面向通信管网监控的GIS技术应用

卢彬源

摘 要：本文以基于GIS的通信管网监控管理系统设计为研究对象，分析了设计方案及原则，给出了系统结构的设计思路和方法，探讨了监控管理的模块设计，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：GIS 通信 管网 监控管理系统

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0044-02

随着通信行业的日益发展，通信业务的不断扩大，通信管网设施中的管道、人井、气嘴等设备的数量规模也日益增加，设备型号和管网资源的拓扑结构呈现出多样性和复杂性，这使得通信部门对管网资源的管理和监控的难度增加。然而，随着经济的发展和时代的进步，用户对服务质量的要求越来越高，通信企业也面临着如何减少设备故障，提高服务质量，提高企业经济效率的挑战。因此，加强和提高通信管网资源的管理监控自动化水平是通信部门迫切需要解决的问题。

通信管网资源设施的分布和地理位置密切相关，可以采用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术作为通信企业的管理监控平台，利用地理空间拓扑将分布范围广泛的管线设施和地理位置有机地结合，通过采集管网资源的实时信息对整个系统进行监控，提高系统的自动化水平和服务质量。

1 设计方案及原则

1.1 系统设计方案

地理信息系统是对地理环境中的有关问题进行分析和研究的手段，它是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统。利用计算机建立地理数据库，将地理环境中的各种要素，包括它们的地理分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储，建立有效的数据管理系统，通过对各个要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足应用和研究的需要，并用图形和数字的方式来表现结果。

通信管网资源与地理空间位置有着密切的关系，本系统充分利用GIS的特点，通过 Visual Basic6.0高级语言嵌入 TopMapActiveX 组件进行二次开发，设计了地理位置信息与管网资源数据有机融合的监控管理综合系统。Visual Basic 能够提供创建图形用户界面（GUI）的方法，可以方便快捷地调用外部控件，具有功能强大的数据库访问特性；TopMap ActiveX地理信息系统开发组件具有完善的地图操作功能。利用成熟的技术和可靠的数据采集硬件设备，以 Windows 2000/NT为网络操作系统，使用 MicroSoft的SQL Server2000作为后台数据库系统，利用ADO技术实现数据库访问，能够满足系统的时实性和可靠性。

1.2 系统设计原则

（1）规范性。在系统设计中制定资源分类、编码等一系列方案，同时把通信行业标准考虑到方案之中，做到系统规范化。

（2）科学性。编码时采用区段码和从属编码结构，利于计算机的直接存贮和数据库的管理，便于系统数据的快速检索和更新。

（3）扩展性。建立一个开放的系统，留有充分的扩充空间，以便对系统扩充或移植。

（4）实时性。能进行动态数据的管理，并保持数据的一致性和实时性要求。

（5）安全性。对用户权限进行分级管理。

2 系统结构

2.1 系统功能结构

管网资源监控管理系统是对通信站辖区内的通信管网资源（如管道、人井等）进行计算机管理和监控，包括管网资源数据录入、查询、修改、统计分析、打印输出、地理图形显示、监控数据采集和故障报警显示等功能。系统的功能结构如图1所示。

2.2 系统网络结构

整个系统主要由GIS工作站、GIS服务器、数据服务器和多通道通信服务器组成，采用客户/服务器结构，各通信站点通过原有的内部10/100M网络访问。其中：GIS工作站负责本地管网数据的维护管理和监控； 多通道数据服务器完成对管网监测数据的采集与通信；GIS 服务器实现对地理属性数据的存储；数据服务器用来存储管网资源数据信息。系统的网络结构如图2所示。

3 监控管理模块设计

3.1 资源数据管理

管网资源数据管理包括管网数据（地理信息数据和线路资源数据）录入、数据查询、数据统计和打印输出等模块。

（1）管网数据录入：管网数据录入模块用于对基础地理信息和线路资源信息进行录入、修改、删除、存储。数据库服务器完成基础图形与数据存储处理等功能；系统管理员有权修改用户权限、增删用户账号。

