地理信息系统在热力企业的应用

吴健虎

摘要：介绍了地理信息系统（GIS）在集中供热网的勘测、规划、设计、施工、运行、管理、维护、更新中的作用及其组成、功能分析。它使热力公司的管理变成动态的、可持续的优化管理。

关键词：地理信息系统（GIS）；供热管网；优化管理

中图分类号： TU833+.12文献标识码： A 文章编号：

1引论

-城市建设突飞猛进，地形图不断更新。城市集中供热迅速发展，热力企业的管网不断地进行扩容和改造，对热力管网的规划、建设和管理提出了更高的要求。同时，热力企业的市场化，也使得供热企业不断地加强企业管理，提高企业竞争力。而企业的生产运行管理、设施管理是企业管理的重要内容。

热力设施具有时间跨度长、数量大、变化多、覆盖面广、与地理位置密切关联等特性，管理非常复杂。传统的管理模式下，很多数据不完整、不准确。由此造成施工时经常发生意外事故；在运行事故发生时，更是无法提供准确的管线资料，进而造成决策迟缓；以致在地下管线设施管理中，直接和间接的经济损失严重。因此，如何有效地搜集、整理和利用现存的资料已经成为迫切需要解决的问题。GIS(地理信息系统)就是在这种情况下引入热力设施管理应用中的。

在激烈的市场竞争中加强公司生产运行管理，降低成本，提高服务质量和收费率；加强设施管理，提高设施利用率，节约投资，增强企业竞争力。给公司的经营、运行、管理工作提出了新的课题，而地理信息系统则为此提供了最佳解决方案。2 系统的平台及软件选型1963年，加拿大建立了世界上第一个实用的地理信息系统（CGIS）。20世纪80年代GIS走向成熟。近几十年的时间，我国GIS软件发展很快，引用领域不断扩大，相继研发了一些优秀的GIS软件平台，如MapGis、CityStar、GeoStar、SuperMap、ViewGis等，这些国产GIS软件的出现打破了国外GIS软件对我国市场的垄断，开创了用计算机编制地学图件、地理空间信息化管理以及决策支持的新时代。GIS软件的应用和开发，已经深入各个行业领域，促进和带动了相关产业的发展。以SICAD平台为基础开发的地理信息系统适合公用设施企业实现对管网、设施和用户的信息管理。

3 系统功能

热力公司地理信息系统的建设目标是使热力企业通过使用地理信息系统技术，把热力设施的勘测、规划、设计、施工、运作、管理、维护、更新的管理工作变成一个可动态管理、可持续的过程。为此，热力公司热网地理信息系统主要功能模块组成如下：3.1 企业设施数据管理

热力地理信息系统将管理过程中的有关资料全部录入系统。由于热力管网的管理与地理位置有关，所以系统中将城市地形图(包含道路、建筑物等)作为背景图，将热源、站、一级管网、二级管网、及其管网上的阀门等设备叠加显示。同时，对热源、管网、换热站、设备的信息内容以属性信息来显示。设备说明书等图片、技术资料内容作为一个附属文件，加入到系统中。对热源厂、热源站、井室内部设备的详细信息以详图的形式进行处理。

3.2 热力设施录入功能

此系统可以录入企业的管网、设备等设施图形和属性数据。在管网、设备符号的制作过程中，参照了建设部行业标准CJJ/788－97。系统具有距离标注、角度标注等多种标注方式，另外，系统提供了辅助作图工具，规划设计工作完成后，其结果保存到系统中，方便施工和信息的查询，此外，系统可以根据用户的需要，定制不同的图形输出模板。

3.3 热力设施规划功能

传统的供热规划是根据热用户普查情况、区域面积容积率和热化率计算得到热负荷量，决定供热设施的建设规模。在详细的用户规模计算时往往缺乏准确数据，存在一定的盲目性。在热网地理信息系统中，将热用户数据和图形输入系统数据库，利用系统提供的处理工具快捷、准确地计算规模，了解已供热和未供热用户的动态变化情况，完成供热设施的规划、设计、管理工作。保存在系统数据库中，指导供热设施的管理。

3.4 热力设施故障与检修管理系统不仅能存贮管网、设备的基本信息和技术参数信息，还能记录其检修及故障的历史记录，操作人员可以根据需要随时查看和添加故障、检修记录，制定年度检修计划、生成年度故障统计报表。

3.5 固定资产管理功能

供热企业设施、设备种类多、数量大，固定资产的管理难度较大，需要大量的人力物力。通过在热网地理信息系统建立固定资产数据库，完成固定资产的登记、管理工作，有关人员可以对固定资产实现必要的统计、汇总工作。对使用中的设备，显示分布情况，并可以查询到设备的技术档案、按照规定的折旧率进行折旧。

3.6 用户管理功能

根据供热企业管理到户的特征，系统对建筑物的竣工图、用户信息进行详尽描述。报修时，可以查看用户测温记录、是否欠费等状况，对于故障的辅助判断、用户报修、检修起到监督作用。系统开发了与热力公司收费系统的接口，系统可以直接访问收费系统的用户资料。

3.7 运行事故处理

系统能对整个管网进行连通性分析，根据需要开关阀门。传统管理模式下，发生运行事故时，由于无准确的管线资料，造成决策迟缓。地理信息系统的爆管分析功能就能解决这个问题，发生爆管时，只需要用鼠标点击爆管处，系统将自动搜寻有关阀门、入户井、建筑物、管网，进行分析，最后给出关闸方案，并将影响的建筑物、管网以醒目颜色表示、可以将影响的用户信息打印输出。管理人员根据计算机给出的解决方案，快速地定位到爆管的位置，查看爆管处的管线、设备资料，关闭相关阀门。另外，根据相应用户信息，通知相关单位或个人。

