开发GIS信息系统,提升电力信息化应用水平
摘要:近几年地理信息系统(GIS)在电力企业得到广泛应用。本文分为五部分:1、电力GIS信息系统建设现状,2、电力GIS 建设中存在的问题,3、“数字电力”与电力GIS应用系统,4、电力GIS的基本功能, 5、不断推进GIS信息技术在电力行业中的应用。从上世纪九十年代中后期以来,电力行业开始了GIS地理信息技术的研究和示范性开发,经过试点,GIS技术在电力行业得到推广应用。通过GIS 平台建设,推动了电力输配供电系统的数字化建设,加快了电力行业产业改造和技术管理的改革。GIS技术,适合电力企业这种区域分布广、管理层次多、设备及线路复杂的行业。GIS在电力行业有广大的应用发展空间.近几年来,各电力企业积极开发建设GIS应用,建设成果显著。已经有一批实用性好,技含量高的GIS应用系统。并简要介绍了建设较好的电力GIS应用系统;指出电力行业在GIS建设中还存在的问题;作者认为,电力行业GIS的发展前景远大。GIS 将是“数字电力”极好的应用工具与公共系统平台。本文简要介绍了电力企业GIS应用的特点和功能要求。根据电力工业的特点,作者就电力GIS 应用系统的先进性、开放性、安全性和可靠性等要求提出个人看法。建议电力企业,特别是电网企业,应当把GIS作为企业信息化的基础平台,整合各种应用,通过GIS应用,提升电力行业信息化水平;
关键词:GIS应用;地理信息系统;电力信息化
空间信息系统GIS(Geographic Information System)系统建设已经在电力行业广泛应用,经过这些年来的努力,电力企业已经开发了一批适合中国电力行业生产实际的电力GIS应用系统,并在电力生产上发挥了重要作用。就目前电力信息化发展的趋势和全国城市数字化建设的进程来看,加快和提高电力GIS信息系统的建设,是电力企业提高管理水平、提高服务水平、提升电力产业水平的技术发展的必然方向。
1 电力GIS信息系统建设的现状
电力行业是一个传统工业,在其发展的各个发展历史时期,都把提高电力企业管理水平和生产技术水平放在企业改造和发展的重要位置。通过技术改造,提高产业技术水平,是电力企业发展的重要手段。密切关注高新技术的发展和应用情况,积极把最新的技术成果应用到自己的行业中来。这种技术发展路线,使得中国电力工业经过短短五十年的发展,电力行业的技术装备和管理水平有长足进步。基本实现了电厂自动化、变电站自动化、输配电自动化等技术改革和技术革命。中国已经从一个缺少电能的落后国家成为世界上发电量仅次于美国的国家,确保了我国国民经济持续高速发展。
一个传统的国民经济基础性行业,在生产过程中长期形成了成熟的生产技术和企业管理(行业管理)规范。电力发展的历史说明了,先进的科学技术是电力工业的地一生产力。电力科技推动了电力企业的技术的改革和产业的水平的不断提升。在上世纪九十年代中后期,电力行业开始了GIS地理信息技术的研究和示范性开发,经过试点,GIS技术在电力行业得到推广应用。通过GIS 平台建设,推动了电力输配供电系统的数字化建设,加快了电力行业产业改造和技术管理的改革。
人们讲,国土面积有多大,电网就有多大,电力线路的管理和服务区域就有多大。GIS技术,适合电力企业这种区域分布广、管理层次多、设备及线路复杂的行业。GIS在电力行业有广大的应用发展空间。
近几年来,各电力企业积极开发建设GIS应用,建设成果显著。已经有一批实用性好,技术含量高的GIS应用系统。如:
北京供电公司配电生产管理信息系统于1996年开始建设,自2002年1月在北京供电公司、朝阳、海淀、丰台、石景山供电分公司和电缆管理处等单位安装以来,一直运行稳定,在配电生产管理方面已经发挥了重要作用,提高了整体工作效率。该系统是在北京城区配电网地理信息管理系统三期成功建设的基础上进行推广建设的,并作为国家高技术研究发展计划(863计划)的“3S”行业示范应用技术研究项目,于2003年4月通过了科技部863专家组的验收。2003年11月26日,首届全国“地理信息系统优秀应用工程”被评为金奖项目 成为全国四个金奖工程之一,也是电力行业唯一代表。
江苏省电力公司信息中心,积极推进改革GIS的应用和研究,通过GIS技术的把电力信息化建设引向深入高级应用领域。把输电管理系统、调度管理信息系统、客户服务系统建立在GIS公用平台上。他们还承担了国家电网公司的电力系统地理信息系统软件技术要求的研究。
