地下电缆精细化管理系统的研究与实现

魏 永,范海波

地下电缆精细化管理系统的研究与实现

魏 永,范海波

（安徽南瑞继远软件有限公司,230051）

随着城市电缆化率的不断提高，电力企业对地下电缆信息管理的需求变得越来越迫切，地下电缆管理手段已经由传统人工档案管理转向信息化管理系统，本文通过对地下电缆及其管道的信息特点进行了解，从实际管理的业务需求出发，综合运用空间数据时态化技术、CIM电网数据交换技术、三维仿真建模技术，实现地下电缆精细化管理系统，对地下信息化管理提供全方位的信息服务。

地下电缆，数据时态化，管理系统，信息系统

0 引言

随着智慧城市建设步伐的推进，城市地下电缆的应用逐渐普及，对已有地下电缆数据的信息化管理需要越发迫切。地下电缆数据因铺设时间久、资料管理不当等原因造成对资源数据的丢失，且由于数据更新不及时，不能提供详细、正确的数据，造成地下电缆资料管理混乱，无法正确掌握电缆的现状及运行情况，一旦发生事故，不能及时、准确地确定位置，给故障抢修带来了很大困难。本文通过对地下电缆数据精细化管理系统的研究与实现，完成对城市地下电缆各项业务需求的支撑，满足电力企业对地下电缆的高效、智能、精细化的管理要求。

1 数据采集

使用通用的地下电缆采集技术，通过数据标准、数据采集、数据标识、数据加工四个步骤，为地下电缆精细化管理系统提供数据支撑，并在数据采集作业中配套完整的作业标准和各种标准规范。

1.1 采集技术简介

地下电缆虽然所处工况的比较特殊，地质条件复杂且差异较大，并且敷设方式不同、深度不一、试用的材质多样，但是通过大量试验研究和实际勘测，采集人员总结出来各种针对性地下电缆采集方案，现有的地下电缆采集技术主要包括:电磁感应法、探地雷达法、地震法、高密度电阻率法、磁法等等，其中以利用地下管线定位仪为代表的电磁感应法成为地下电缆信息采集最经济、最简便而且普遍使用的采集方式。地下管线定位仪从最开始的单水平线圈结构，逐步发展为双水平线圈、差动水平线圈、多水平线圈结构，并调整了线圈的发射功率，提高了扛干扰的能力，使其能在地下电缆采集中实现高效准确的采集效率。

1.2 制定数据标准

首先根据对精细化管理系统对电缆数据的需求，对地下电缆涉及的所有数据进行分类并进行统一编码和命名规则的制定，包括管沟资源、电缆资源、辅助设备等资源的静态数据、运行数据、监测类数据；第二步，对数据对象进行全面、完整的收集，并编码命名；第三步，对每一个数据的属性信息进行全面、准确的定义，并设计数据属性表，包括（隧道、电缆、电缆井、环网柜、分接箱、电缆接头等约80个数据类型）；第四步，对每一个数据之间的逻辑关联关系进行分析并建设数据逻辑关联关系；第五步，对数据属性之间的逻辑关联关系进行分析并建设属性逻辑关联关系；第六步、设计概念模型、逻辑模型和物理模型。通过数据规划，确保了数据的全面性、规范性、关联性。

1.3 规范采集流程

为了保证地下电缆数据的标准化采集，制定标准的数据采集技术规范，明确现场数据采集的方法和目标。同时，为了确保现场数据采集的准确性和安全性，配套相应的质量/安全规范。

1.4 安装数据标识

为了使采集获得的所有数据今后在管理系统中和现场一一对应，并支持现场应用。所有数据在现场采集点位置都安装具有唯一身份的标识，大至以下几类：硬化地面：比如电缆井、电缆进出关键点、直埋转折点安装数字化地面标识器。 绿化带和田间、野外是安装数字化地面标识桩；电缆中间头、盘余、以及重要和常用设备安装数字化标识；电缆在井里的挂牌、隧道口指示牌等采用普通标识牌。

1.5 数据加工管理

在完成对地下电缆全面、准确采集完成后。需要对数据的准确性，规范性进行验证，可以使用数据加工整理系统，对数字字段完成性，关联性进行检查，并可以根据系统生成的地下电缆走向示意图对地下电缆的走向进行检查。

2 系统实现

基于地下电缆采集得到的数据，充分考虑电力企业地下电缆管理的实际需求，设计并实现地下电缆精细化管理系统，主要实现以下功能如下：主体功能，图形维护，辅助决策，三维展示四个模块。总体架构包括了应用架构，数据架构，技术架构几个方面。

2.1 系统功能实现

主体功能：系统提供规划设计、工程辅助、运维管理、检修管理、有限空间作业管理、运行监测等业务功能实现地下电缆精细化管理。

图形维护功能：展示基于地下电缆采集信息生成的地下电缆图形，管道图形，三维图形，并针对所有的专题提供对图形设备的新增，删除，修改，节点编辑，属性维护，下图为地下专题图编辑页面。