3.8 查询与统计功能

根据已经录入数据而进行的查询与统计，快速查询到符合条件的管网、设备等，形成统计报表。

3.9 热源厂管理

热源厂在外网图形上均显示为一个符号，坐标即为热源厂中心位置的实际大地坐标；厂区平面布置图上绘制厂区建筑物、道路网、供热管线、井室、设备等信息，管理人员进行浏览、查询，同时厂区的各种资料，包括厂区图纸、图片、综合管线等可以作为附属文档链接到相应的图形，方便管理。

3.10 系统接口

结合热力企业信息化建设规划，我们不仅开发了与经营收费系统的接口，而且还预留了与生产运行调度指挥系统和供热运行工况分析软件的接口。4 数据的搜集、整理数据是建立地理信息系统的基础，对系统建设的成败起着决定性作用，基础数据准确性和完备性越好，建立在其信息管理系统上的功能就越强大，实用价值就越高。而且数据建设无论就时间还是投资金额上来说都在系统建设中占很大的比重。建立GIS信息系统阶段，数据的整理和录入工作量占70%多的比例。而且由于系统建设的紧迫性，我们在系统设计完成之后，采用了边开发程序、边搜集数据的方法。系统建设过程中主要搜集图纸、整理数据工作如下：1．根据供热规划范围(考虑扩展情况)，我们建立了大地坐标值范围。对数百张1：500地形图进行了扫描、拼接，对城市建筑物、主干路、铁路进行了矢量化。2．管网竣工资料。先搜集一级管网、再搜集二级管网资料；分批分区实施。为了保证主干线的坐标准确性，对主干线标识点的X、Y坐标、管中心标高进行了测量。3．搜集热源厂详细图纸。4．搜集小区建筑竣工图。5．搜集换热站的竣工图纸资料。6．建立设备档案、明细表，并建立相应的编号规则。7．现场施工、设备照片等。5 系统的结构设计、特性指标5.1 系统总体结构设计在系统的总体结构设计上，我们选用了客户机/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)相结合的方式。数据录入与分析系统(DIAS)采用客户机/服务器结构，所有属性和图形数据存贮在服务器上，数字化人员在客户端数字化管网、设备等图形。这种方式既提高了服务器和客户端的处理速度，同时也保证了数据的安全性、共享性。而大多数工作人员使用的互联网数据发布系统(IDPS)使用浏览器/服务器结构，这一方式对客户端的软硬件环境要求不高，而且操作简单、易学。5.2 系统主要性能指标＊ 各项功能满足热力公司的业务规范；＊ 系统操作简单、运行可靠、维护方便；＊ 系统的信息分类资料编码、符号符合国家和部颁标准；

＊ 系统提供各种资料源的转换方案与工具；＊ 系统具有良好的资料开放性，各地理信息系统之间以及与其它应用系统之间提供了接口。6 系统效用与展望

地理信息系统在热力公司热网投入使用后，基本实现了供热管理的设施地理化、图形数字化、运行信息化和管理的科学化。具体如下：1.建立了企业地理信息系统管网图形数据库。基于管网图形数据库的规划、建设和运行变得简单化、合理化、科学化。2.实现图档管理的规范化和网络化。我们方便、快速地查询到所需图形和数据资料。大大提高了资料的利用率和工作效率。3.及时、迅速地发现解决设备故障和缺陷，提高了设备完好率，科学地安排检修及生产运行管理工作，节约了费用。4.实现了运行事故分析的辅助决策。使用系统爆管分析，定位速度快、准确性高，而且能迅速查询到周围的管网、设备信息。大大加快了公司对事故的反映速度，取得显著的经济和社会效益。5.实现了对用户系统、资料方便快捷的查询。发生故障时影响用户的分析功能和用户测温管理功能都大大提高了供热服务质量和收费率，取得了良好的社会和经济效益。

6.如果系统具备了其它公用设施行业(供水、电信、煤气)的管线数据，这就能实现城市综合管网信息的数据共享，在规划、施工时可以查阅其它管线资料，避免管线碰撞和管线挖断等事故。 应用热网地理信息系统，可以建立企业管网图形库，并且基于录入的数据资料作查询统计、固定资产管理、检修管理、运行事故分析等功能。已经能够满足企业执行层、战术层的管理需求。满足战略层的管理需求、建立智能的专家地理信息系统是下一步发展的重点，热力管网地理信息系统下一步建设的目标如下： 开发或引进水力、热力计算软件，通过在地理信息系统中建立的管网模型，直接导入到水力、热力计算，可以模拟计算一次网、二次网、热力站的水力、热力工况，实现热网运行三维模拟分析和智能仿真系统。结合监控系统和地理信息系统，建立运行调度指挥中心系统。

7 参考文献：

1）李清泉、李德仁.三维地理信息系统中的数据结构[J]武汉测绘大学报，1996.(21)。

2）龚健雅,GIS中面向对象的时空数据模型[J]， 测绘学报，1997.(26)。

3）杨必胜、李清泉、梅宝燕，三维城市模型的可视化研究[J]， 测绘学报，2000.(29)。

4）王远清、王松岭、吴正人.地理信息系统在热网管理系统中的应用[J]，煤气与热力，2011.(01)。