（2）数据查询/统计：系统根据工作人员的需求对基础地理信息和通信网络信息进行查询；按照给定的统计条件对各通信站的分布位置及覆盖区域、管道分布、缆线、人井等线路信息进行统计分析。

（3）打印输出：将GIS中的数据经过分析、转换处理，以直观的图表形式输出。

3.2 监控数据采集

监控数据采集模块通过传感器完成对管网资源状态数据（压力、温度、水位等模拟量）时实采集与通信，实时监测主要监控点的模拟量是否越限，监控数据判别流程如图3所示。

各通信站点通过监测设备从监测现场采样数据，上报数据经过预处理后输入到系统中，通过与监控标准库的数据进行对比分析来判断管网资源是否发生故障。如果检测判断发生管线受损、模拟量越限时发出报警信息，并对故障位置进行准确定位。如果检测判断没有发生故障，系统不报警，同时继续监测现场数据。

3.3 地理图形/监控报警显示

借助可视化技术，通过图形及其图形变换、声音传递消息等手段，可以实现更为人性化的人机交互。系统的显示包括地理图形显示和监控报警显示两部分。

地理图形显示是建立在对该系统内所有的管网资源实体分类的基础上，一类实体建立一个图层，整个系统是由所有实体相对应的图层叠加而成的。地理图形显示用于电子底图和线路资源符号的显示，具有漫游、无极缩放、分层显示等功能。监控报警显示将实时监控数据和地理图形相结合，在地理图形界面上实时监控网管设备的运行情况。当发生故障时，在GIS 图形界面上用特殊颜色进行标记， 对管网设备故障准确定位显示，并进行声光报警，通知维护人员及时抢修。

4 结语

本文首先探讨了管网资源监测管理系统设计的基本方案、原则，然后对系统的功能、网络架构进行了说明，最后对系统的管理模块进行了设计。总体来说，该系统能充分利用GIS平台，将分布范围广泛的管网设施和地理位置有机地结合，充分发挥GIS的空间定位及可视化的优势，不仅提高了企业的管理水平，而且提升了企业的服务能力。因此，该系统研究具有广阔的应用前景，本文对从事相关工作的专业人员有很好的参考作用。

参考文献

[1] 刘春，姚连璧.车载导航电子地图中道路数据的空间逻辑描述[J].同济大学学报，2008（3）：346-351.

[2] 郑江南.通信GIS的设计与实现[O].浙江大学硕士学位论文，2009.

[3] 严寒冰，刘迎春.基于GIS的城市道路网最短路径算法探讨[J].计算机学报，2010，23（2）：210-215.endprint

摘 要：本文以基于GIS的通信管网监控管理系统设计为研究对象，分析了设计方案及原则，给出了系统结构的设计思路和方法，探讨了监控管理的模块设计，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：GIS 通信 管网 监控管理系统

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0044-02

随着通信行业的日益发展，通信业务的不断扩大，通信管网设施中的管道、人井、气嘴等设备的数量规模也日益增加，设备型号和管网资源的拓扑结构呈现出多样性和复杂性，这使得通信部门对管网资源的管理和监控的难度增加。然而，随着经济的发展和时代的进步，用户对服务质量的要求越来越高，通信企业也面临着如何减少设备故障，提高服务质量，提高企业经济效率的挑战。因此，加强和提高通信管网资源的管理监控自动化水平是通信部门迫切需要解决的问题。

通信管网资源设施的分布和地理位置密切相关，可以采用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术作为通信企业的管理监控平台，利用地理空间拓扑将分布范围广泛的管线设施和地理位置有机地结合，通过采集管网资源的实时信息对整个系统进行监控，提高系统的自动化水平和服务质量。

1 设计方案及原则

1.1 系统设计方案

地理信息系统是对地理环境中的有关问题进行分析和研究的手段，它是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统。利用计算机建立地理数据库，将地理环境中的各种要素，包括它们的地理分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储，建立有效的数据管理系统，通过对各个要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足应用和研究的需要，并用图形和数字的方式来表现结果。

