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地理信息（电缆安全）监管模式
2008年05月06日
(1)概述
由于地下电缆的隐蔽性、动态性、网络性和多样性，决定了地下电缆信息管理与信息系统开发的复杂性与难度。给出了一种GIS综合安全监管开发模式，以解决数据的可靠性和精度，数据的动态更新等难题，对系统设计进行了较详细的措述。
地理信息系统（geographical information system,GIS）是地理学、测量学、制图学、电子学、计算机科学和信息管理学等多种学科交叉的产物。GIS 的基本功能是：数据输入、存贮、编辑；操作运算；数据查询、检索；应用分析；数据和图形显示、结果输出；数据更新等。它把相互联系的各种地理方面的信息抽象为计算机可以表示和描述的数据存储起来，利用计算机强大的数据处理功能对其进行再加工，提出地理信息系统所关心的各种空间属性以及与之相联系的社会属性和自然属性，并在此基础上提供实时控制、自动决策与智能分析等功能。所以GIS的本质就是通过研究和分析计算机的地理信息，在一定空间和时间范围内对地理系统的各种要素进行控制和操作。
GIS自20世纪60年代初诞生以来，经过40多年的发展，理论不断趋于成熟，技术水平也有了显著提高。随着GIS的不断发展和完善，它的应用领域也在不断扩展和延伸，一具构造合理的GIS系统，必将给企事业单位带来极大的经济和社会效益。
电缆是社会生活中不可缺少的重要基础设施，随着工业经济的发展和人们生活的进步，对能源的需求日益增加，电力电缆用量日益增多。电缆安全事关国计民生，具有重要的政治、经济和社会意义。电缆安全隐患同其他行业的隐患一样，不是孤立于人、物和环境3种因素之外的。要想根本解决电缆安全隐患问题，必须树立全过程监控的观念。安全隐患的辨识、评价、监控、预警、应急救援等问题，环环衔接，相互交织，需要综合考虑。
本研究运用GIS的空间分析和可视化功能进行电缆安全的监控系统的开发和应用，对重大危险源和安全隐患进行实时监控和管理，抑制事故的发生。
(2)电缆安全的GIS监管模式
2.1电缆安全的GIS监管模式（见图1）
图1 电缆安全的GIS监管模式
此系统可以用组件式GIS实现，它不依赖于某一种开发语言，可以嵌入通用的开发环境（如：VB，VC＋＋等）中实现高效、无缝的GIS集成功能。采用组件GIS与面向对象的可视化编程语言VB（Visual Basic）相结合，进行专题地理信息系统二次开发，实现数据分析、管理和查询；用VB和OLE（Object Linking and Embedding）技术对数据库调用；通过文件存取方式建立数据交换通道；通过动态数据交换（DDE）建立GIS与应用模型之间的快速通信。
2.2数据库设计与组建
由于GIS是一种数据转换系统，因此，为便于数据库的建立转移，可将相关数据分为以下内容：
2.2.1属性数据库
又称特征编码，或非空间关联属性数据，是指需要在系统中处理的空间实体的特征数据，主要的属性信息有：记录卡，报表，检测信息；地理属性描述，标准，规范，规范，其他属性等。
2.2.2空间数据库
空间数据结构的实现是空间数据编码，可以将某区域电力电缆、电力作业等的地理地图（不同系统采用适当的比例尺）、图片、图形、统计资料等运用点、线、面实体表示成矢量数据结构。
2.2.3空间数据库与属性数据库的连接
空间数据库与属性数据库的联系是通过接口程序实现，接口程序用VB程序开发，将属性数据和字化的点、线、面实体连接在一起，其连接是通过程序自生成的空间实体的唯一性的识别符，与图形实体的坐标存储在一起。
2.2.4共享数据库结构模式
电缆实时监管子系统与GIS通过网络共享地图数据库、电缆图形及其属性数据库等通用的数据，其网络结构如图2所示。
图2 数据库共享网络结构图
2.2.5安全数据信息结构
不同监管子系统的安全数据结构信息，都与GIS监管平台相连接，各种数据经GIS的强大的空间分析和数据管理功能的处理，使决策者能够在监管中心，通过多媒体终端迅速调阅监管重大隐患的动态资料以及处理时间所需的相关数据信息，随时掌握最新情况。相关的安全数据信息结构图见图3。
图3 安全数据信息结构图
2.3电缆实时监管子系统的功能
各部分通过网络调用GIS中相差数据库，实现实时控制、分析、管理的功能。
2.3.1电缆管网规划敷设施工控制系统
用于电缆沟设计及电缆敷设方案，电缆排管布置等。通过线路层、排管层、地理层的随意叠加，可以很清楚地得到线路、电缆、排管等分布图，并可打印，便于电缆管网合理规划；用GIS中的电缆沟及电缆管理子系统，可以根据已建成的电缆沟现状图，规划设计新的电缆沟。同时，可以根据电缆排管中的电缆位置及电缆井的位置，确定电缆施工方案。
2.3.2防火防爆智能控制系统
本系统可以接收现场检测子系统的实时数据，进行分析、评价，判别是否有火灾发生，如有发生，则启动报警系统，并自动显示火灾具体位置，记录时间、地址等，通过消防联动或人员动作进行现场救灾。同时将历史数据传给电缆监管GIS。
2.3.3电缆故障智能诊断系统
对电缆运作过程作实时控制，判断电缆线路有无过载、短路等异常现象，若有则对故障进行分析，确定故障区域，综合评价故障影响，生成抢修方案，输出抢修区地理位置，并发出警报。
2.3.4业扩、报装、报修及检修作业安全控制系统
本系统功有是：实现电缆改装、扩装等的申请；记录电缆管网的维护情况；分析记录，制定维修计划，去修工作的安排；报修，检修工作票开票、流传、查询、统计；检修方案查询；检修执行情况的确认；地理位置显示；最优路径分析，抢修车最近位置提供和通知等功能，保证维修的实时性。
2.4电缆监管GIS功能
实现对数据的采集，系统安全数据的综合连接、管理和分析，危险辨识，隐患评估，整改方案的生成，对重大危险源和安全隐患发出预警。
2.5电缆监管维护中心
通过对实时监管数据的分析、综合及评价，找出重大危险源和安全隐患，作出应急方案，必要时进行相关培训；可以对GIS及本机系统操作、维护和管理；可以对地图及其属性和电缆图形及属性进行查询、显示，通过开放式数据接口ODBC，将GIS数据库分析所得结果导出到EXCEL，进一步完善报表处理功能。
(3)系统的软硬件环境
3.1软件环境
操作系统：采用Windows2000 server；数据库：SQL server运行平台；GIS软件：组件式ArtiveMapGIS；Excel；浏览器：Internet Explorer4.0以上；开发应用软件：VB6.0。GIS通过对象连接与嵌入（OLE）和动态数据交换技术与VB,SQL应用软件集成，弥补了其自身的不足。
3.2硬件环境
PetiumⅡ以上微机；10G以上的硬盘；128M以上内存等。
（4）总结
通过建立统一的GIS信息平台，实现了与其它监控、管理系统的一体化；数据共享和数据设计；提供了较为齐全的报告和综合查询系统；方便监管部门的管理。这套系统的开发和应用将有利于提高电缆监管的科学管理手段和管理效率，有利于全局共享信息资源，进行科学决策、管理，节约工程投资，提高电力安全运作水平。
本系统的完善，还有待GIS与网络和多媒体技术融合的进一步完善。
（黄沿波 李列平）