祁艷萍（福州城建設計研究院有限公司，福建　福州　350001）

基于供水管網監測系統和GIS技術的供水管網系統管理方案研究

祁艷萍
（福州城建設計研究院有限公司，福建福州350001）

摘要：本文針對水業公司供水管網管理的現狀，提出利用GIS和供水管網監測系統集成技術實現供水管網GIS的靜態數據和供水管網監測系統的動態數據融合，最大限度提高水業公司的管理水平和工作效率。

關鍵詞：供水管網GIS系統；供水管網監測系統；供水管網調度管理

一、供水管網GIS系統與供水管網監測系統應用現狀

隨著城市建設的快速發展，供水管線數量急劇增加，形成一個縱橫交錯的巨大網絡，供水管網管理的難度越來越大。針對這一問題，大力推進管網信息化建設，建立起供水管網監測系統和供水管網GIS系統成為各個水業公司的解決之道。這兩個系統都比較成熟，構建并非難事，但絕大多數水業公司只是作為單獨的軟件系統平臺使用，相互間數據不共享。只有充分發揮供水管網監測系統和GIS系統的作用優勢互補，才能更好地為水業公司的管網管理提供幫助。隨著管網信息化建設的發展，如何將GIS靜態數據同供水管網監測系統動態數據融合在一起，成為供水管網管理的趨勢。

針對維護現狀管網資料，GIS系統能將空間信息和屬性信息有機地聯系起來，對信息的管理十分方便。供水管網監測系統能夠檢測管網中突發事件運行情況的實時數據，但無法對未來突發事件進行預測。

二、供水管網GIS系統與供水管網監測系統概述

1供水管網GIS系統

供水管網GIS系統，是利用GIS技術手段，實現管網空間數據、屬性數據和拓撲關系一體化管理的計算機系統，它側重于對管網靜態信息進行查詢統計、空間分析等管理，能夠為管網系統提供必要的地理數據和圖形支持，是提高城市供水行業的管理和信息化水平，高效服務群眾，是城市供水行業現代化管理的關鍵。

2供水管網監測系統

供水管網監測系統的建設，水業公司各相關部門能夠及時掌握城區供水管網監測點的運行工作狀態，能在最短的時間內發現管網壓力、流量突變情況，并迅速解決問題，提高工作效率；實施后可極大的提高供水保證率，實現城區供水管理的信息化和現代化，滿足日益增長的用水量需求。供水管網監測系統可以實時采集現場數據，由水司調度中心、通信平臺、監測終端、壓力變送器和流量儀表組成，在關鍵點、最不利點處設置測壓測流點，采集其流量、壓力、余氯等實時數據，另外在管網上還設置了自控調節閥，通過調節閥的開啟度使管網上的壓力分布均勻。

3供水管網GIS系統與供水管網監測系統的區別與聯系

供水管網監測系統數據庫中的數據是實時數據，系統顯示實時監測數據。供水管網監測系統只能監測管網系統中正在發生的情況，無法預測未來將要發生情況，因此沒有分析和輔助決策功能。監測站點只可能安裝在監測網絡上一些關鍵地位置上，不可能安裝在網絡上的所有位置上。供水管網GIS系統數據庫中的數據是空間數據和屬性數據，系統顯示的空間和屬性數據。供水管網GIS系統具有強大的空間數據管理和顯示能力，可以利用GIS系統強大的分析功能，快速判定需關閉閥門和停水區域，為管網搶修提供支持，但它無法根據系統實時監測數據分析和輔助決策。

三、基于GIS和供水管網監測系統集成技術的供水管網調度管理

1建立供水管網GIS系統

隨著GIS技術的日趨成熟、GIS平臺的日趨完善，供水企業建立一套供水管網系統已非難事，但是建設好一個供水管網GIS卻非易事。基礎數據是GIS的靈魂，系統建設成敗的關鍵在于管網數據的真實性、可靠性和完整性。因此建設一套成功的供水管網GIS系統應最大限度地確保數據的準確與全面。

首先，應將用戶水表前管線及其相關設施全方位納入GIS系統；除把全部的管線、閥門、消防栓全面收集外，還應將獨立用戶水表全部收集到系統中。實踐證明，這樣的策略對后期系統的拓展有著積極重要的作用。如管網規模較小，可一次性完成，如管網規模龐大應進行分片實施，最終將管網資料并入系統中。

其次，應確保基礎資料數據的準確性和完整性；

（1）應聘請專業的管線探測單位對表前管進行全面普查，以便摸清管網的實際情況；

（2）組織臨時項目小組將探測結果與現存檔案資料進行比對驗證，現場抽樣核對，確保探測結果的準確性；

（3）為確保管網資料的完整性，組織相關管線部門普查全部水表、閥門、消防栓等附屬設施的屬性數據。

第三，組建協作管理團隊。供水管網GIS系統的管理工作不只是管網管理部門一個部門的事，使用該系統涉及到眾多部門，不同的部門在使用上各有側重點，因此應充分有效地利用各部門掌握的資源，因此形成一個跨部門的協作管理團隊勢在必行。

第四，嚴格的數據更新制度。嚴格的數據更新機制是保證GIS生命力的源泉，應制定一系列數據更新的制度，對涉及到的相關部門規定相應的職責，并制定數據更新的流程和具體的操作方法，確保數據更新的及時性和準確性。