陕西电力公司开发了基于地理信息的供电管理基础应用平台,实现西北电网的综合管理。该系统集基础数据采集、建库、输电设备管理、生产技术管理、巡视和检修管理、变电所管理、实时数据采集、电厂综合数据查询和统计分析等。为西北电网的生产管理、安全运行、为指挥调度服务。
2002年12月11日,“基于空间信息的山西电网管理系统”项目开始实施,山西省晋城供电分公司的“基于空间信息的晋城供电分公司电网综合管理系统”项目同时开始建设。这两个系统是山西省电力公司承担的国家“863计划”项目的主要组成部分,将实现山西电网的全面统一管理。 “基于空间信息的山西电网管理系统”目前是国内第一个省级大型AM/FM/GIS系统,它的建设也将为我国电力企业的信息化建设中省级电力企业管理探索出一条可行之路。
上海市区供电局沪西供电所通过电力GIS系统搭建的"数字电网"实时系统,监控辖区内150万用户的用电状况,改革供电服务业务方式,通过GPS卫星定位系统准确定位,对电力线路实施维护。从电力输电预警系统,分析线路运行故障,向班组发布抢修指令。利用GIS系统输出出事发现场电路设备信息和接线分布图,为抢修车赶赴现场的工程人员提供准确的设备信息和线路信息。目前上海市的电力公司开始对城区供电系统实施“数字化”建设,利用商用GIS平台,自主开发电力应用系统。
华中电网有限公司自1999年,成功开发了500kV主网信息管理系统以来。该系统一直稳定高效运行,并于2002年元月,顺利地通过了科技成果鉴定。创造出较好的经济效益和社会效益。2002年有开始实施该工程二期发展项目。
2000年以来,电力行业中供电企业相继建设了GIS应用系统。如:贵阳市南供电局配网地理图形系统、阜新电业局配网地理信息管理系统、南昌供电局SCADA/AM/FM/GIS自动化主站系统、甘肃送变电工程公司输电管理地理信息系统、长春供电公司开发完成的“用电GIS综合管理系统”、大连供电公司配电地理信息系统、漳州电业局配电线路馈线自动化工程GIS系统、杭州市、扬州、绍兴、苏州、孝感、镇江等供电企业开发建设了GIS应用系统。
2 电力GIS 建设中存在的问题
但是应当看到电力GIS信息系统存在的很多不足和亟待解决的问题
(1)缺乏标准化管理,各电力企业的GIS系统中,除各应用系统在其功能上有较大的不同外,在接口标准,信息代码、地图比例尺、信息安全防范标准均有很大差异。这差异将给信息的交流和资源共享,以及系统的综合应用带来困难。
(2)有的GIS应用是基于单项电力业务应用,有的仅是一个小的电网区域或某一电压等级的GIS应用,缺乏统一规划和综合考虑。因此,GIS应用平台所具有的功能不能充分发挥,不能把某区域各种等级电压、各种业务统筹规划和计划开发,造成资源浪费和效益不明显。
(3)有的GIS应用与企业的其他应用平台分离单独运行,很难实现资源共享。由于各系统间没有实现有机整合与衔接以及资源的共享,直接影响企业信息化的深入发展,造成继续开发的困难。
(4)数据的统一性问题与生产管理的缺乏一致性衔接。信息系统的数据一致性,是信息系统应用基础。一次输入,多次应用,是实现系统的实用价值的基本条件。建立一个完整、准确和统一的数据登录、传递、加工和管理是企业管理信息系统建设的重要措施,也是通过信息技术改造传统工业流程,推动企业管理改革,使之达到实际应用的关键。
3 “数字电力”与电力GIS应用系统
九十年代美国于1998年首先提出的“数字地球”、“数字城市”等概念。许多国家和地区都在把国家或城市“数字化”发展作为新的技术竞争和实现信息时代跨越式发展的重大战略突破点。
我国“数字化”发展进程在近两年有较大推进。特别是以电子政务和电子商务的信息开发建设,推动着“数字城市”的建设。把城市现代化建设与数字化、信息化联系起来。电力行业是公众服务业,是城市整体建设的一个重要组成部分。数字电力得到广大电力工作者高度重视,他们根据本行业的信息化建设的需要和特点,积极开发以电力GIS应用项目,推进数字电力的发展。
“数字电力”概念是对电力信息化整体的形象描述。它是电力生产和管理的全过程的信息化建设。通过网络、计算机等信息技术对电力生产、管理以及相关的人、设备、生产过程以及生产环境、条件、营销业务、客户、电力市场、服务对象等各个环节进行数字化描述。将电网分布、台帐及实体特征信息按其实际空间位置等属性信息建立信息库,实施传递和数字化加工。集空间查询统计、运行维护、分析管理以及决策等功能于一体。GIS 将是“数字”电力极好的工具与平台。