通信管网资源与地理空间位置有着密切的关系，本系统充分利用GIS的特点，通过 Visual Basic6.0高级语言嵌入 TopMapActiveX 组件进行二次开发，设计了地理位置信息与管网资源数据有机融合的监控管理综合系统。Visual Basic 能够提供创建图形用户界面（GUI）的方法，可以方便快捷地调用外部控件，具有功能强大的数据库访问特性；TopMap ActiveX地理信息系统开发组件具有完善的地图操作功能。利用成熟的技术和可靠的数据采集硬件设备，以 Windows 2000/NT为网络操作系统，使用 MicroSoft的SQL Server2000作为后台数据库系统，利用ADO技术实现数据库访问，能够满足系统的时实性和可靠性。

1.2 系统设计原则

（1）规范性。在系统设计中制定资源分类、编码等一系列方案，同时把通信行业标准考虑到方案之中，做到系统规范化。

（2）科学性。编码时采用区段码和从属编码结构，利于计算机的直接存贮和数据库的管理，便于系统数据的快速检索和更新。

（3）扩展性。建立一个开放的系统，留有充分的扩充空间，以便对系统扩充或移植。

（4）实时性。能进行动态数据的管理，并保持数据的一致性和实时性要求。

（5）安全性。对用户权限进行分级管理。

2 系统结构

2.1 系统功能结构

管网资源监控管理系统是对通信站辖区内的通信管网资源（如管道、人井等）进行计算机管理和监控，包括管网资源数据录入、查询、修改、统计分析、打印输出、地理图形显示、监控数据采集和故障报警显示等功能。系统的功能结构如图1所示。

2.2 系统网络结构

整个系统主要由GIS工作站、GIS服务器、数据服务器和多通道通信服务器组成，采用客户/服务器结构，各通信站点通过原有的内部10/100M网络访问。其中：GIS工作站负责本地管网数据的维护管理和监控； 多通道数据服务器完成对管网监测数据的采集与通信；GIS 服务器实现对地理属性数据的存储；数据服务器用来存储管网资源数据信息。系统的网络结构如图2所示。

3 监控管理模块设计

3.1 资源数据管理

管网资源数据管理包括管网数据（地理信息数据和线路资源数据）录入、数据查询、数据统计和打印输出等模块。

（1）管网数据录入：管网数据录入模块用于对基础地理信息和线路资源信息进行录入、修改、删除、存储。数据库服务器完成基础图形与数据存储处理等功能；系统管理员有权修改用户权限、增删用户账号。

（2）数据查询/统计：系统根据工作人员的需求对基础地理信息和通信网络信息进行查询；按照给定的统计条件对各通信站的分布位置及覆盖区域、管道分布、缆线、人井等线路信息进行统计分析。

（3）打印输出：将GIS中的数据经过分析、转换处理，以直观的图表形式输出。

3.2 监控数据采集

监控数据采集模块通过传感器完成对管网资源状态数据（压力、温度、水位等模拟量）时实采集与通信，实时监测主要监控点的模拟量是否越限，监控数据判别流程如图3所示。

各通信站点通过监测设备从监测现场采样数据，上报数据经过预处理后输入到系统中，通过与监控标准库的数据进行对比分析来判断管网资源是否发生故障。如果检测判断发生管线受损、模拟量越限时发出报警信息，并对故障位置进行准确定位。如果检测判断没有发生故障，系统不报警，同时继续监测现场数据。

