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基于GIS的通信管網(wǎng)管理系統(tǒng)架構設計
管網(wǎng)資源監(jiān)測管理系統(tǒng)充分利用 GIS 平臺，將分布范圍廣泛的管網(wǎng)設施和地理位置有機地結合，不僅提高了企業(yè)的管理水平，而且提升了企業(yè)的服務能力。因此，該系統(tǒng)研究具有現(xiàn)實意義和廣闊的應用前景。
1 設計方案及原則
1.1 系統(tǒng)設計方案
地理信息系統(tǒng)是對地理環(huán)境中的有關問題進行分析和研究的手段，它是一種采集、處理、傳輸、存儲、管理、查詢檢索、分析、表達和應用地理信息的計算機系統(tǒng)。利用計算機建立地理數(shù)據(jù)庫，將地理環(huán)境中的各種要素，包括它們的地理分布狀況和所具有的屬性數(shù)據(jù)，進行數(shù)字存儲，建立有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過對各個要素的綜合分析，方便快速地獲取信息，滿足應用和研究的需要，并用圖形和數(shù)字的方式來表現(xiàn)結果。
通信管網(wǎng)資源與地理空間位置有著密切的關系，本系統(tǒng)充分利用GIS的特點，通過Visual Basic6.0高級語言嵌入 TopMapActiveX組件進行二次開發(fā)，設計了地理位置信息與管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)有機融合的監(jiān)控管理綜合系統(tǒng)。Visual Basic能夠提供創(chuàng)建圖形用戶界面(GUI)的方法，可以方便快捷地調(diào)用外部控件，具有功能強大的數(shù)據(jù)庫訪問特性;TopMap ActiveX地理信息系統(tǒng)開發(fā)組件具有完善的地圖操作功能。利用成熟的技術和可靠的數(shù)據(jù)采集硬件設備，以 Windows 2000/NT為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，使用MicroSoft的SQL Server2000作為后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，利用 ADO技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問，能夠滿足系統(tǒng)的時實性和可靠性。
1.2 系統(tǒng)設計原則
(1)規(guī)范性。在系統(tǒng)設計中制定資源分類、編碼等一系列方案，同時把通信行業(yè)標準考慮到方案之中，做到系統(tǒng)規(guī)范化。(2)科學性。編碼時采用區(qū)段碼和從屬編碼結構，利于計算機的直接存貯和數(shù)據(jù)庫的管理，便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速檢索和更新。(3)擴展性。建立一個開放的系統(tǒng)，留有充分的擴充空間，以便對系統(tǒng)擴充或移植。(4)實時性。能進行動態(tài)數(shù)據(jù)的管理，并保持數(shù)據(jù)的一致性和實時性要求。(5)安全性。對用戶權限進行分級管理。
2 系統(tǒng)結構
2.1 系統(tǒng)功能結構
管網(wǎng)資源監(jiān)控管理系統(tǒng)是對通信站轄區(qū)內(nèi)的通信管網(wǎng)資源(如管道、人井等)進行計算機管理和監(jiān)控，包括管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)錄入、查詢、修改、統(tǒng)計分析、打印輸出、地理圖形顯示、監(jiān)控數(shù)據(jù)采集和故障報警顯示等功能。系統(tǒng)的功能結構如圖1所示。
2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構
整個系統(tǒng)主要由GIS工作站、GIS服務器、數(shù)據(jù)服務器和多通道通信服務器組成，采用客戶/服務器結構，各通信站點通過原有的內(nèi)部 10/100 m網(wǎng)絡訪問。其中：GIS工作站負責本地管網(wǎng)數(shù)據(jù)的維護管理和監(jiān)控;多通道數(shù)據(jù)服務器完成對管網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與通信;GIS 服務器實現(xiàn)對地理屬性數(shù)據(jù)的存儲;數(shù)據(jù)服務器用來存儲管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構如圖2所示。
3 監(jiān)控管理模塊設計
3.1 資源數(shù)據(jù)管理
管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)管理包括管網(wǎng)數(shù)據(jù)(地理信息數(shù)據(jù)和線路資源數(shù)據(jù))錄入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和打印輸出等模塊。
(1)管網(wǎng)數(shù)據(jù)錄入
管網(wǎng)數(shù)據(jù)錄入模塊用于對基礎地理信息和線路資源信息進行錄入、修改、刪除、存儲。數(shù)據(jù)庫服務器完成基礎圖形與數(shù)據(jù)存儲處理等功能;系統(tǒng)管理員有權修改用戶權限、增刪用戶賬號。
(2)數(shù)據(jù)查詢/統(tǒng)計
系統(tǒng)根據(jù)工作人員的需求對基礎地理信息和通信網(wǎng)絡信息進行查詢;按照給定的統(tǒng)計條件對各通信站的分布位置及覆蓋區(qū)域、管道分布、纜線、人井等線路信息進行統(tǒng)計分析。
(3)打印輸出
將GIS中的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析、轉(zhuǎn)換處理，以直觀的圖表形式輸出。
3.2 監(jiān)控數(shù)據(jù)采集
監(jiān)控數(shù)據(jù)采集模塊通過傳感器完成對管網(wǎng)資源狀態(tài)數(shù)據(jù)(壓力、溫度、水位等模擬量)時實采集與通信，實時監(jiān)測主要監(jiān)控點的模擬量是否越限，監(jiān)控數(shù)據(jù)判別流程如圖3所示。
各通信站點通過監(jiān)測設備從監(jiān)測現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)，上報數(shù)據(jù)經(jīng)過預處理后輸入到系統(tǒng)中，通過與監(jiān)控標準庫的數(shù)據(jù)進行對比分析來判斷管網(wǎng)資源是否發(fā)生故障。如果檢測判斷發(fā)生管線受損、模擬量越限時發(fā)出報警信息，并對故障位置進行準確定位。如果檢測判斷沒有發(fā)生故障，系統(tǒng)不報警，同時繼續(xù)監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
3.3 地理圖形/監(jiān)控報警顯示
借助可視化技術，通過圖形及其圖形變換、聲音傳遞消息等手段，可以實現(xiàn)更為人性化的人機交互。系統(tǒng)的顯示包括地理圖形顯示和監(jiān)控報警顯示兩部分。
地理圖形顯示是建立在對該系統(tǒng)內(nèi)所有的管網(wǎng)資源實體分類的基礎上，一類實體建立一個圖層，整個系統(tǒng)是由所有實體相對應的圖層疊加而成的。地理圖形顯示用于電子底圖和線路資源符號的顯示，具有漫游、無極縮放、分層顯示等功能。監(jiān)控報警顯示將實時監(jiān)控數(shù)據(jù)和地理圖形相結合，在地理圖形界面上實時監(jiān)控網(wǎng)管設備的運行情況。當發(fā)生故障時，在GIS 圖形界面上用特殊顏色進行標記，對管網(wǎng)設備故障準確定位顯示，并進行聲光報警，通知維護人員及時搶修。
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