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基于GIS的通信管網(wǎng)管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
管網(wǎng)資源監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)充分利用 GIS 平臺(tái)，將分布范圍廣泛的管網(wǎng)設(shè)施和地理位置有機(jī)地結(jié)合，不僅提高了企業(yè)的管理水平，而且提升了企業(yè)的服務(wù)能力。因此，該系統(tǒng)研究具有現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。
1 設(shè)計(jì)方案及原則
1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
地理信息系統(tǒng)是對(duì)地理環(huán)境中的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析和研究的手段，它是一種采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、管理、查詢(xún)檢索、分析、表達(dá)和應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)建立地理數(shù)據(jù)庫(kù)，將地理環(huán)境中的各種要素，包括它們的地理分布狀況和所具有的屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字存儲(chǔ)，建立有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各個(gè)要素的綜合分析，方便快速地獲取信息，滿(mǎn)足應(yīng)用和研究的需要，并用圖形和數(shù)字的方式來(lái)表現(xiàn)結(jié)果。
通信管網(wǎng)資源與地理空間位置有著密切的關(guān)系，本系統(tǒng)充分利用GIS的特點(diǎn)，通過(guò)Visual Basic6.0高級(jí)語(yǔ)言嵌入 TopMapActiveX組件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)了地理位置信息與管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)有機(jī)融合的監(jiān)控管理綜合系統(tǒng)。Visual Basic能夠提供創(chuàng)建圖形用戶(hù)界面(GUI)的方法，可以方便快捷地調(diào)用外部控件，具有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)特性;TopMap ActiveX地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)組件具有完善的地圖操作功能。利用成熟的技術(shù)和可靠的數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備，以 Windows 2000/NT為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，使用MicroSoft的SQL Server2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，利用 ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的時(shí)實(shí)性和可靠性。
1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
(1)規(guī)范性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中制定資源分類(lèi)、編碼等一系列方案，同時(shí)把通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)考慮到方案之中，做到系統(tǒng)規(guī)范化。(2)科學(xué)性。編碼時(shí)采用區(qū)段碼和從屬編碼結(jié)構(gòu)，利于計(jì)算機(jī)的直接存貯和數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速檢索和更新。(3)擴(kuò)展性。建立一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，留有充分的擴(kuò)充空間，以便對(duì)系統(tǒng)擴(kuò)充或移植。(4)實(shí)時(shí)性。能進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的管理，并保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和實(shí)時(shí)性要求。(5)安全性。對(duì)用戶(hù)權(quán)限進(jìn)行分級(jí)管理。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
管網(wǎng)資源監(jiān)控管理系統(tǒng)是對(duì)通信站轄區(qū)內(nèi)的通信管網(wǎng)資源(如管道、人井等)進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理和監(jiān)控，包括管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)錄入、查詢(xún)、修改、統(tǒng)計(jì)分析、打印輸出、地理圖形顯示、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集和故障報(bào)警顯示等功能。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)主要由GIS工作站、GIS服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和多通道通信服務(wù)器組成，采用客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，各通信站點(diǎn)通過(guò)原有的內(nèi)部 10/100 m網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)。其中：GIS工作站負(fù)責(zé)本地管網(wǎng)數(shù)據(jù)的維護(hù)管理和監(jiān)控;多通道數(shù)據(jù)服務(wù)器完成對(duì)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集與通信;GIS 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)地理屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ);數(shù)據(jù)服務(wù)器用來(lái)存儲(chǔ)管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3 監(jiān)控管理模塊設(shè)計(jì)
3.1 資源數(shù)據(jù)管理
管網(wǎng)資源數(shù)據(jù)管理包括管網(wǎng)數(shù)據(jù)(地理信息數(shù)據(jù)和線(xiàn)路資源數(shù)據(jù))錄入、數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和打印輸出等模塊。
(1)管網(wǎng)數(shù)據(jù)錄入
管網(wǎng)數(shù)據(jù)錄入模塊用于對(duì)基礎(chǔ)地理信息和線(xiàn)路資源信息進(jìn)行錄入、修改、刪除、存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器完成基礎(chǔ)圖形與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理等功能;系統(tǒng)管理員有權(quán)修改用戶(hù)權(quán)限、增刪用戶(hù)賬號(hào)。
(2)數(shù)據(jù)查詢(xún)/統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)根據(jù)工作人員的需求對(duì)基礎(chǔ)地理信息和通信網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行查詢(xún);按照給定的統(tǒng)計(jì)條件對(duì)各通信站的分布位置及覆蓋區(qū)域、管道分布、纜線(xiàn)、人井等線(xiàn)路信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
(3)打印輸出
將GIS中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析、轉(zhuǎn)換處理，以直觀(guān)的圖表形式輸出。
3.2 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集
監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集模塊通過(guò)傳感器完成對(duì)管網(wǎng)資源狀態(tài)數(shù)據(jù)(壓力、溫度、水位等模擬量)時(shí)實(shí)采集與通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主要監(jiān)控點(diǎn)的模擬量是否越限，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)判別流程如圖3所示。
各通信站點(diǎn)通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備從監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)，上報(bào)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后輸入到系統(tǒng)中，通過(guò)與監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析來(lái)判斷管網(wǎng)資源是否發(fā)生故障。如果檢測(cè)判斷發(fā)生管線(xiàn)受損、模擬量越限時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，并對(duì)故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。如果檢測(cè)判斷沒(méi)有發(fā)生故障，系統(tǒng)不報(bào)警，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
3.3 地理圖形/監(jiān)控報(bào)警顯示
借助可視化技術(shù)，通過(guò)圖形及其圖形變換、聲音傳遞消息等手段，可以實(shí)現(xiàn)更為人性化的人機(jī)交互。系統(tǒng)的顯示包括地理圖形顯示和監(jiān)控報(bào)警顯示兩部分。
地理圖形顯示是建立在對(duì)該系統(tǒng)內(nèi)所有的管網(wǎng)資源實(shí)體分類(lèi)的基礎(chǔ)上，一類(lèi)實(shí)體建立一個(gè)圖層，整個(gè)系統(tǒng)是由所有實(shí)體相對(duì)應(yīng)的圖層疊加而成的。地理圖形顯示用于電子底圖和線(xiàn)路資源符號(hào)的顯示，具有漫游、無(wú)極縮放、分層顯示等功能。監(jiān)控報(bào)警顯示將實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和地理圖形相結(jié)合，在地理圖形界面上實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)管設(shè)備的運(yùn)行情況。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，在GIS 圖形界面上用特殊顏色進(jìn)行標(biāo)記，對(duì)管網(wǎng)設(shè)備故障準(zhǔn)確定位顯示，并進(jìn)行聲光報(bào)警，通知維護(hù)人員及時(shí)搶修。
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