基于Arcinfo平台的配网管理信息系统
2006-01-18 14:56:42 来源：
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电力18讯： 宋月琴
广州供电分公司
摘要：随着城市供电网络建设和发展，结合城市的基础地理信息，使得建设基于GIS的配网管理信息系统成为可能。文中结合广州供电分公司东区配营部配网地理信息系统建设情况，提出了在技术方面应当注意的一些问题。
关键词：地理信息系统；Arcinfo；配电管理；网络；GIS
前言
随着广州市供电用户的增加和配电网络的日益发展，如何更好地对结构复杂、覆盖面积广的配电网络进行更好的管理，成为管理层和基层生产部门面临的重要问题。采用传统的以纸图为主的管理方式，已经无法满足生产管理和提高供电服务质量的要求，必需建立一个企业级的配网管理信息系统。在2001年我们建立了广州东区配营部配网管理信息系统，采用的是Arcinfo平台，下面我将就该系统的一些技术问题及项目的建设、实施过程中遇到的问题等方面进行探讨。
1．Arcinfo平台简介
ArcInfo 平台是由美国ESRI（美国环境系统研究所）公司开发，它是具有丰富功能的专业GIS平台软件，包含了以下信息处理的各种高级功能：
⑴数据输入和编辑功能。可从数字化仪、图形扫描、图形转换中获取数据，编辑图形和属性。
⑵数据转换和集成，可以对标准数据格式进行转换，支持符合SQL标准的关系型数据库。
⑶基本GIS功能。地图投影及投影变换、数据维护及管理、缓冲及叠加分析。
⑷空间数据和属性查询，并进行相应图形显示，包括栅格图像显示和管理。
⑸地理数据管理，利用info数据库或ArcSDE可以对大型分布式数据库进行管理。
⑹提供了界面设计工具和系统的二次开发工具。利用提供的aml语言和MO组件库，及支持工业标准的VC,VB等作为开发的主要工具。
⑺数据的输出。提供数字地图制作、报表生成及制作高品质地图功能。
⑻支持版本管理及长事物处理。
最新发布的ArcGIS8.3，整合了以前版本中的workstation和desktop，强化了Arccatalog、Arcmap、Arctoolbox三个功能模块的功能，并对地理数据库geodabase增加了拓扑规则库和拓扑校验。
2．系统目标
配网地理信息系统的建设本着“统一规划，分布实施”的原则来进行建设，先建立一个静态的配网GIS，即电力设施的AM/FM/GIS应用，包括系统的功能开发、基本图形数据的录入工作、设备台帐数据的录入，实现图形及设备的查询、统计、图形输出等基本GIS功能；再建立一个动态GIS，在静态中引入配网自动化所提供的动态采集数据，可实现诸如：停电管理，故障线路跟踪分析和处理等多种高级功能。为以后的配网GIS建设奠定良好的基础，并积累项目实施经验。
3．系统配置
作为电力设施的AM/FM/GIS应用，配网GIS的开发对GIS平台的要求是较高，该平台应具备以下条件：
⑴建模能力强。有较强内建网络拓扑结构并具备强大的网络编辑和分析的能力。
⑵有较强的功能扩展能力，同时能够提供完善的图形发布即Webgis功能。
⑶支持对海量图形数据的管理，数据库方面支持Oracle。
⑷可以在软件升级和数据量膨胀时更好的保护用户投资。
基于以上技术要求，我们采用了ESRI公司的Arcinfo平台作为配网地理信息系统的图形平台，使用的是Arcinfo802的workstation版（内含1个license）。数据库采用Oracle,用Mapobject和VC进行开发。服务器采用两台DELL PowerEdge 6400，分别用于数据库服务器以及图形服务器，可以满足性能和稳定性。图形数据采用Arcinfo的coverage格式，数据的管理利用了info关系数据库管理系统，实现对图形数据的管理和维护，以文件共享方式存储在物理硬盘中。
