定期自動備份和手動備份，以保護數據，同時提供數據恢復功能，使得數據可以在系統(tǒng)崩潰后及時恢復。地下管線綜合管理系統(tǒng)，包括I、主控計算機使用客戶/服務器(Client/Server，C/S，S即為數據中心的服務器)模式，供系統(tǒng)管理員使用，用于對地下管線數據的管理和維護；同時，可以通過服務器與其他系統(tǒng)共享數據。服務器自身可以用來作為主控計算器，但是考慮到本發(fā)明系統(tǒng)數據信息量巨大，為了確保信息安全，使用另外一臺或者幾臺計算機作為主控計算機，這樣即使主控計算機失控或者故障，也不全威脅到數據信息的安全；2、客戶端計算機使用瀏覽器/服務器(Browser/Server，B/S)管理系統(tǒng)，是通過局域網或者互聯網訪問的網絡平臺管理軟件，普通用戶通過瀏覽器即可直接訪問服務器，查看地下管線的數據信息，大大減輕了普通客戶端的負擔。本發(fā)明的目的是這樣實現的，基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，它由SCADA系統(tǒng)、數據中心和終端管理設備組成，可實現地下管線科學有效的管理，大大提高工作效率。其中，由(I)若干個遙測遠傳終端(Remote Terminal Unit,即RTU),用于采集管網固定監(jiān)測點的壓力、流量等數據(不同管線類型所測數據不同)，并按約定的采集時段定時發(fā)送(有線或無線方式)給數據中心和(2)通訊系統(tǒng)，用于RTU與數據中心的信息通訊連接組成的SCADA系統(tǒng)，用于監(jiān)測和采集地下管線運行情況的相關數據，并與數據中心進行信息通訊；
由(3)服務器，用于監(jiān)控過程值并與過程硬件通訊和(4)數據庫，用來存儲按時序監(jiān)測的地下管線在線數據組成的數據中心，用于控制SCADA系統(tǒng)，并存儲SCADA系統(tǒng)發(fā)回的地下管線在線數據；(5)地下管線綜合管理系統(tǒng)，包括主控計算機，用于存儲并運行系統(tǒng)軟件和應用軟件(地下管線綜合管理C/S系統(tǒng)軟件)，用于查看并管理地下管線的信息數據，并隨時操作數據庫中的數據，是系統(tǒng)的操作平臺；客戶端計算機，通過局域網或者互聯網使用地下管線綜合管理B/S系統(tǒng)，對管線進行查看統(tǒng)計，進行日常管理工作。所述的終端管理設備中存儲有地下管線綜合管理軟件，用于地下管線科學高效的管理，軟件的功能包括以下幾個方面I. C/S 系統(tǒng)①圖形瀏覽提供平移、放大、縮小等基本瀏覽功能，實時顯示圖形的坐標和比例尺；地圖、圖層控制；可以根據任意字段對某類設施進行專題圖顯示，形象直觀顯示各類設施的分布；②管網信息查詢和統(tǒng)計在圖上單擊所要查詢(統(tǒng)計)的管線單個要素，系統(tǒng)給出與該要素相關的所有信息，主要包括屬性信息、監(jiān)測數據信息和多媒體信息等；用戶在地圖上指定需要查詢的區(qū)域和要素的類型，系統(tǒng)給出在該區(qū)域內的管網要素列表，完成管網要素圖形條件查詢(統(tǒng)計)；此外還可進行管網要素綜合條件和屬性查詢(統(tǒng)計)以及表格顯示；③圖形、屬性編輯提供了刪除、移動、創(chuàng)建、修改屬性信息和圖形信息等編輯工亙.