电力地理信息管理系统是获取、存储、检索、分析和显示集于地理空间位置上平台,建立的实体的特征和属性信息以及这些生产管理相关的地形地貌、设备、作业现场等图片和图形建立的多种功能应用的数据库系统。GIS系统可以作为数字电力信息化的重要工具和应用平台。这一应用系统直接融入现代电力生产经营活动之中,便其提供的电网分布、电网属性及电网实时信息,并支持业扩报装、事故抢修等业务管理过程,以提高电网维护水平,降低成本,提升电网运行管理水平,为电力企业进一步适应市场化经营、快速应急反应和提高供电服务水平奠定基础。
电力GIS的应用系统可根据电力行业的不同企业类型,建设不同类型的GIS应用系统,这可以分为,全国区域电网调度自动化GIS应用系统、输配电网络管理信息系统的GIS应用、供电营销的客户关系管理GIS应用、电厂厂区管道系统和物流配送以及生产安全管理等项GIS应用系统。
4 电力GIS的基本功能
电力GIS应用系统,包括GIS平台软件基本应用功能;包括电力空间数据的建模、存储、数据管理、数据交换格式定义、信息检索、查询、挖掘和分析、数据安全保护保密技术等;电力地理信息系统以电力的设备和生产管理的信息系统为背景,以基层业务管理信息为基础,重点应用在供电局业务。包括线路设计建设和维护、包括电力用户的服务业务的营销管理,电力设备的综合管理为目标,满足各级管理人员和工程技术人员的信息需求,并且具有一定的辅助决策分析功能。包括:
(1)设备设施的图纸及属性数据库。包括设计、施工以及线路维护图纸管理,包括图纸的绘制、修改、查询等;设备管理应当从其生命周期,全过程跟踪。实现设备的数字化管理。如设备信息的查询、设备的属性数据修改、设备的维修信息管理等。还应当有多维空间映射操作功能,图形旋转、平移与连接运算操作。系统应具有符合电力专业特征的、面向电网设施对象的专用编辑工具,包括建模规则库、电网图形的编辑工具。支持多空间同屏显示和多空间关联建模、多空间索引。不同空间中模型的拓扑关联操作,提高电网模型的直观性描述和可视化操作能力,设备与线路的电力网络拓扑关联操作等。地图自动化生成、多空间映射,实现数据的多层映射功能,按用户的需要自动生成专用地图。可对图形数据、属性数据可实施图形和属性数据的嵌套操作。
(2)利用空间信息技术建立全信息数字电网模型,实现配电设备的图形信息、属性信息与地理信息的有机结合,利用地形数据和环境数据对线路走向、线路设备以及线路设计方案和施工方案等提供辅助据决策,利用空间数据和属性数据分析子系统,使系统具有一定的辅助决策功能。并有效地实现与电网综合自动化系统中相关信息的共享。支持多种管理应用系统的连接,应当与企业的MIS系统和企业CRM、ERP 系统融为一体。应当与电力客户服务呼叫中心系统和电力营销管理系统密切结合,实现管理与服务的信息资源共享。
(3)系统采用Intranet技术,建立客户机/服务器(Client/Server)与浏览器/服务器(Browser/Server)的双重界面,特别要注意WEB SERVICES 技术的应用。开发INERNET网络资源,整合信息,实现资源共享。建立企业内网和外网的不同应用方式和管理方式。根据不同业务需要及数据处理的提供不同的服务功能。积极将无线网络及GPS定位技术集成在该系统中,实现把电力地理信息系统的应用推倒企业。
电力GIS系统的基本要求
(1)先进性:地理信息系统平台应采用与世界同步的计算机图形技术、数据库技术、网络技术以及地理信息系统技术,全面满足输配供电企业的需求,综合提高电力企业运行管理水平,提升电力企业的产业水平。系统设计应当考虑目前新的技术的手段的应用。在应用开发的过程中,要考虑系统成功后的发展,包括维护性扩展功能和与其他应用系统的整合的方便。所以在开发工具上建议采用如中间件技术、J2EE、XML、三层结构等软件技术。整个系统从结构、数据库等方面进行了精心设计,选择先进的、实用的开放式GIS平台。注意选择实用的地图比例尺,省级电网的地图要能分层显示山川、水系、道路、建筑物、行政区域等高精度的地图;城市级GIS所用地图要能分辨街道、楼群等。应当根据电力业务应用情况采用相应的电网区域地图、设备及相关位置图、运行管理图、电力网络维护抢修专用图等一系列图纸。同时,可分层控制图纸、无级缩放、支持漫游、直接选择定位等功能的地图查询系统。系统应提供的完备的测量和定位工具,可直接进行线路设备迁移与相关计算等,实现线路辅助设计与设备档案管理。支持远程数据和图纸传输与查询,综合统计分析功能为管理决策人员提供依据;利用系统提供的强大图表输出功能,可以直接打印地图、统计报表、各类数据等。
