基于ArcSDE的海纜溫度監測系統的設計與實現

袁艷會+高紅武+安博文

摘 要： 采用SQL Server 2005 配合ArcSDE作為后臺數據庫來管理地理信息數據和海纜的各種屬性信息；系統選用Visual C#平臺以及ArcGIS Engine組件作為前臺開發工具開發海纜監測系統。通過對ArcSDE空間數據引擎存儲模式的理解與運用，系統實現了海纜溫度數據導入，加載顯示以及溫度數據的入庫等功能。按照ArcSDE中空間數據和屬性數據的管理規則設計數據庫，利用了組件開發技術，進行了桌面平臺系統的總體設計與實現。

關鍵詞： ArcSDE； 地理信息系統； 海纜； 溫度數據導入

中圖分類號： TN911?34； TP311.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）07?0105?02

Undersea cable temperature monitoring system based on ArcSDE

YUAN Yan?hui1， GAO Hong?wu1， AN Bo?wen2

（1. Electric & Instrument Service Center， CNOOC Energy Technology & Services?Oilfield Construction Engineering Division， Tianjin 300000， China；

2. College of Information Engineering， Shanghai Maritime Univeristy， Shanghai 201306， China）

Abstract： SQL Server 2005 with the support of ArcSDE is used in the system as its backend database to manage the geographic information data and the information with various attributes of the undersea cable. The undersea cable monitoring system is developed by desktop platform Visual C# and ArcGIS Engine as development tools. The system functions of temperature data importing， loading display and storing of undersea cable were realized with the help of ArcSDE spatial data engine storage mode. According to the administrative rules of the spatial data and attribute data in ArcSDE， the database was designed and initialized. The overall design of the desktop platform system was fulfilled with the component development technology.

Keywords： ArcSDE； geographic information system； undersea cable； temperature data importing

0 引 言

自光纖分布式測溫技術[1?2]引入海底電纜監測以來，海纜溫度數據的存儲就變的越發重要。海底電纜的溫度數據具有大容量、實時性等特點。地理信息系統（GIS）具有強大的海量數據處理能力和空間數據分析功能以及豐富多樣的可視化效果，這些特性為海纜監測數據處理的難題找到合理的解決方案。本文主要研究內容是對基于ArcSDE的海纜溫度監測系統開發中的關鍵技術進行探討，最終編程實現海纜溫度信息更新，存儲，壓縮等主要功能模塊。

1 關鍵技術——ArcSDE技術

ArcSDE（Spatial Data Engine）是ArcGIS軟件體系中的空間數據引擎，屬于一種應用于空間數據的數據庫中間件技術[3]。其主要特點如下：搭起了空間數據與普通關系數據庫的橋梁，適應性強，封裝性強。

2 系統設計與實現

2.1 系統總體結構

系統采用SQL Server 2005作為后臺數據庫，通過空間數據引擎ArcSDE訪問并操作存儲在數據庫中的空間和屬性數據。前端采用Visual Studio 2008嵌入ArcGIS Engine組件[4]編程完成GIS功能及各個模塊。

2.2 系統數據庫設計

海纜監控系統數據庫涵蓋數據廣泛，根據所獲得到數據和資料，相關數據歸為以下幾類：

（1） 基礎空間數據：包括海纜所在海域信息，位置信息，船舶航道信息。

（2） 海纜固有數據：包括海纜的生產廠家，導熱系數，彈性模量等。

（3） 海纜監測點數據：包括監測點的位置信息，溫度信息等。

（4） 海纜故障維護數據：包括海纜故障點信息，故障類型等。

上述數據分為空間數據和屬性數據，通過ArcGIS自帶的制圖軟件，將上述空間要素數字化，存入后臺關系數據庫中；按照數據庫設計原則將屬性數據與相應的空間數據進行關聯，方便后期查詢和統計分析。

2.3 系統功能設計實現

溫度數據處理系統的框架圖如圖1所示。

圖1 系統框架圖

海纜溫度數據是本系統的焦點，其中數據更新和存貯是系統兩大主要功能。

2.3.1 溫度數據的更新

從圖1中可以看出布里淵光時域分析儀（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）獲取海纜在某一時刻的光纖溫度數據，通過監測溫度處理主程序分析處理后，得到海底電纜各個監測點的銅芯溫度信息，再將溫度信息通過GIS平臺的溫度監測程序對監測點的溫度進行更新。

監測溫度處理主程序（A）生成txt與GIS平臺的溫度監測程序（B）讀取txt之間可能發生沖突，需要采取同步技術。設定一個文件通信協議，此文件通信協議約定如下：A在寫完txt文件后，生成一個相應的同步文件（*.syn）； B監控文件夾中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成時，程序B就會去讀相應的*.txt文件，讀完后，刪除相應的同步文件；并繼續監控文件夾中有無新*.syn文件生成。文件通信協議的確定，避免了對同一txt文件讀寫操作的沖突，保證了程序的實時性。

