供电企业配电AM／FM／GIS系统常见问题探讨

电力18讯：    摘要　本文通过对供电企业配电AM／FM／GIS系统建设中有关空间数据处理、多用户并发编辑、数据集成与共享等常见问题的分析，提出目前适用于供电企业配电AM／FM／GIS系统建设的方案。
关键词　AM／FM／GIS　SDE　版本控制　长事务处理　　SCADA　GPS

1　概述

　　配电AM／FM／GIS（自动制图／设施管理／地理信息系统，以下简称GIS）系统建设的目的是通过提高供电企业生产效率与管理水平，增进企业的经济和社会效益，培养企业信息科技队伍，最终为供电企业的信息化发展服务。其内容主要包括：
　　（1）设备管理：设备管理完成对生产运行过程中所涉及到的所有电网设备的信息管理，包括设备台帐添加、修改、删除、查询与统计等日常功能。
　　（2）配网管理：所有的电网设备都具有一定的地理位置、图符标示以及设备之间的连接关系，将这些地理信息、图符信息以及电器连接信息以直观的图形表示出来，配网管理主要进行这些信息的日常维护和管理工作。
（3）辅助决策：信息管理和维护的目的是应用，将设备的各种信息（台帐、运行参数、地理位置、图形、图片、声音、文字等）反映在直观的图上，运用GIS的空间分析手段和强大的图形处理能力，从中检索、统计必要的基础信息，然后进行分析、运算、绘图等处理，从而得到对生产管理有用的增值信息，如各种数据报表、曲线、直方图、分布图等等，可以为生产管理提供辅助决策支持。