.,N 9④管網分析可進行管網斷面分析，發(fā)現不合理的管段，并校驗數據的正確性；聯通性分析；最短路徑分析；⑤權限管理系統(tǒng)為系統(tǒng)管理員提供設置用戶與角色的工具，用于對用戶和角色進行添加、修改和刪除等操作，管理用戶與角色；系統(tǒng)對用戶登陸進行管理，系統(tǒng)每一個子系統(tǒng)進入都要首先進行登陸，只有具有足夠權限的用戶才能使用相應的功能。同時用戶從登陸到注銷整個過程中的關鍵操作都將被記錄，以便在出現錯誤時進行分析；⑥日志管理系統(tǒng)日志負責自動記錄包括用戶登陸和注銷、數據更新和數據編輯在內的各種系統(tǒng)事件，全面記錄系統(tǒng)中的各類變化；系統(tǒng)可根據時間條件、用戶條件等對日志進行查詢，并可將結果導出報表；系統(tǒng)可對日志進行分析，找出問題責任人；⑦調度決策根據管網的運行狀態(tài)生成調度方案，輔助調度人員進行決策，調度的內容主要包括水泵的開啟、閥門的啟閉等；⑧SCADA實時監(jiān)測信息顯示設定更新時間，各監(jiān)測數據圖形實時動態(tài)顯示；點擊每個監(jiān)測點顯示實時更新的監(jiān)測數據曲線；監(jiān)測數據正常范圍設定及報警功能；監(jiān)測數據條件查詢；監(jiān)測數據各類報表的輸出；支持網頁方式查看；⑨數據庫管理數據導入導出、修改與更新、備份與恢復、版本管理等。2. B/S 系統(tǒng)①圖形瀏覽提供平移、放大、縮小等基本瀏覽功能，實時顯示圖形的坐標和比例尺；地圖、圖層控制；可以根據任意字段對某類設施進行專題圖顯示，形象直觀顯示各類設施的分布。 ②平面測量提供了折線、矩形、圓形和多邊形測量工具，為施工的準確進行以及管網發(fā)生事故時的及時搶修提供數據支持。③自由裁剪提供了矩形、多邊形和圓形裁剪工具，通過拖動鼠標獲得裁剪范圍，裁剪成功后可對結果圖進行打?。煌ㄟ^裁剪功能，用戶可獲得所選區(qū)域的詳細管網圖，當管網發(fā)生事故時，不必導出整張圖，既節(jié)約了資源又可使圖紙更為清晰。④報表輸出根據各類專業(yè)日常報表工作的需求，系統(tǒng)提供報表輸出功能，用戶只需選擇報表類型，系統(tǒng)即可根據預置的報表模板和統(tǒng)計模式生成報表。⑤地圖輸出提供地圖部分或者全部打印功能。 C/S顯示系統(tǒng)具有較強的數據操作和事物處理的能力，用于對地下管線數據庫的維護及對用戶的管理；B/S顯示系統(tǒng)可直接訪問服務器，查看地下管線的數據信息，進行日常的管理工作，減輕了普通客戶端的負擔。下面結合附圖2按實際操作步驟進一步詳細說明本發(fā)明。在圖I中，基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，由SCADA系統(tǒng)(I)、數據中心(2)和地下管線綜合管理系統(tǒng)(3)組成。其中SCADA系統(tǒng)主要包括若干個遙測遠傳終端和通訊系統(tǒng)兩部分。遙測遠傳終端(RTU)，是一種遠端測控單元裝置，用于采集管網固定監(jiān)測點相關數據，并按設定的采集時段定時發(fā)送(無線或有線方式)給數據中心。通訊系統(tǒng)用于RTU與數據中心的信息通訊，可采用有線或無線方式。數據中心(2 )包括服務器和數據庫，服務器可監(jiān)控過程值并與過程硬件通訊，數據庫用來儲存按時序監(jiān)測的地下管線在線數據。地下管線綜合管理系統(tǒng)(3)包括主控計算機和客戶端計算機，用于查看并管理地下管線的信息數據，并隨時操作數據庫中的數據，是系統(tǒng)的操作平臺。基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)軟件的主要流程包括以下幾個方面(I)啟動計算機，運行地下管線綜合管理系統(tǒng)軟件(C/S)。該軟件主要包含以下功能與信息①數據庫存有地下管線基礎數據及背景圖，其中主要包括管線的拓撲結構、節(jié)點信息(編號、三維坐標)、管段信息(編號、起始節(jié)點與終止節(jié)點、管長、管徑、管材、粗糙度等)、閘閥信息等。
②數據庫存有用戶信息，包括用戶名稱、密碼、管理權限等內容。③系統(tǒng)定時讀取服務器數據庫的管線在線監(jiān)測數據并對數據庫進行更新和備份。④系統(tǒng)對其它用戶登錄、使用情況進行記錄及統(tǒng)計。 (2)啟動計算機后打開瀏覽器，輸入網址，進入B/S管理系統(tǒng)，登錄后訪問服務器，服務器通過用戶等級為用戶分配一定的使用權限，以確保地理信息數據庫的信息安全。
權利要求
