基于GIS平臺(tái)的智能化燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)研究

摘 要

一、引言隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,燃?xì)夤芫W(wǎng)迅速延伸,拓?fù)潢P(guān)系越來(lái)越復(fù)雜,燃?xì)夤饬吭絹?lái)越大,同時(shí)城市燃?xì)庥脷饬康牟▌?dòng)也越來(lái)越明顯,因此燃?xì)獾恼{(diào)度指揮工作難度也越來(lái)越大。過(guò)去

一、引言

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,燃?xì)夤芫W(wǎng)迅速延伸,拓?fù)潢P(guān)系越來(lái)越復(fù)雜,燃?xì)夤饬吭絹?lái)越大,同時(shí)城市燃?xì)庥脷饬康牟▌?dòng)也越來(lái)越明顯,因此燃?xì)獾恼{(diào)度指揮工作難度也越來(lái)越大。過(guò)去所采用的GIS(地理信息系統(tǒng))、SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))、GPS(全球定位系統(tǒng))、客服系統(tǒng)及其輔助決策系統(tǒng)等信息化系統(tǒng),在提高管理水平、經(jīng)濟(jì)效益和工作效率上的確起到了一定的作用,但是這些系統(tǒng)由于建立的年代不同,缺乏總體規(guī)劃,沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致各個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立,形成了一個(gè)個(gè)“信息孤島”,而調(diào)度人員在進(jìn)行調(diào)度指揮時(shí)需要同時(shí)用到幾個(gè)系統(tǒng),增加了操作的復(fù)雜性,降低了工作效率。筆者主要針對(duì)這一問(wèn)題通過(guò)對(duì)系統(tǒng)集成進(jìn)行研究,提出采用SOA(面向服務(wù)的體系架構(gòu)),將已有的與燃?xì)庹{(diào)度密切相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行集成并在GIS基礎(chǔ)上進(jìn)行各類信息展示、生產(chǎn)調(diào)度管理和應(yīng)急指揮,以達(dá)到高效、及時(shí)、準(zhǔn)確的智能化調(diào)度的目的。

二、系統(tǒng)集成方式

SCADA能夠?qū)﹂T站、儲(chǔ)配站、調(diào)壓站、流量站等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,并能在發(fā)生異常情況時(shí)自動(dòng)報(bào)警,而當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)調(diào)度人員需要立即知道異常情況發(fā)生的位置。客服系統(tǒng)收到報(bào)修信息時(shí),調(diào)度人員需要快速地知道等待修理的部位。GPS車輛定位系統(tǒng)能夠?qū)ρ矙z車輛和搶修車輛進(jìn)行定位,而在巡檢和搶修的過(guò)程中執(zhí)行人員需要知道車輛的最佳行駛路線。從上述情況可以看出,燃?xì)庹{(diào)度問(wèn)題大部分都與地理位置密切相關(guān)。筆者認(rèn)為應(yīng)把燃?xì)?/span>GIS作為基礎(chǔ)平臺(tái),其他與地理位置密切相關(guān)的調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)SOAGIS平臺(tái)整合,就像一臺(tái)電腦一樣,電腦主板是一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái),內(nèi)存、光驅(qū)、硬盤、顯卡等部件都插在主板上,各部件之間協(xié)同工作,共同構(gòu)成一個(gè)整體。

SOA是一種軟件系統(tǒng)架構(gòu),它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過(guò)其間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。它獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。在SOA的實(shí)施過(guò)程中,需要對(duì)已有的GISGPS、SCADA系統(tǒng)或應(yīng)用封裝成能夠在SOA環(huán)境下運(yùn)行的系統(tǒng),經(jīng)過(guò)封裝的應(yīng)用系統(tǒng)可以在注冊(cè)服務(wù)中心發(fā)布,當(dāng)使用者需要調(diào)用服務(wù)時(shí),通過(guò)服務(wù)注冊(cè)中心來(lái)查找和申請(qǐng)所匹配的服務(wù),根據(jù)獲取的相應(yīng)接口、合作契約以及地址等相關(guān)信息發(fā)起鏈接,然后使用者就可以綁定并去調(diào)用該服務(wù)。

三、智能化調(diào)度系統(tǒng)功能

()燃?xì)?/span>GIS平臺(tái)基礎(chǔ)功能

1.智能化位置查詢。

空間定位是GIS的基本功能,而隨著城區(qū)擴(kuò)大及管網(wǎng)的不斷延伸,燃?xì)庹{(diào)度人員對(duì)智能化空間定位的需求不斷提高。智能化的空間定位不僅能夠通過(guò)坐標(biāo)和燃?xì)廨斉湓O(shè)備的編號(hào)進(jìn)行定位,而且能夠通過(guò)道路的名稱及道路交叉路口的信息進(jìn)行定位,并且能夠通過(guò)構(gòu)造表達(dá)式查出滿足給定條件的要素位置。

2.燃?xì)夤芫W(wǎng)要素信息查詢。

通過(guò)在管網(wǎng)圖上單擊鼠標(biāo)等簡(jiǎn)單操作,能夠以彈出窗口的形式顯示指定燃?xì)夤芫W(wǎng)配件的空間信息和屬性信息,包括位置坐標(biāo)、管徑、材質(zhì)、建設(shè)時(shí)間等信息。