3.3 地理图形/监控报警显示

借助可视化技术，通过图形及其图形变换、声音传递消息等手段，可以实现更为人性化的人机交互。系统的显示包括地理图形显示和监控报警显示两部分。

地理图形显示是建立在对该系统内所有的管网资源实体分类的基础上，一类实体建立一个图层，整个系统是由所有实体相对应的图层叠加而成的。地理图形显示用于电子底图和线路资源符号的显示，具有漫游、无极缩放、分层显示等功能。监控报警显示将实时监控数据和地理图形相结合，在地理图形界面上实时监控网管设备的运行情况。当发生故障时，在GIS 图形界面上用特殊颜色进行标记， 对管网设备故障准确定位显示，并进行声光报警，通知维护人员及时抢修。

4 结语

本文首先探讨了管网资源监测管理系统设计的基本方案、原则，然后对系统的功能、网络架构进行了说明，最后对系统的管理模块进行了设计。总体来说，该系统能充分利用GIS平台，将分布范围广泛的管网设施和地理位置有机地结合，充分发挥GIS的空间定位及可视化的优势，不仅提高了企业的管理水平，而且提升了企业的服务能力。因此，该系统研究具有广阔的应用前景，本文对从事相关工作的专业人员有很好的参考作用。

参考文献

[1] 刘春，姚连璧.车载导航电子地图中道路数据的空间逻辑描述[J].同济大学学报，2008（3）：346-351.

[2] 郑江南.通信GIS的设计与实现[O].浙江大学硕士学位论文，2009.

[3] 严寒冰，刘迎春.基于GIS的城市道路网最短路径算法探讨[J].计算机学报，2010，23（2）：210-215.endprint

摘 要：本文以基于GIS的通信管网监控管理系统设计为研究对象，分析了设计方案及原则，给出了系统结构的设计思路和方法，探讨了监控管理的模块设计，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：GIS 通信 管网 监控管理系统

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0044-02

随着通信行业的日益发展，通信业务的不断扩大，通信管网设施中的管道、人井、气嘴等设备的数量规模也日益增加，设备型号和管网资源的拓扑结构呈现出多样性和复杂性，这使得通信部门对管网资源的管理和监控的难度增加。然而，随着经济的发展和时代的进步，用户对服务质量的要求越来越高，通信企业也面临着如何减少设备故障，提高服务质量，提高企业经济效率的挑战。因此，加强和提高通信管网资源的管理监控自动化水平是通信部门迫切需要解决的问题。

通信管网资源设施的分布和地理位置密切相关，可以采用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术作为通信企业的管理监控平台，利用地理空间拓扑将分布范围广泛的管线设施和地理位置有机地结合，通过采集管网资源的实时信息对整个系统进行监控，提高系统的自动化水平和服务质量。

1 设计方案及原则

1.1 系统设计方案

地理信息系统是对地理环境中的有关问题进行分析和研究的手段，它是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统。利用计算机建立地理数据库，将地理环境中的各种要素，包括它们的地理分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储，建立有效的数据管理系统，通过对各个要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足应用和研究的需要，并用图形和数字的方式来表现结果。

通信管网资源与地理空间位置有着密切的关系，本系统充分利用GIS的特点，通过 Visual Basic6.0高级语言嵌入 TopMapActiveX 组件进行二次开发，设计了地理位置信息与管网资源数据有机融合的监控管理综合系统。Visual Basic 能够提供创建图形用户界面（GUI）的方法，可以方便快捷地调用外部控件，具有功能强大的数据库访问特性；TopMap ActiveX地理信息系统开发组件具有完善的地图操作功能。利用成熟的技术和可靠的数据采集硬件设备，以 Windows 2000/NT为网络操作系统，使用 MicroSoft的SQL Server2000作为后台数据库系统，利用ADO技术实现数据库访问，能够满足系统的时实性和可靠性。