2　主要问题探讨

2．1　空间数据
　　目前常用的空间数据处理办法大致有：文件方式、关系数据库空间数据插件、空间数据库和空间数据库引擎。
（1）空间数据文件
　　采用一定的数据格式将空间数据存放在文件中，其优点是数据存贮、访问方便、灵活，缺点主要有数据共享、维护困难，安全性差，数据格式复杂，数据转换困难，显示速度慢等，几乎所有的GIS软件都提供各自矢量文件的方式。
（2）关系数据库空间数据插件
　　现在有些商用关系数据库如Oracle、Db2等提供了一定的空间数据插件来支持对空间数据对象的操作，可用来管理海量的空间数据。由于空间数据对象结构复杂，因此一个系统如果要使用这些空间数据插件的话，必须自己编写一套对空间数据对象的输入、编辑、存贮和检索的方法。Intergraph、ESRI公司的一部分产品利用Oracle Spatial来进行空间数据库管理。
（3）空间数据库
　　针对空间矢量数据的特点，提供一种数据库机制对数据进行存取、检索操作，同时通过一定的网络协议提供给网络用户使用，以满足多用户并发访问数据库的需求。这种数据库管理只能提供给特定的空间数据库管理软件来维护和使用，而不能象商用关系型数据库那样使用任何通用工具都可以对数据库进行存取操作。SmallWorld软件提供空间数据库的访问机制，同时具有版本管理和长事务处理功能。
　　（4）空间数据库引擎（SpatialDatabase Engine，SDE）
　　SDE并不是空间数据库，而是一座桥，将对空间数据的使用和存贮联系在一起，其数据依赖于关系数据库进行存贮和管理，但应用软件对空间数据的存取是通过SDE来实现的。SDE通过对空间数据的深层次分析，采用高效的存贮和检索方法来处理数据，因而使海量的空间数据存贮问题得到了有效的解决。目前，一些传统的GIS厂商如ESRI、Intergraph等公司都提供了基于关系数据库的空间数据库存贮技术。
2．2　GIS基础平台与客户端产品
　　GIS基础平台的选择与所使用的空间数据库密切相关，由于各GIS软件生产商都有一套自己的数据处理方式，大型的GIS厂商都提供了从数据库到基础平台甚至桌面应用、组建对象等一系列产品，而各厂商之间的数据共享几乎都是基于文件格式的相互转换基础之上，但空间数据转换由于存贮方式的不一致难免存在信息丢失的现象，因此选择GIS平台，应该先分析现有空间数据的规模和存贮方式／格式，然后选择相应的数据库端和平台产品。
2．3　系统体系结构
　　单机模式和两层C／S（Client／Server，客户／服务器）模式是目前大多数系统采用的系统体系结构，此外，大多建立了基于Web的查询系统（即B／S，Browser／Server，浏览器／服务器系统体系）。就目前供电企业的配电GIS系统应用规模来说，笔者认为采用C／S模式仍然是较为合适的体系结构。
2．4　应用中的问题
（1）多用户编辑与长事务处理
1）文件方式
　　提出这个问题的原因在于目前大多数生产管理系统中涉及到GIS设备图形维护功能的部分在处理多用户并发编辑能力上都显得力不从心，很多系统采用文件方式进行空间数据库的管理，并不支持多用户并发编辑，基本上都采用了一些折衷的方案来解决这个问题，如：
　　集中维护：所有的数据通过一个用户端来维护并定期更新服务器的文件供其他用户使用，这种方法比较安全，但数据维护工作很难开展。
　　细分文件：将文件细分，不同的用户编辑不同的文件，就可以多个用户分别编辑不同的图层。其优点是可以在一定程度上实现多用户的编辑和版本管理，但各版本之间是独立的而非增量的，版本不能合并，因此不能实现真正意义上的版本管理。
2）数据库方式
　　现在国外大型的GIS软件厂商大都开发了自己的数据库（引擎）产品以支持越来越突出的多用户并发与长事务处理的应用需求，采用这些平台开发的产品基本上可以有效地解决多用户并发编辑和长事务处理。但是这些国外的GIS产品大多十分昂贵，系统建设成本太高。
（2）信息集成与共享
　　信息集成与共享是信息化发展的必然，供电企业内部、供电企业与供电企业之间、供电企业与电缆公司之间以及供电企业与其他供用电部门之间多存在需要共享信息的需求。设备的各种信息集成应用能更高效地进行各种分析。因此，信息集成与共享将是供电企业生产管理系统建设必须考虑的一个重要内容。
1）图形与属性信息集成
　　目前大多数系统的信息集成方式都是通过一定的标示进行关联，图形处理与台帐属性分开处理，相互之间通过关联进行信息共享。这样的好处是对于台帐属性处理来说是一个纯关系数据库管理系统，系统建设容易，数据批处理录入效率高，运行处理效率也相对较高，而对于图形处理来说则不必关心其台帐属性，相对来说也可以提高其处理效率。但由于其数据的维护有两个入口，因此容易造成数据不一致。
　　不论是文件方式还是数据库方式，GIS软件都能处理与图形相关的属性信息，因此将设备图形信息与台帐属性信息完全集成在一起通过GIS来统一管理可以有效地避免数据不一致的现象，这对于存有大量纸文件资料的数据录入来说，相对比较慢。另外，系统的处理能力还取决于GIS软件的效率。
2）信息共享
　　基于Web查询的方式是现在信息共享使用最多的方法，“插件（PlugIn）”技术的广泛应用（如PhotoShop的滤镜，Winamp的外壳）为信息共享提供了更多更好的应用方法。
（3）数据接口
1）与SCADA／DA接口
　　通常，SCADA／DA方提供的是DLL和历史数据库，GIS通过接口API读取实时数据，通过共享数据库读取历史数据，在系统中进行分析和处理以辅助决策。就目前配电GIS系统的应用成熟度和技术角度看，还无法完全满足调度对实时性和稳定性的要求。因此，建议GIS对SCADA系统不提供数据返回。跨平台的数据接口通常采用网络接口协议（如Socket）来实现。
2）与GPS接口
　　与GPS接口相对较为简单，许多GIS软件都提供了直接与GPS数据的接口功能，大大方便了系统的开发。抢修中心车辆调度是其中的一个典型应用。

3　解决方案

目前ArcSDE支持的客户端软件除其自身开发的产品外，还支持多种CAD客户端以及提供相应的C－API／Java API集，给系统的开发带来了很大的灵活性和扩充性，而MapObjects（简称MO）作为ArcSDE的客户端之一，可以对ArcSDE的数据进行读写操作，同时，MO本身集成了基本的GIS功能，可以快速建立我们自己的应用系统。基于此，我们推荐目前供电企业配电GIS系统的解决方案如图1所示：


服务器端采用ArcSDE8．1和商用关系数据库（如Oracle8i），对于需要文件的系统，还可以用一个文件服务器单独存放共享文件，如杆木图，各种资料文件等。
　　客户端采用MO2．1结合Delphi5．0进行前端开发，MO可以对ArcSDE数据库进行读写操作，因此可以实现多用户分布式并发操作。此外，利用通用工具Delphi编制的应用软件可以很方便地实现系统扩充。上述方案的主要特点：
（1）满足多用户并发操作
（2）支持超大型数据集
（3）高性能的空间数据提取
（4）灵活、高效的空间数据检索
（5）灵活的系统接口、扩充
　　（6）大大降低软件成本

4　参考文献

1　刘超，张莉．可视化面向对象建模技术．北京：北京航天航空大学出版社
2　龚健雅．整体SIS的数据组织与处理方法．武汉：武汉测绘科技大学出版社
3　边馥玲等．地理信息系统原理与方法．武汉：武汉测绘科技大学出版社