辅助决策：提供地下电缆路径规划分析以及电缆路径分析，根据设定电缆规划路径分析的追踪规则，进行最优资源选择。

数据导入导出工具：根据工具生成电缆井，管道，电缆等设备的台账及设备地理位置信息，通过数据抽取工具，将现有数据统一转换为满足系统“坐标点批量导入”功能所支持的数据格式，进行现有数据批量导入建模。

2.2 应用架构实现

地下电缆精细化管理模块需求范围包括电力公司的规划、检修、监测等各专业的地下管道和电缆应用需求，以及各类管道和电缆的空间资源的图形化查询统计、分析、专题图、运行监测管理、辅助决策等。属地公司及下属单位的需求范应用架构如下图所示：

图二：应用架构示意图

2.3 数据架构实现

地下电缆精细化管理系统的数据按照应用特点分为：基础地理空间数据、图形空间数据、属性数据、拓扑数据、配置数据、接口数据、业务数据及文档数据八种类型。

2.4 技术架构实现

图一：电缆井展开示意图

地下电缆精细化管理系统总体技术架构分为数据层、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层、表现层。数据层是各类数据的物理存储；数据访问层是各类数据提供统一的访问接口；应用逻辑层是在数据访问层的基础之上建立的各类功能组件，实现图形管理的各类功能；应用服务层将应用逻辑组件封装为服务供各类应用调用；表现层是展现给用户的应用系统以及提供给其他业务系统的组件接口包，总体技术架构见图六。

数据层 数据层以关系型数据库为基础，对基础地理数据、电网图形数据、电网拓扑数据、资源属性数据通过数据层进行统一存储管理。

数据访问层 数据访问层提供访问电网数据的接口，应用逻辑组件通过统一的数据访问接口维护存储在数据库和文件中的矢量图形数据、栅格数据、电网拓扑数据和属性数据。

应用逻辑层 应用层构建在通用GIS基础平台之上，作为数据层和表现层之间连接的桥梁，在平台中起着至关重要的作用。它涵盖了图形渲染、图形编辑、电网模型维护、查询定位、统计分析和系统管理等各类功能。

应用服务层 应用服务层提供各类电网空间信息展现和查询分析服务，主要包含图形浏览服务、专题图服务、查询定位服务、电网分析服务、空间分析服务和高级应用服务构件。

表现层 表现层包括（B/S）地下电缆精细化管理系统应用框架、（C/S）地下电缆精细化管理系统应用框架、PDA巡检应用终端、数据交换接口。

3 展望

地下电缆精细化管理管理系统建设目标是对地下电缆采集与信息化管理管理提供全方位的信息服务。通过该系统的支持，能够支撑各个业务系统的地下电缆信息，最终实现高级应用与基础信息系统间的衔接和闭环的业务目标。

地下电缆精细化管理系统的建立，实现了管理创新，改变了传统的工作方法和思维方式，培养了创新思维，促进了管理观念的转变，提高了地下电缆整体管理水平，提高了职工的服务意识和服务质量，体现了企业的社会责任，树立了良好的企业形象。加强地下电缆及其管道的管理及其研究，具有重要的现实意义和深远的历史意义，对企业的全面建设和持续发展必将起到巨大的推动作用。

[1] 钟凯文,彭龙军,李晓军.基于Web GIS的电厂地下设施管理信息系统研制[J].计算机与现代化.2004,(11):92-94.

[2] 冯晋，何冰（成都电业局）.基于GIS 的电力电缆信息管理系统设计与实现[J].国际电力，2004，8(5)：53-55

[3] 马忠海,杨栋,张倩.城市地下管线探测技术研究[J].中国产业.2011,(01):80-81.

[4] 吴思蕴.试论探测技术在城市地下管线中的应用[J].科技资讯.2012,(22):60.

[5] 江徐仙,汤金云.综合物探技术在地下管网探查中的应用[J].人民珠江.2010,(04):21-23.

[6] 马西安.城市地下管线探测技术研究[J].科技资讯.2012,(20):58-59.

[7] 曹震峰,张汉春,葛如冰.城市新型地下管线的探测方法及其应用[J].勘察科学技术.2009,(04):60-62.

魏永.男，1980年出生，工程师。主要研究方向为计算机科学与技术。

范海波.男，1984年出生，工程师。主要研究方向为计算机科学与技。

Research and implementation of underground cables sophisticated management system

Wei Yong,Fan Haibo
（AnHui NARI-Jiyuan software limited company,Hefei,230088,China）

With the increasing rate of urban cables,underground cables for power enterprise information management needs become more urgent,underground cable management means has shifted from the traditional information management system manual file management,the paper through underground cables and pipes to understand the characteristics of the information from the actual management of the business needs,the integrated use of spatial data state of technology,CIM grid data exchange technology,three-dimensional simulation modeling technology,sophisticated management system of underground cables for underground information management provides full azimuth information services.

Underground cables;normalized spatial data management systems;information systems