1.2 系统设计原则

（1）规范性。在系统设计中制定资源分类、编码等一系列方案，同时把通信行业标准考虑到方案之中，做到系统规范化。

（2）科学性。编码时采用区段码和从属编码结构，利于计算机的直接存贮和数据库的管理，便于系统数据的快速检索和更新。

（3）扩展性。建立一个开放的系统，留有充分的扩充空间，以便对系统扩充或移植。

（4）实时性。能进行动态数据的管理，并保持数据的一致性和实时性要求。

（5）安全性。对用户权限进行分级管理。

2 系统结构

2.1 系统功能结构

管网资源监控管理系统是对通信站辖区内的通信管网资源（如管道、人井等）进行计算机管理和监控，包括管网资源数据录入、查询、修改、统计分析、打印输出、地理图形显示、监控数据采集和故障报警显示等功能。系统的功能结构如图1所示。

2.2 系统网络结构

整个系统主要由GIS工作站、GIS服务器、数据服务器和多通道通信服务器组成，采用客户/服务器结构，各通信站点通过原有的内部10/100M网络访问。其中：GIS工作站负责本地管网数据的维护管理和监控； 多通道数据服务器完成对管网监测数据的采集与通信；GIS 服务器实现对地理属性数据的存储；数据服务器用来存储管网资源数据信息。系统的网络结构如图2所示。

3 监控管理模块设计

3.1 资源数据管理

管网资源数据管理包括管网数据（地理信息数据和线路资源数据）录入、数据查询、数据统计和打印输出等模块。

（1）管网数据录入：管网数据录入模块用于对基础地理信息和线路资源信息进行录入、修改、删除、存储。数据库服务器完成基础图形与数据存储处理等功能；系统管理员有权修改用户权限、增删用户账号。

（2）数据查询/统计：系统根据工作人员的需求对基础地理信息和通信网络信息进行查询；按照给定的统计条件对各通信站的分布位置及覆盖区域、管道分布、缆线、人井等线路信息进行统计分析。

（3）打印输出：将GIS中的数据经过分析、转换处理，以直观的图表形式输出。

3.2 监控数据采集

监控数据采集模块通过传感器完成对管网资源状态数据（压力、温度、水位等模拟量）时实采集与通信，实时监测主要监控点的模拟量是否越限，监控数据判别流程如图3所示。

各通信站点通过监测设备从监测现场采样数据，上报数据经过预处理后输入到系统中，通过与监控标准库的数据进行对比分析来判断管网资源是否发生故障。如果检测判断发生管线受损、模拟量越限时发出报警信息，并对故障位置进行准确定位。如果检测判断没有发生故障，系统不报警，同时继续监测现场数据。

3.3 地理图形/监控报警显示

借助可视化技术，通过图形及其图形变换、声音传递消息等手段，可以实现更为人性化的人机交互。系统的显示包括地理图形显示和监控报警显示两部分。

地理图形显示是建立在对该系统内所有的管网资源实体分类的基础上，一类实体建立一个图层，整个系统是由所有实体相对应的图层叠加而成的。地理图形显示用于电子底图和线路资源符号的显示，具有漫游、无极缩放、分层显示等功能。监控报警显示将实时监控数据和地理图形相结合，在地理图形界面上实时监控网管设备的运行情况。当发生故障时，在GIS 图形界面上用特殊颜色进行标记， 对管网设备故障准确定位显示，并进行声光报警，通知维护人员及时抢修。

4 结语

本文首先探讨了管网资源监测管理系统设计的基本方案、原则，然后对系统的功能、网络架构进行了说明，最后对系统的管理模块进行了设计。总体来说，该系统能充分利用GIS平台，将分布范围广泛的管网设施和地理位置有机地结合，充分发挥GIS的空间定位及可视化的优势，不仅提高了企业的管理水平，而且提升了企业的服务能力。因此，该系统研究具有广阔的应用前景，本文对从事相关工作的专业人员有很好的参考作用。

参考文献

[1] 刘春，姚连璧.车载导航电子地图中道路数据的空间逻辑描述[J].同济大学学报，2008（3）：346-351.

[2] 郑江南.通信GIS的设计与实现[O].浙江大学硕士学位论文，2009.

[3] 严寒冰，刘迎春.基于GIS的城市道路网最短路径算法探讨[J].计算机学报，2010，23（2）：210-215.endprint