4．系统特点及结构
4.1．结构特点
整个系统采用C/S结构，由三大部分组成：
CoolEdit：提供了全面的图形编辑功能，它是在winNT环境下，利用Arcinfo平台搭建起来的。CoolEdit在整个配网GIS管理系统中属于数据输入部分，是所有其它子系统的数据入口。所有设备的沿步图和逻辑图图形编辑属性录入全部在这里完成，使用人员为生产分部的图形资料员。
GISmanager：配网管理部分，实现对配电网络图形和设备属性的交互查询和管理。数据同时可供其他部门的人员共享。还包括设备运行资料、检修记录、试验记录、急修管理、两票管理等功能模块，是目前大部分生产人员使用的模块。
Webgis：可通过IE浏览器实现图形及其属性的查询。它是一个基于企业内部网的以Web形式浏览配网GIS设备图形和属性数据的系统，使全局的各台机器都可以通过广域网共享配网系统的基本设备图形信息。
三个模块的关系是：首先，由维护系统转入由规划部门提供的背景图（或者通过扫描仪来矢量化产生地理背景图），然后由CoolEdit模块绘制出设备图并录入设备参数（即Arcinfo图层），当电力设备图层绘制完毕后可以直接发布为Shape文件格式供GISManage使用。如果将再将CoolEdit的图层数据进行分层处理后可更新发布到WebGIS服务器上。
编辑用户和班组的用户可使用C/S结构来完成图形的编辑、查询、统计的功能，在这种结构下用户可操作的功能较多。对于管理职能部门的用户，可以使用ArcIMS所提供的WebGIS，通过IE实现图形查询等功能。
属性数据利用Oracle进行管理，图形数据库利用了Arcinfo中coverage特征属性表作为外部info数据文件存储。这些文件在coverage目录内分别以单独的文件名TIC、BND、PAT、AAT存储和维护。在info数据库中记录了指向外部数据文件的指针，指向存储在coverage目录内的这些文件。info数据库由Arcinfo自动维护。
4.2．技术特点
Webgis：利用ArcIMS建立webgis站点，设计网站。主要提供给查询用户使用，用户在安装了java控件和Arcexplore之后，通过IE浏览器即可浏览东区配营部所管辖范围的配电网图形，还可自行设置显示图形和属性的方式、更改设备显示符号等，实现图形和属性的交互查询。使用ArcIMS不用license。
数据共享：东区配营部各个部门，如用电、调度等都可以通过网络共享图形数据。以手工为特点的传统运行管理经常发生数据不一致，信息不完整，查询困难，通过配电GIS管理信息系统可以在配电网变动频繁时，改变传统运行管理方式不适应的局面。
开放性：系统的开放性意味着系统有能力应付硬件和软件的升级。同时为我们以后建立企业级的数据交换平台打下了良好的基础。可以直接读取不同图形数据格式或者将其转化为其它标准格式供其它信息系统使用。
安全性：图形数据的建设周期和工作量都比一般的数据要复杂的多，因此图形数据的安全性和准确性是系统建设的重点。通过以下两种方式实现：
⑴加强系统中权限管理功能，东区的配网管理信息系统的权限管理功能有两个，图形部分一个，管理部分一个。其中图形部分的权限管理是通过不同权限的用户加载不同的菜单来实现的，管理部分的权限管理是通过对为用户设置不同的字段功能来实现的。
⑵在管理机制中建立相应的保证数据安全的管理制度，如定期的数据库的逻辑备份和物理备份、异地备份等，操作系统的备份等等。
5．系统建设中的关键问题
5.1．数据方面
地理背景数据购买了广州市规划局的电力管线图，格式为coverage。配电网沿步图数据不完整，有的不准确，所以录入数据前先让班组人员将本班管辖的设备标注在地理纸图上，然后录入，包括每个电房地理位置、内部结线图、连接电缆。由于我们的背景图上只有电力管线和标注，而其它的地物如，道路、居民地等都没有，所以有些设备的地理位置和实际地理位置会存在偏差。