3.空間分析。

剖面分析:為了方便考察多條管線在垂直方向或沿管線方向剖面的空間位置關(guān)系,能夠根據(jù)所選擇的位置自動(dòng)繪制橫剖面或縱剖面。

連通性分析:通過(guò)在管線圖中的管線上任意選擇兩點(diǎn),系統(tǒng)能夠高亮顯示這兩點(diǎn)之間的所有聯(lián)通路徑。

流向分析:可以顯示出管道內(nèi)燃?xì)獾牧飨?,包括單管流向和多管流向,通過(guò)成本計(jì)算設(shè)計(jì)出最優(yōu)輸送流向,并計(jì)算該流向下相關(guān)生產(chǎn)調(diào)度參數(shù)。氣源追蹤:根據(jù)選定的用戶追蹤到上游的供氣站點(diǎn)或閥門;或者根據(jù)設(shè)施的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定選中的燃?xì)夤艿赖臍庠础?/font>

4.區(qū)域統(tǒng)計(jì)。

統(tǒng)計(jì)出整個(gè)燃?xì)夤芫W(wǎng)或是按照在操作屏幕上選定的矩形、圓形、不規(guī)則多邊形等區(qū)域內(nèi)的管線長(zhǎng)度、閘閥個(gè)數(shù)和服務(wù)的戶數(shù)等,并且能夠定制統(tǒng)計(jì)。例如,按照管線的類別分類統(tǒng)計(jì)出燃?xì)夤芫€的長(zhǎng)度。

5.地圖打印。

燃?xì)?/span>GIS本身就屬于AM/FM的范疇,具有強(qiáng)大的自動(dòng)成圖和設(shè)施管理功能。以GIS為平臺(tái)的調(diào)度系統(tǒng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)夤芫€專題地圖的打印。

()實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控智能反映

GIS的平臺(tái)上可以顯示靜態(tài)的地形圖和燃?xì)夤芫W(wǎng)圖,而SCADA能實(shí)時(shí)地顯示燃?xì)廨斉湓O(shè)施的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)等信息,因此兩者功能互補(bǔ)。在系統(tǒng)整合后,能夠?qū)崟r(shí)地將管網(wǎng)設(shè)施運(yùn)行的壓力、溫度及流量在GIS平臺(tái)上同步顯示,并且當(dāng)SCADA發(fā)生報(bào)警時(shí),能自動(dòng)在地圖中定位,既具有GIS的位置直觀性,又具備SCADA的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性,為優(yōu)化調(diào)度提供了全面的參考。將管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)融為一體后,還可以利用GIS數(shù)字高程模型,模擬管網(wǎng)壓力分布狀態(tài),并用二維或三維圖形直觀顯示出來(lái)。

()管線巡檢

巡檢員通過(guò)使用具有GPS模塊的手機(jī)巡檢終端記錄航點(diǎn)和航跡來(lái)保存巡線軌跡。GIS平臺(tái)可以實(shí)時(shí)顯示巡檢員的位置及巡檢軌跡,并能夠了解各個(gè)巡檢人員發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的位置和故障的具體情況等。

()智能應(yīng)急搶修

當(dāng)客服系統(tǒng)收到搶修信息后能夠根據(jù)空間定位信息自動(dòng)在GIS平臺(tái)上進(jìn)行定位并報(bào)警,一方面可以根據(jù)需要生成關(guān)閥方案,如果關(guān)閥失敗能繼續(xù)生成二級(jí)關(guān)閥方案,并生成停氣影響的區(qū)域和影響的戶數(shù),另一方面通過(guò)獲取裝有GPS終端搶險(xiǎn)車的位置然后計(jì)算出到達(dá)搶修地點(diǎn)的最佳車輛和最佳行駛路線,方便調(diào)度中心指揮搶險(xiǎn)車輛迅速到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施搶修,并且對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

()輔助決策

輔助決策功能在GIS平臺(tái)提供燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)備位置和屬性信息,SCADA在提供管網(wǎng)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型,對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的壓力分布進(jìn)行分析和模擬以優(yōu)化儲(chǔ)氣和調(diào)峰;對(duì)燃?xì)庥脩舻挠昧窟M(jìn)行預(yù)測(cè)以制定合理的供氣計(jì)劃;對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的壓力、流量等進(jìn)行分析從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏,減少災(zāi)害事故的發(fā)生和泄漏的損失;對(duì)管網(wǎng)的安全運(yùn)行進(jìn)行評(píng)估以合理制定設(shè)備維修和更新計(jì)劃。

四、結(jié)論

實(shí)踐證明,以GIS為基礎(chǔ)平臺(tái)的多系統(tǒng)整合智能化調(diào)度系統(tǒng)解決了以往各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行所導(dǎo)致的調(diào)度工序繁雜、數(shù)據(jù)共享差及互用性差等問(wèn)題。在提高燃?xì)馍a(chǎn)調(diào)度水平,減輕調(diào)度人員工作量的同時(shí)提升了應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的處理能力和響應(yīng)速度。同時(shí),燃?xì)庹{(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,只有對(duì)系統(tǒng)不斷進(jìn)行完善、對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)及時(shí)更新才能更好地實(shí)現(xiàn)其智能化調(diào)度的價(jià)值。

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(本文作者:馬季林 天津市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司工程師)