GIS在城区防汛排水泵站智能可视化管理系统中的应用研究

2019-01-23张金城

智能城市 2019年9期

张金城

（天津泰达市政有限公司，天津 300457）

排水泵站（下文简称泵站）是城市防汛排涝系统的重要组成部分，也是城市的重要基础设施。在防止城市发生洪涝灾害方面发挥着不可替代的作用。一个高效的防汛排水泵站能够及时通过管道排出积水，从而保障了城市的健康发展与平稳运转。近些年来，由于我国城市化进程的持续推进，城市化率越来越高，城市规模也越来越大，泵站的建设数量也随之增长。在保障城市免受水害的同时，也逐渐暴露出一些问题，虽然在很多城市的泵站都通过智能管理系统进行管理，但是仍有很多泵站没有运用统一的运行数据分析方法进行泵站的运行数据管理，各个泵站的运行数据记录的格式不一致，造成泵站运营效率较低，运营信息更新滞后，导致泵站难以发挥正常的作用[1]；此外，还有部分泵站的运行时间较长，而它们又承担着重要的排水任务，对这类泵站的管理也需要加强。因此，城区防汛排水泵站的建设与管理应该保持步调一致。如何提高城区防汛排水泵站的智能化水平，已经成为当前市政工程建设领域中的一个研究热点，受到了越来越多专家和学者的重点关注。

1 基于GIS的城区防汛排水泵站智能可视化管理系统

1.1 系统的数据库结构

城区防汛排水泵站在日常运行中会产生种类多样、复杂多变的运行数据。在GIS城区防汛排水泵站可视化管理系统中，其数据库不仅要包括泵站中种类多样的基础运行数据（如泵站的地形图、卫星图像、DEM等），还要包括城市各个泵站的空间与属性的数据[2]。只有对所有数据进行集成化管理，才能实现对泵站的数据可视化显示、查询和分析，并为泵站的规划设计与运行提供全面而详细的数据支撑。

智能可视化管理系统的数据库结构由两部分构成，分别为空间数据库和属性数据库。其中，空间数据库用来储存泵站的空间数据及地质、地形数据；属性数据库用来储存泵站内所有机电设备的基本属性数据和相关参数数据。这种结构的数据库为智能可视化系统的建立提供了一个全面而详细的数据体系，满足了泵站对运行数据进行在线显示、实时查询与管理等多方面的管理需求。在建立数据库的过程中主要依靠现有的泵站GIS数据、Excel数据、CAD数据等，通过不同的数据标准化处理方法，建立泵站运行数据库，从而实现泵站运行数据的智能化、可视化、科学化管理。

数据库是智能可视化系统正常运行的基础，以此为基础，系统平台可根据泵站运行管理的实际需求进一步扩展站名查询、泵站运行设备属性查询、泵站运行状态查询等功能，可进行在线快速检索查询，查询结果以直观地图或图表的方式进行显示。

1.2 泵站GIS数据的标准化及导入/导出

泵站GIS数据的标准化与数据的导入/导出，是实现泵站运行数据智能可视化管理的关键环节。对于不同类型的数据，需要采用不同的标准化方法进行处理，并通过统一的数据接口发送到系统平台。系统可接收Shape-File格式、Excel格式及CAD格式的数据。用户首先需要对不同类型的数据进行标准化，然后建立对应的数据映射关系[3]，在系统平台中即可执行数据的导入，并自动建立泵站设施设备之间的拓扑关系。

1.3 泵站GIS数据的校验与修正

泵站数据的完整性、有效性不仅关系着泵站的正常运行，同时，也关系着泵站运行数据的后期利用。因此，建立一个高效的数据校验机制也是泵站智能可视化系统的重要内容。

系统平台为数据的完整性、有效性与常见的数据错误提供了基本的检查与校验功能。首先，完整性校验功能能够对系统中GIS数据的必填内容进行快速检查，保证了数据的完整性；其次，为了保证数据的有效性，泵站、管线的位置与数值型数据都要在预设的正常范围之内，对于正常范围之外的数据进行自动筛选；最后，系统会根据预设的拓扑规则对泵站与上下游之间的合理性进行自动判断。

2 基于GIS的城区防汛排水泵站智能可视化管理系统的应用策略

GIS泵站智能可视化系统的功能模块主要包括：泵站的属性查询模块、泵站运行消息通知模块、图形显示模块、泵站运行数据下载模块、地图工具模块、后台管理模块。

（1）泵站的属性查询模块：在该模块中，泵站的属性数据能够通过多种方式显示出来。第一，可在地图上显示。操作人员通过鼠标点击地图上的某个标注点，就会出现一个下拉列表，在下拉列表中详细显示该泵站的各种属性数据；第二，可进行列表化显示。操作人员在数据检索栏中输入目标泵站的名称，后台数据库就会将相关泵站数据发送到前端界面进行列表化显示。

（2）泵站运行消息通知模块。泵站在日常运行的过程中，会定时发送或者不定时的发送泵站的各类运行数据。操作人员可在系统的主界面中查看滚动的泵站运行信息通知。

（3）图形显示模块。泵站的运行数据主要以直方图、饼状图等显示方式对泵站的运行数据进行直观而详细的展示，此外，还能够以雷达图的显示方式在多个层次展示不同泵站之间的差异性，以折线图的显示方式直观的展示泵站运行数据的变化趋势，从而更全面地对泵站的各类数据进行解读。

（4）泵站运行数据下载模块。泵站智能可视化管理系统中的各类数据存储在后台数据库中，在进行泵站的维护与管理中，经常需要对数据库中的相关数据进行导出，以方便相关人员进行数据的离线检索与分析。虽然系统拥有数据导入与导出的功能，但是对于一些非专业人士来说还是存在一定的使用难度。因此，在系统平台中加入了数据的下载模块。操作人员可根据需要将相关的泵站运行数据下载到本地，保存格式包括PDF、CSV、Excel等。

（5）地图工具模块。在系统平台的开发过程中，需要将泵站的位置在地图上显示出来，因此，系统平台也拥有与地图相关的一些操作，如地图的缩放、编辑、定位能操作；在地图的使用过程中，经常需要对地图上的距离或者面积进行测量，因此，在地图的操作功能中，还增加了长度测量与面积计算等功能。除此之外，还可以对地图进行截图和保存，可用鼠标选择需要截图的区域并进行保存和下载。

（6）后台管理模块。后台管理模块是本站智能可视化平台的一项基本功能。拥有该权限的人员可通过该模块对泵站的相关运行数据及泵站的员工信息进行管理，并可设置员工的操作权限。