严格来讲我们已有的沿步图并不是基于GIS的配网图形数据，而仅仅是示意性的，系统的图形信息不能准确反映其实际空间位置信息，使某些高级功能无法实现。因此做好对整个广州市配网地理数据普查（除电子地图已提供的管线数据和电房位置信息），是以后系统建设中首先考虑的问题。
5.2．与平台、应用有关的问题
由于整个配网的数据是基于GIS的，在提取配网图形时，无法自动生成我们工作中最常用的规则的逻辑接线图，需要对提取出的馈线进行部分编辑整理，增加了数据维护工作量。这个问题要在以后进行版本升级时解决。
整个系统的开发是针对一个编辑license，未使用ArcSED方式，将图形数据交由Oracle管理，而采用coverage文件方式进行管理，在编辑用户少的时候这种处理方式是高效率的。但随着系统使用规模的扩大，这种处理数据的方式的效率就会大大降低。在数据编辑时，由于一些临时文件无法及时清除，需要对一些拓扑关系重建，这些都给使用带来不便。目前较新的做法是：采用ArcSDE+MO的方式开发，支持多用户操作并有较快的图形显示速度。
GIS平台选择方面应结合企业自身发展的需要进行慎重选择，因为不同图形格式转换就意味着数据拓扑关系的丢失，同时很难确保属性数据的完整性，对保护原有投资是极其不利的。
结束语
配网管理信息系统的建设是一项投资大、建设周期较长的规模工程，所以在系统启动前，理顺企业自身管理，目标设想充分，对开发商的技术实力和服务进行仔细考察，充分利用已有的网络、计算机和信息资源，只有这样才能适应不断变化的市场要求。
电力企业进行市场化后，所面临的问题是提高服务质量和自身管理水平，一个高效的配网管理信息系统将为我们今后的人员量化管理、用户个性化服务、领导辅助决策等市场挑战提供有力的保证。
参考文献
[1] 樊红 詹小国 Arc/info应用与开发技术
广州供电分公司
摘要：随着城市供电网络建设和发展，结合城市的基础地理信息，使得建设基于GIS的配网管理信息系统成为可能。文中结合广州供电分公司东区配营部配网地理信息系统建设情况，提出了在技术方面应当注意的一些问题。
关键词：地理信息系统；Arcinfo；配电管理；网络；GIS
前言
随着广州市供电用户的增加和配电网络的日益发展，如何更好地对结构复杂、覆盖面积广的配电网络进行更好的管理，成为管理层和基层生产部门面临的重要问题。采用传统的以纸图为主的管理方式，已经无法满足生产管理和提高供电服务质量的要求，必需建立一个企业级的配网管理信息系统。在2001年我们建立了广州东区配营部配网管理信息系统，采用的是Arcinfo平台，下面我将就该系统的一些技术问题及项目的建设、实施过程中遇到的问题等方面进行探讨。
1．Arcinfo平台简介
ArcInfo 平台是由美国ESRI（美国环境系统研究所）公司开发，它是具有丰富功能的专业GIS平台软件，包含了以下信息处理的各种高级功能：
⑴数据输入和编辑功能。可从数字化仪、图形扫描、图形转换中获取数据，编辑图形和属性。
⑵数据转换和集成，可以对标准数据格式进行转换，支持符合SQL标准的关系型数据库。
⑶基本GIS功能。地图投影及投影变换、数据维护及管理、缓冲及叠加分析。
⑷空间数据和属性查询，并进行相应图形显示，包括栅格图像显示和管理。
⑸地理数据管理，利用info数据库或ArcSDE可以对大型分布式数据库进行管理。
⑹提供了界面设计工具和系统的二次开发工具。利用提供的aml语言和MO组件库，及支持工业标准的VC,VB等作为开发的主要工具。
⑺数据的输出。提供数字地图制作、报表生成及制作高品质地图功能。
⑻支持版本管理及长事物处理。