2建立供水管網監測系統

管網監測系統總體劃分成二個層次：最上層是福州市瑯岐海峽水業有限公司供水管網監測系統監控中心，底層是市政管網壓力流量信息采集和水質在線監測采集等信息采集站。系統主要由壓力流量信息采集站、壓力信息采集站、水質在線監測站、計算機通信網絡系統、應用軟件系統等組成。

2.1供水管網監測系統功能

（1）實現對供水管網水質信息的實時采集，并集中監測報警。同時對實時數據進行最優化的存儲、分析和管理；

（2）實現對供水管網的壓力、流量信息的實時接收及動態顯示，并對數據進行分析、存儲、預警與管理；

（3）實現對供水管網的壓力、流量、水質監測點設備設施情況、維護情況規范化建檔管理；

（4）系統采用B/S結構。各職能工作人員通過IE瀏覽器，經用戶名和密碼認證后登錄相應級別管理系統，進行相關操作與管理。

2.2網絡總體結構

監測站點采用CDMA/GPRS無線通信方式及高速工業以太網，將站點的各種信息數據傳送到監控中心站。監控中心站建立計算機局域網絡、數據接收/監測系統，為水業公司供水管網監測系統提供監測站的流量、壓力、水質在線等實時信息的查詢、統計等業務。

2.3供水管網監測系統配置

管網監測系統主要由監控中心管網監測系統的數據庫服務器及相關軟件、城區內各個管網流量壓力監測站點以及中國電信的VPDN專網的無線通訊網絡組成。

現場監測點中的采集器采集流量壓力值，定時通過VPDN傳輸至監控中心服務器。內網監控用戶通過訪問服務器安裝的B/S結構管網監測軟件，實時查看管網流量壓力值。

（1）現場監測點組成

①采集箱

通過在供水區域各個管網分區分界點、高低區域控制點上安裝壓力變送器、流量計等儀表，然后通過安裝簡單靈活的監測站點采集裝置，采集壓力變送器及流量計的檢測值，并通過無線通訊遠傳至監控中心。采集裝置安裝方式采用壁掛式或坐地式等形式。

②供電方式

供電方式采用市電供電或市電蓄電池混合供電等方式。

③流量計

采用電池供電的超聲波插入式流量計。可解決現場供電不方便、安裝流量計需停水問題。

由于城區供水大部分采用環網供水，各監測點的流量會出現反向流量，選擇流量計時考慮檢測反向流量功能的流量計。

④壓力變送器

壓力變送器必須選擇低功耗的壓力變送器。

⑤監測點設置

擬設置管網測壓測流點15個，并預留大用戶測壓測流點3個；設置管網測壓點10個。

（2）監測系統監控中心組成

監控中心配置數據庫服務器一套、路由器一套以及UPS電源一套。數據庫服務器站配置一臺高性能電腦，液晶顯示器，并安裝數據平臺軟件、數據采集軟件和管網監測系統軟件，用于遠程監測現場采集點數據信息采，集并點對上現傳場的信息進行處理、存儲、分析、發出相應的報警。

圖1　系統體系結構圖

管網監測系統軟件采用BS結構設計，由實時監測、數據查詢、數據報表、數據圖表、系統設置等主要功能模塊組成。系統采用高效的工業實時數據庫，支持SQL，支持局域網、廣域網上瀏覽操作。系統留有網絡接口用以和辦公自動化系統和企業MIS系統連接，實現企業內部的數據共享。

2.3供水管網GIS系統與SCADA系統集成

2.3.1集成的目的

通過供水管網GIS系統與管網監測系統的集成，實現兩個系統的優勢互補。管網GIS系統向管網監測系統提供圖形數據和屬性數據的同時，管網監測系統能向GIS系統提供管網運行的實時數據，實現靜態和動態數據的有機結合，增強數據表達能力，為準確掌握管網運行狀況提供保障，大大減少數據傳輸和維護的工作量，保障數據的完整性、統一性和可靠性。

2.3.2集成的原則

（1）供水管網GIS系統與管網監測系統相互獨立，確保兩個系統運行的安全、穩定和高效；

（2）管網空間數據和屬性數據均來源于GIS系統，實施數據均來自于管網監測系統，要確保兩個系統的實時刷新速度相關。

2.3.3集成方式

在供水管網GIS中集成供水管網監測系統的功能，供水管網GIS和供水管網監測系統由各自的平臺支撐，他們之間通過建立數據庫連接，實現數據共享。供水管網GIS系統與供水管網監測系統實時數據庫相對獨立，它們之間通過數據表鏈接實現數據庫關聯。管網GIS數據庫與供水管網監測系統數據庫之間通過建立數據庫鏈接實現了邏輯上的一體化。首先在GIS數據庫中建立一個用于專門存放實時數據的數據表，并通過建立唯一索引使其與其他數據表相關聯；當供水管網監測系統采集到實時數據，供水管網監測系統實時數據庫將新的數據復制到GIS系統數據庫的數據表中；最后，GIS系統對從供水管網監測系統中獲取的數據進行分析管理，并加以顯示。圖1為供水管網GIS中集成供水管網監測系統體系結構圖。

結語

基于供水管網監測系統和GIS技術的供水管網系統實現供水管網GIS的靜態數據和供水管網監測系統的動態數據融合，最大限度提高水業公司的管理水平和工作效率，能夠增加供水安全性，具有良好的應用前景。

參考文獻

[1]王勇．基于ArcGIS的供水管網地理信息系統的研究與實現[D]．長江大學，2012．

中圖分類號：TP315

文獻標識碼：A