1.一種基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，其特征是，由數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)、數據中心和地下管線綜合管理系統(tǒng)組成， 數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)用于采集地下管線固定監(jiān)測點的數據； 數據中心為服務器，用于監(jiān)控過程值并與過程硬件通訊，過程硬件即為數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)； 地下管線綜合管理系統(tǒng)包括 (1)、主控計算機使用客戶/服務器Cli ent/Server，C/S模式，用于對地下管線數據的管理和維護；同時，進行信息管理、管理規(guī)劃共享數據； (2)、客戶端計算機使用瀏覽器/服務器即Browser/Server,B/S模式,普通用戶通過瀏覽器即可直接訪問服務器，查看地下管線的數據信息。
2.如權利要求I所述的基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，其特征是，數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)，包括 (1)、若干個遙測遠傳終端即RTU，RemoteTerminal Unit，用于采集地下管線固定監(jiān)測點的數據，且不同管線類型所測數據類型不同，按約定的采集時段定時以有線或無線方式發(fā)送給數據中心；RTU的構成主要包括壓カ變送器或流量計、數據處理與傳送裝置及電池組； (2)、通訊系統(tǒng)，用于遙測遠傳終端與數據中心的信息通訊。
3.如權利要求I所述的基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，其特征是，數據中心為服務器設置有數據庫，數據庫包括以下幾個模塊 ①數字地圖數據庫，包括水系、道路、地形、功能區(qū)劃的數據信息； ②系統(tǒng)相關數據庫，包括用戶信息、地圖控制信息、地圖整飾信息、系統(tǒng)管理信息的數據資料； ③管線數據庫，包括給水、排水、中水、燃氣、電カ的管線數據信息； 其中所述數據信息主要包括 ①數字地圖信息，包括水系、道路、功能區(qū)劃、地形的基本信息，是構成背景地圖的重要數據信息； ②地下管線的基礎數據管徑、管長、管材、埋深、使用年限，實現可視化操作與管理； ③地下管線的實時監(jiān)測數據，不同類別的關心需要監(jiān)測的具體項目不同，各管線權屬単位都要根據自己所建SCADA系統(tǒng)的實際情況建立相應的實時監(jiān)測數據庫； ④地下管線的改擴建的數據更新，對于改擴建的地下管線，數據庫提供數據更新服務，接受上傳的新數據，并進行校驗、入庫操作； ⑤保養(yǎng)與維修記錄，應對地下管線的日常保養(yǎng)與維修進行記錄，方便查詢和管理，應包括維修原因、時間、人員、材料、地點、保養(yǎng)周期、保養(yǎng)人、保養(yǎng)方法； ⑥備份信息數據，系統(tǒng)提供定期自動備份和手動備份，以保護數據，同時提供數據恢復功能，使得數據可以在系統(tǒng)崩潰后及時恢復。
全文摘要
本發(fā)明屬于城市、產業(yè)園地下管線的綜合管理類，為對地下管線的相關情況進行綜合科學的管理，提高工作的準確度和效率，為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是，基于GIS的地下管線綜合管理系統(tǒng)，由數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)、數據中心和地下管線綜合管理系統(tǒng)組成；數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)用于采集地下管線固定監(jiān)測點的數據；數據中心為服務器，用于監(jiān)控過程值并與過程硬件通訊，過程硬件即為數據采集與監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明主要應用于城市、產業(yè)園地下管線的綜合管理。
文檔編號G06F17/30GK102799612SQ201210195380
公開日2012年11月28日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權日2012年6月14日
發(fā)明者李楠, 王熠寧, 馬姍姍, 于志強, 趙新華, 楊立焜 申請人:天津大學