最新发布的ArcGIS8.3，整合了以前版本中的workstation和desktop，强化了Arccatalog、Arcmap、Arctoolbox三个功能模块的功能，并对地理数据库geodabase增加了拓扑规则库和拓扑校验。
2．系统目标
配网地理信息系统的建设本着“统一规划，分布实施”的原则来进行建设，先建立一个静态的配网GIS，即电力设施的AM/FM/GIS应用，包括系统的功能开发、基本图形数据的录入工作、设备台帐数据的录入，实现图形及设备的查询、统计、图形输出等基本GIS功能；再建立一个动态GIS，在静态中引入配网自动化所提供的动态采集数据，可实现诸如：停电管理，故障线路跟踪分析和处理等多种高级功能。为以后的配网GIS建设奠定良好的基础，并积累项目实施经验。
3．系统配置
作为电力设施的AM/FM/GIS应用，配网GIS的开发对GIS平台的要求是较高，该平台应具备以下条件：
⑴建模能力强。有较强内建网络拓扑结构并具备强大的网络编辑和分析的能力。
⑵有较强的功能扩展能力，同时能够提供完善的图形发布即Webgis功能。
⑶支持对海量图形数据的管理，数据库方面支持Oracle。
⑷可以在软件升级和数据量膨胀时更好的保护用户投资。
基于以上技术要求，我们采用了ESRI公司的Arcinfo平台作为配网地理信息系统的图形平台，使用的是Arcinfo802的workstation版（内含1个license）。数据库采用Oracle,用Mapobject和VC进行开发。服务器采用两台DELL PowerEdge 6400，分别用于数据库服务器以及图形服务器，可以满足性能和稳定性。图形数据采用Arcinfo的coverage格式，数据的管理利用了info关系数据库管理系统，实现对图形数据的管理和维护，以文件共享方式存储在物理硬盘中。
4．系统特点及结构
4.1．结构特点
整个系统采用C/S结构，由三大部分组成：
CoolEdit：提供了全面的图形编辑功能，它是在winNT环境下，利用Arcinfo平台搭建起来的。CoolEdit在整个配网GIS管理系统中属于数据输入部分，是所有其它子系统的数据入口。所有设备的沿步图和逻辑图图形编辑属性录入全部在这里完成，使用人员为生产分部的图形资料员。
GISmanager：配网管理部分，实现对配电网络图形和设备属性的交互查询和管理。数据同时可供其他部门的人员共享。还包括设备运行资料、检修记录、试验记录、急修管理、两票管理等功能模块，是目前大部分生产人员使用的模块。
Webgis：可通过IE浏览器实现图形及其属性的查询。它是一个基于企业内部网的以Web形式浏览配网GIS设备图形和属性数据的系统，使全局的各台机器都可以通过广域网共享配网系统的基本设备图形信息。
三个模块的关系是：首先，由维护系统转入由规划部门提供的背景图（或者通过扫描仪来矢量化产生地理背景图），然后由CoolEdit模块绘制出设备图并录入设备参数（即Arcinfo图层），当电力设备图层绘制完毕后可以直接发布为Shape文件格式供GISManage使用。如果将再将CoolEdit的图层数据进行分层处理后可更新发布到WebGIS服务器上。
编辑用户和班组的用户可使用C/S结构来完成图形的编辑、查询、统计的功能，在这种结构下用户可操作的功能较多。对于管理职能部门的用户，可以使用ArcIMS所提供的WebGIS，通过IE实现图形查询等功能。
属性数据利用Oracle进行管理，图形数据库利用了Arcinfo中coverage特征属性表作为外部info数据文件存储。这些文件在coverage目录内分别以单独的文件名TIC、BND、PAT、AAT存储和维护。在info数据库中记录了指向外部数据文件的指针，指向存储在coverage目录内的这些文件。info数据库由Arcinfo自动维护。
4.2．技术特点