2.3.2 溫度數據的存儲

對監測溫度數據進行合理的存儲，保證項目后期研究的擴展性和數據分析。在系統中，分布式光纖測溫儀器的分辨率為每0.2 m一個監測點，考慮一條10 km的海纜，若每60 s產生一個txt文件，該設備運行24 h所產生的文件大小約為1 G，存儲空間浪費的同時其存儲形式也不利于后期對歷史數據進行分析。為解決上述問題只需針對監測點的溫度進行存儲和壓縮。方法為：將一個txt的溫度數據壓縮成數據庫中的一條記錄，首先將txt中的每個監測點的溫度數據單獨提取存到一個動態數組中；然后利用字符串拼接技術將所有溫度數據拼接后存入數據庫相應的表中。在對歷史數據進行查詢時只需提供溫度采集的時間，然后再對溫度信息的長字符串分割，還原成一個數組，得到各個監測點的具體溫度。這樣處理后節約了資源空間，提高了歷史數據的查詢效率。歷史數據表tb_history如圖2所示。

圖2 歷史數據表tb_history

3 結 論

本文通過分析海底電纜監測中數據的特點，介紹符合數據管理的GIS技術，采取基于GIS平臺上設計開發管理系統，并采用ArcSDE技術和SQL Server 2005進行數據管理；采用Visual C#作為前臺開發語言，開發的桌面應用系統實現了海纜溫度數據的更新、存儲和分析。

參考文獻

[1] 蔣奇，徐于超，康彥森，等.基于分布式布里淵光纖散射傳感的海底動力電纜監測技術研究[J].檢測與儀表，2009，36（4）：41?43.

[2] 彭超，趙健康，苗付貴，等.分布式光纖測溫技術在線監測電纜溫度[J].高電壓技術，2006，32（8）：43?45.

[3] 王重陽，張韶華.ArcSDE在數據連庫接加載中的應用[J].北京測繪，2009（2）：54?56.

[4] 邱洪鋼，張青蓮，陸紹強.ArcGIS Engine開發從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[5] 桂潤堂，鐘霞，薛重生，等.基于ArcSDE空間數據庫引擎技術的應用研究[J].微機發展，2003，13（z1）：50?51.

[6] 余莉，何隆華.基于ArcSDE的礦產數據庫管理系統開發[J].計算機應用，2009，29（z2）：155?157.

圖1 系統框架圖

海纜溫度數據是本系統的焦點，其中數據更新和存貯是系統兩大主要功能。

2.3.1 溫度數據的更新

從圖1中可以看出布里淵光時域分析儀（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）獲取海纜在某一時刻的光纖溫度數據，通過監測溫度處理主程序分析處理后，得到海底電纜各個監測點的銅芯溫度信息，再將溫度信息通過GIS平臺的溫度監測程序對監測點的溫度進行更新。

監測溫度處理主程序（A）生成txt與GIS平臺的溫度監測程序（B）讀取txt之間可能發生沖突，需要采取同步技術。設定一個文件通信協議，此文件通信協議約定如下：A在寫完txt文件后，生成一個相應的同步文件（*.syn）； B監控文件夾中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成時，程序B就會去讀相應的*.txt文件，讀完后，刪除相應的同步文件；并繼續監控文件夾中有無新*.syn文件生成。文件通信協議的確定，避免了對同一txt文件讀寫操作的沖突，保證了程序的實時性。

2.3.2 溫度數據的存儲

對監測溫度數據進行合理的存儲，保證項目后期研究的擴展性和數據分析。在系統中，分布式光纖測溫儀器的分辨率為每0.2 m一個監測點，考慮一條10 km的海纜，若每60 s產生一個txt文件，該設備運行24 h所產生的文件大小約為1 G，存儲空間浪費的同時其存儲形式也不利于后期對歷史數據進行分析。為解決上述問題只需針對監測點的溫度進行存儲和壓縮。方法為：將一個txt的溫度數據壓縮成數據庫中的一條記錄，首先將txt中的每個監測點的溫度數據單獨提取存到一個動態數組中；然后利用字符串拼接技術將所有溫度數據拼接后存入數據庫相應的表中。在對歷史數據進行查詢時只需提供溫度采集的時間，然后再對溫度信息的長字符串分割，還原成一個數組，得到各個監測點的具體溫度。這樣處理后節約了資源空間，提高了歷史數據的查詢效率。歷史數據表tb_history如圖2所示。

圖2 歷史數據表tb_history

3 結 論

本文通過分析海底電纜監測中數據的特點，介紹符合數據管理的GIS技術，采取基于GIS平臺上設計開發管理系統，并采用ArcSDE技術和SQL Server 2005進行數據管理；采用Visual C#作為前臺開發語言，開發的桌面應用系統實現了海纜溫度數據的更新、存儲和分析。

參考文獻

[1] 蔣奇，徐于超，康彥森，等.基于分布式布里淵光纖散射傳感的海底動力電纜監測技術研究[J].檢測與儀表，2009，36（4）：41?43.

