四川閬中燃氣管網GIS平臺設計與應用

李舜 王強 楊彬

摘? 要：完善閬中市燃氣管網地理數據，建立燃氣管網地理信息系統（GIS），充分利用GIS實現從門站到用戶的燃氣管網相關資料的統一信息化管理，建設以四川閬中燃氣有限公司運營調度各項核心業務為主線，以空間地理信息等基礎數據為載體的信息化體系，實現管網數據的同步更新，提升針對爆管等安全事故的應對能力，搭建配置以燃氣管網數據為基礎的供氣調度、燃氣管網搶修、應急指揮等信息系統，提高燃氣綜合業務管理的水平。

關鍵詞：地理數據;GIS;安全事故;信息系統

中圖分類號：TU996.7? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）27-0093-03

Abstract： This paper intends to perfect the geographical data of Langzhong gas network， establish the gas network geographic information system （GIS）， make full use of GIS to realize the unified information management of the gas network related information from the gate station to the user， and build an information system with the core business of Sichuan Langzhong Gas Co.， Ltd. as the main line and the basic data such as spatial geographic information as the carrier， so as to realize the synchronous updating of pipe network data， improve the ability to deal with safety accidents such as pipe burst， build and configure gas supply scheduling， gas network emergency repair， emergency command and other information systems based on gas network data， so as to improve the level of gas integrated business management.

Keywords： geographic data; GIS; security incident; information system

引言

四川閬中燃氣有限公司成立于1979年，以經營天然氣為主，建有輸氣管線370公里，市政燃氣管網1360公里。公司老舊管網眾多，由于燃氣管網多埋于地下，且相鄰管線錯綜復雜，導致在進行搶修和決策時不能迅速分析判斷故障點和故障影響范圍。傳統的管理模式和手段已經無法滿足規劃編制、日常監管、安全運營、搶險救災以及燃氣公司“安全用氣，優質服務”的要求。建立城市燃氣管網地理信息系統（GIS），并整合已有的SCADA、客服營銷系統等信息系統，能充分地了解四川閬中燃氣有限公司管網和管網設備的運行情況，及時杜絕安全隱患，方便對管網上的各種設施進行安全管理。

1 GIS概述

GIS是指地理信息系統，是應用計算機技術進行地理空間數據信息的采集、編輯以及存儲，并在計算機上進行顯示。GIS將數據庫和圖形管理系統進行有機結合，將兩者的優勢集于一體。GIS技術最早應用于測繪和資源環境管理等領域，城市規劃以及土地管理等多個領域[1]。早在80年代中期，我國在地下管線系統管理中就應用了GIS技術，從根本上提高了城市地下管網的管理效率，相關部門在進行決策的時候根據數據，有效確保了決策的科學、合理性，在一定程度實現現代化的進程。

相對于城市燃氣管網，建設GIS系統意義重大，相關城市建設部門對其給予了重點關注。由于應用GIS技術能夠將城市燃氣管網的管理模式進行徹底改變，工作人員利用城市燃氣管網GIS數據庫能夠對城市燃氣管網的信息進行全面掌握[2]。再者，工作人員利用GIS能夠更為直觀的了解燃氣管線的鋪設情況;結合GIS技術分析數據的功能，工作人員對關閉某個閥門對整個用戶所造成的影響有一個充分的認識，減少了工作量，從而提高燃氣企業的管理質量。

2 GIS設計

“四川閬中燃氣有限公司燃氣管網地理信息系統（GIS）”的建設將以計算機網絡為基礎，遵照國家有關標準以及規范，遵循先進性、開放性、擴展性、規范性、可靠性和安全性、可持續發展六大建設原則[3]。

2.1 總體框架

四川閬中GIS系統以基礎設施為保障，各類數據庫為核心，信息網絡為紐帶，各項業務為目標，提供安全可靠、方便快捷的服務。總體框架如圖1所示。

2.2 開發環境建立

（1）地理數據。本系統采用閬中市1：500基礎地形圖，使用國家大地2000坐標系，通過綜合運用物探技術、測繪技術、計算機技術來獲得地下管線空間數據，從而建立管線信息數據庫。為了獲取更高精度的地理數據，引入北斗地基增強CORS系統，能夠在現代城市的復雜地理環境下，滿足燃氣管網管理的高精度定位需求。（2）硬件平臺。本系統以閬中天然氣公司已建網絡為核心基礎，完成服務器構架、存儲環境構架、虛擬化構架三個方面，并充分滿足產品性能、可靠性等要求[4]。服務器方面，采用高密度、高集成度，具備強伸縮性及擴展性的虛擬服務器系統，打破傳統系統橫向擴展的問題瓶頸，于此同時，節省空間投資、能源投資，并帶來統一硬件管理模式。虛擬化建設方面，采用先進的底層虛擬化技術，打破資源利用的瓶頸，將各類硬件資源納入各類資源池，帶來資源的統一調度管理、按需供給及高效利用等傳統結構無法比擬的優勢。存儲環境建設方面，基于兩套存儲陣列實現AA（Active-Active）雙活，兩端陣列的雙活LUN數據實時同步，且雙端能夠同時處理應用服務器的I/O讀寫請求，面向服務器提供無差異的AA并行訪問能力。當任何一臺磁盤陣列故障時，業務自動無縫切換到對端存儲訪問，保證業務訪問不中斷。與此同時，通過存儲虛擬化統一建設，為計算資源池提供透明的存儲資源，按需提供存儲能力，實現空間的動態更改。網絡方面，通過兩臺SAN交換機實現服務器與存儲間的光纖網絡連接，保證業務及數據庫的高速冗余鏈路，當任意鏈路故障時冗余鏈路仍然保證業務的連續性。本次硬件平臺配置2臺數據庫服務器、4臺虛擬化服務器、2臺SAN光纖交換機、2臺存儲陣列、1臺防火墻、2臺接入交換機、1臺備份一體機等主要硬件設施。硬件平臺示意圖如圖1所示。