Webgis：利用ArcIMS建立webgis站点，设计网站。主要提供给查询用户使用，用户在安装了java控件和Arcexplore之后，通过IE浏览器即可浏览东区配营部所管辖范围的配电网图形，还可自行设置显示图形和属性的方式、更改设备显示符号等，实现图形和属性的交互查询。使用ArcIMS不用license。
数据共享：东区配营部各个部门，如用电、调度等都可以通过网络共享图形数据。以手工为特点的传统运行管理经常发生数据不一致，信息不完整，查询困难，通过配电GIS管理信息系统可以在配电网变动频繁时，改变传统运行管理方式不适应的局面。
开放性：系统的开放性意味着系统有能力应付硬件和软件的升级。同时为我们以后建立企业级的数据交换平台打下了良好的基础。可以直接读取不同图形数据格式或者将其转化为其它标准格式供其它信息系统使用。
安全性：图形数据的建设周期和工作量都比一般的数据要复杂的多，因此图形数据的安全性和准确性是系统建设的重点。通过以下两种方式实现：
⑴加强系统中权限管理功能，东区的配网管理信息系统的权限管理功能有两个，图形部分一个，管理部分一个。其中图形部分的权限管理是通过不同权限的用户加载不同的菜单来实现的，管理部分的权限管理是通过对为用户设置不同的字段功能来实现的。
⑵在管理机制中建立相应的保证数据安全的管理制度，如定期的数据库的逻辑备份和物理备份、异地备份等，操作系统的备份等等。
5．系统建设中的关键问题
5.1．数据方面
地理背景数据购买了广州市规划局的电力管线图，格式为coverage。配电网沿步图数据不完整，有的不准确，所以录入数据前先让班组人员将本班管辖的设备标注在地理纸图上，然后录入，包括每个电房地理位置、内部结线图、连接电缆。由于我们的背景图上只有电力管线和标注，而其它的地物如，道路、居民地等都没有，所以有些设备的地理位置和实际地理位置会存在偏差。
严格来讲我们已有的沿步图并不是基于GIS的配网图形数据，而仅仅是示意性的，系统的图形信息不能准确反映其实际空间位置信息，使某些高级功能无法实现。因此做好对整个广州市配网地理数据普查（除电子地图已提供的管线数据和电房位置信息），是以后系统建设中首先考虑的问题。
5.2．与平台、应用有关的问题
由于整个配网的数据是基于GIS的，在提取配网图形时，无法自动生成我们工作中最常用的规则的逻辑接线图，需要对提取出的馈线进行部分编辑整理，增加了数据维护工作量。这个问题要在以后进行版本升级时解决。
整个系统的开发是针对一个编辑license，未使用ArcSED方式，将图形数据交由Oracle管理，而采用coverage文件方式进行管理，在编辑用户少的时候这种处理方式是高效率的。但随着系统使用规模的扩大，这种处理数据的方式的效率就会大大降低。在数据编辑时，由于一些临时文件无法及时清除，需要对一些拓扑关系重建，这些都给使用带来不便。目前较新的做法是：采用ArcSDE+MO的方式开发，支持多用户操作并有较快的图形显示速度。
GIS平台选择方面应结合企业自身发展的需要进行慎重选择，因为不同图形格式转换就意味着数据拓扑关系的丢失，同时很难确保属性数据的完整性，对保护原有投资是极其不利的。
结束语
配网管理信息系统的建设是一项投资大、建设周期较长的规模工程，所以在系统启动前，理顺企业自身管理，目标设想充分，对开发商的技术实力和服务进行仔细考察，充分利用已有的网络、计算机和信息资源，只有这样才能适应不断变化的市场要求。
电力企业进行市场化后，所面临的问题是提高服务质量和自身管理水平，一个高效的配网管理信息系统将为我们今后的人员量化管理、用户个性化服务、领导辅助决策等市场挑战提供有力的保证。
参考文献
[1] 樊红 詹小国 Arc/info应用与开发技术
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