(2)开放性:具有开放式 GIS 环境。核心 GIS 技术可嵌入非专用的编程环境,支持多种大型数据库管理系统,如ORACLE、SYBASE 、SQL SERVER等大型数据库;采用中间件技术;支持多种语言开发工具,支持各类操作系统;可在多种硬件平台上运行;能与各应用系统有良好的衔接能力,与实时SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA、呼叫中心 等各类系统具有良好的衔接能力;将设备管理、图纸管理和自动绘图、地理环境信息、电力用户或客户信息管理集成于一体,支持各种配电系统应用,如停电计划、检修计划、投诉电话、故障分析等业务活动。具有很强的可扩充性;
(3)可靠性:根据电力行业技术标准及供电企业业务需求,应当与GPS无缝连接,构建高可靠性和高准确性的供电业务系统,支持企业客户关系系统的运行。应具有线路的方位或区域分析判断功能,为用户提供可靠的辅助决策。系统需具有较高的可靠性、良好的可维护性。实现数据的一次输入多次输出,保证数据的一致性操作,简单与方便操作,实现数据的统一管理和多层保护等。特别是要注意把可视化技术、移动办公技术纳入GIS系统的总体设计范围。系统应当提供开放的维护平台和基本维护工具,能够检查并指导用户对数据库进行的维护和系统操作。系统提供多用户、多任务的数据访问环境。可根据不同管理需要,分别设置用户权限以保证系统资源共享下的安全,使系统能在可靠、安全的环境下运行。在送电GIS系统中,可以根据供电线路的走向分布,结合实际的地理背景,进行线路的测量、带有等高线,清晰显示地理特征,以及有关辅助技术参数的计算与查询。完整的地图信息应当包括杆塔设备属性信息、高精度图片、技术参数的详细描述,应当标尺准确、杆塔、区域搜索快捷、线路图表查询和统计等功能,具有模拟实际的地理查勘功能。
(4)安全性:电力部门拥有高精度的电网设备的经纬度坐标数据地图的电力GIS系统是国家资源数据,是国家安全的机密。应当建立电力GIS系统的安全保护体系,即对GIS信息库加以特别的安全保护,严加管理和保护重要的电力电子地图和设备信息数据库。GIS系统设计要有系统的安全方案。同时加强GIS系统的安全管理。建立GIS系统管理与使用的安全保密措施和机制。
5 不断推进GIS信息技术在电力行业中的应用
世界上GIS技术发展很快,当代新型的GIS平台软件,以电力系统空间信息应用需求为背景,以面向对象技术为基础,采用了开放式的体系结构、分布式数据库系统和组件对象模型以及INTERNET为资源的网格技术等。凡是开放的技术就是有生命力的,就会发展快、市场大。如国外有很多大型电力公司采用了新的GIS平台技术。
GIS在电力行业有极大的应用空间,发展前景远大。但是,无论那种GIS技术,无论其技术有多大的优点或优势,它必须与电力行业的生产实际密切结合,只有密切联系中国电力实际,才能建设适合中国电力工业的发展实际的GIS应用系统来。我门高兴地看到,国产GIS软件平台,已经在电力行业广泛 得到应用,并且发挥了巨大的作用。同时,电力企业的GIS应用者应当充分信任和了解国产GIS软件技术,破除对国外GIS软件的迷信思想,国产电力GIS软件在产品的实用性和友好性,可理解性上更具有中国化,更具有市场竞争力。事实上近年来,国产GIS软件已经为电力信息化建设做出了巨大贡献,有很大一批项目是在国产GIS平台上完成的。
电力GIS系统的建设才刚刚起步,前面的路还很远,发展的空间还很大,其应用领域和深度还有很多事可做。我们已经从GIS的建设中看到了它在提升电力产业上的作用。我们要继续推进GIS在电力行业的应用,把电力信息化水平提高到新的水平。
参考文献
[1] 对于”数字电力”的初步研究(左松林-<电力信息化>2003第一卷第三期
[2] 对于电力信息化几个关键问题的思考(张旭)-<电力信息化>
[3] 基于Smallworld平台配电GIS的建设(黄宏和 杨辉等)- <电力信息化>2003第一卷第三期
作者简介:
辜体仁,国电信息中心企划咨询组,教授级高级工程师毕。
-中国科协 2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会 2004 年学术年会论文集
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