2.3 子系統功能設計

（1）燃氣管網管理系統（C/S）。燃氣管網管理系統是GIS系統的基礎，能夠實時采集并處理數據，通過對燃氣管網的數據展示功能，用戶能夠靈活地查詢并編輯數據。系統還支持專題圖和不同比例尺的繪圖輸出。C/S系統還能夠進行輔助決策分析，由燃氣管網業務相關的分析功能組合而成，對管網設計、爆管后停氣分析、搶險及管線接駁等相關生產業務提供輔助決策[5]。（2）燃氣管網共享發布系統（B/S）。燃氣管網共享發布系統不僅具有基本地圖操作功能，還能為共享用戶提供專題地圖顯示、數據查詢、專業管線圖輸出、SCADA監控顯示、日志管理等功能。其中，SCADA監控顯示功能是系B/S系統與燃氣企業SCADA自動化控制系統進行接口集成，顯示管網門站、輸配站點、調壓測壓點等管網動態運行數據，并呈現站場的工業流程圖，以可視化的形式，實地顯示在電子地圖上，向用戶提供實時、直觀的管網運行信息和空間信息[6]。（3）移動GIS系統（M/S）。移動GIS系統支持主流的終端設備，包括平板電腦、智能手機等設備。系統包括后臺管理端（web）和移動客戶端（app）兩個子系統。移動客戶端的設備通過離線數據包和在線模式進行管網和基礎數據的訪問，實現戶外地形圖、管網圖等查看，管網屬性數據的在線查詢，人員GPS定位，與后臺管理端（web）的信息交互（上傳圖片、接受任務等），管網設施疑問標識等功能。同時，在后臺管理端（web）可以實時監控移動終端所在位置，接收移動端上報的信息[7]。（4）巡檢管理系統。巡檢管理系統（監控端）用于巡檢管理人員對戶外巡檢員巡檢情況的監控、工作安排、工作考核、第三方工地監護等巡檢管理工作。該系統包括監控臺、巡檢工作管理、工地監護管理、巡檢工作報表等功能。（5）其他系統。四川閬中燃氣有限公司燃氣管網地理信息系統（GIS）除上述基本系統的功能外，還設計了隱患管理系統、搶維修管理系統、設備管理系統、車輛監控管理系統、三維站場展示系統、綜合監管門戶系統等系統，任何系統都設計了完備的功能，能夠保證管網的安全運行。

3 GIS的實現

3.1 系統主界面介紹

如圖3所示，系統的主界面分為工具欄（包括管網應用、SCADA信息監控、巡檢管理及系統管理四大版塊）、地圖顯示區（包括全景縮略圖地圖和放大地圖）以及快速編輯欄。

3.2 功能子系統應用

（1）爆管分析。如圖4所示，假設閬中市閬水東路上編號為TR40123的PE管段發生了爆管事故，系統能夠迅速對該管段事故做出事故分析，界面會顯示受影響的管段、閥門及調壓設備。并且可以提取分析結果，方便搶維修部門及時對該管段實施控制。（2）巡檢管理。如圖5所示，進入主界面左上角的巡檢管理版塊，在地圖顯示區會出現管道走向，紅色的是鋼管，藍色的是PE管。在主界面右側的用戶選擇中搜索巡檢人員，右側界面會出現該巡檢人員GPS定位的歷史記錄，就能對戶外巡檢員實施監管，方便工作安排、績效考核。

4 結束語

本系統旨在摸清閬中市燃氣管道的數據模型，不僅為燃氣公司在進行管網管理、決策分析中提供了重要支持，還為以后的相關項目奠定基礎。

通過GIS系統的功能性測試，本系統基本滿足閬中市燃氣管網的管理需求，但及時進行系統的更新能夠確保城市燃氣管網質量不斷提升。

參考文獻：

[1]秦建安，李文錦，吳博，等.基于Arc GIS的輸氣站場管道信息系統開發[J].設備管理與維修，2019（03）：35-37.

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