[2] 彭超，趙健康，苗付貴，等.分布式光纖測溫技術在線監測電纜溫度[J].高電壓技術，2006，32（8）：43?45.

[3] 王重陽，張韶華.ArcSDE在數據連庫接加載中的應用[J].北京測繪，2009（2）：54?56.

[4] 邱洪鋼，張青蓮，陸紹強.ArcGIS Engine開發從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[5] 桂潤堂，鐘霞，薛重生，等.基于ArcSDE空間數據庫引擎技術的應用研究[J].微機發展，2003，13（z1）：50?51.

[6] 余莉，何隆華.基于ArcSDE的礦產數據庫管理系統開發[J].計算機應用，2009，29（z2）：155?157.

圖1 系統框架圖

海纜溫度數據是本系統的焦點，其中數據更新和存貯是系統兩大主要功能。

2.3.1 溫度數據的更新

從圖1中可以看出布里淵光時域分析儀（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）獲取海纜在某一時刻的光纖溫度數據，通過監測溫度處理主程序分析處理后，得到海底電纜各個監測點的銅芯溫度信息，再將溫度信息通過GIS平臺的溫度監測程序對監測點的溫度進行更新。

監測溫度處理主程序（A）生成txt與GIS平臺的溫度監測程序（B）讀取txt之間可能發生沖突，需要采取同步技術。設定一個文件通信協議，此文件通信協議約定如下：A在寫完txt文件后，生成一個相應的同步文件（*.syn）； B監控文件夾中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成時，程序B就會去讀相應的*.txt文件，讀完后，刪除相應的同步文件；并繼續監控文件夾中有無新*.syn文件生成。文件通信協議的確定，避免了對同一txt文件讀寫操作的沖突，保證了程序的實時性。

2.3.2 溫度數據的存儲

對監測溫度數據進行合理的存儲，保證項目后期研究的擴展性和數據分析。在系統中，分布式光纖測溫儀器的分辨率為每0.2 m一個監測點，考慮一條10 km的海纜，若每60 s產生一個txt文件，該設備運行24 h所產生的文件大小約為1 G，存儲空間浪費的同時其存儲形式也不利于后期對歷史數據進行分析。為解決上述問題只需針對監測點的溫度進行存儲和壓縮。方法為：將一個txt的溫度數據壓縮成數據庫中的一條記錄，首先將txt中的每個監測點的溫度數據單獨提取存到一個動態數組中；然后利用字符串拼接技術將所有溫度數據拼接后存入數據庫相應的表中。在對歷史數據進行查詢時只需提供溫度采集的時間，然后再對溫度信息的長字符串分割，還原成一個數組，得到各個監測點的具體溫度。這樣處理后節約了資源空間，提高了歷史數據的查詢效率。歷史數據表tb_history如圖2所示。

圖2 歷史數據表tb_history

3 結 論

本文通過分析海底電纜監測中數據的特點，介紹符合數據管理的GIS技術，采取基于GIS平臺上設計開發管理系統，并采用ArcSDE技術和SQL Server 2005進行數據管理；采用Visual C#作為前臺開發語言，開發的桌面應用系統實現了海纜溫度數據的更新、存儲和分析。

參考文獻

[1] 蔣奇，徐于超，康彥森，等.基于分布式布里淵光纖散射傳感的海底動力電纜監測技術研究[J].檢測與儀表，2009，36（4）：41?43.

[2] 彭超，趙健康，苗付貴，等.分布式光纖測溫技術在線監測電纜溫度[J].高電壓技術，2006，32（8）：43?45.

[3] 王重陽，張韶華.ArcSDE在數據連庫接加載中的應用[J].北京測繪，2009（2）：54?56.

[4] 邱洪鋼，張青蓮，陸紹強.ArcGIS Engine開發從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[5] 桂潤堂，鐘霞，薛重生，等.基于ArcSDE空間數據庫引擎技術的應用研究[J].微機發展，2003，13（z1）：50?51.

[6] 余莉，何隆華.基于ArcSDE的礦產數據庫管理系統開發[J].計算機應用，2009，29（z2）：155?157.