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管道研究

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基于WebGIS的水工保护数据管理系统的设计与实现

来源:《管道保护》杂志 作者:周永涛 董秦龙 李城 蔡翊 时间:2018-7-21 阅读:

周永涛 董秦龙 中石油北京天然气管道有限公司

李城 蔡翊 西安煤航信息产业有限公司

1. 引言

WebGIS是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项技术。它是基于网络的客户机/ 服务器系统;利用因特网来进行客户端和服务器之间的信息交换,它是一个分布式系统,用户和服务器可以分布在不同的地点和不同的计算机平台上。WebGIS主要作用是进行空间数据发布、空间查询与检索、空间模型服务、Web资源的组织等。随着专业管道公司面对不断变化的因素, 需要对油气管道运行中面临的风险因素进行识别和评价,通过监测、检测、检验等各种方式,获取与专业管理相结合的管道完整性的信息,制定相应的风险控制对策,不断改善识别到的不利影响因素,从而将管道运行的风险水平控制在合理的、可接受的范围内,最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的,为了实现这一目标,与GIS技术的结合就成为了管道完整性发展的必经之路。

基于GIS平台的水工保护数据管理系统,不仅提高了管道数据的利用率,建立了数据可视化平台,同时还为管道完整性管理提供可靠的决策分析依据。

2. 基于Flex的WebGIS开发框架

2.1.富客服端技术

RIA(Rich Internet Application,富互联网) 是一种网络的应用程序,它通过桌面应用程序交互的用户体验与传统Web 应用的部署灵活性相结合,加之声音、视频和实时对话等综合通信技术的结合, RIA 具有了前所未有的网络用户体验。目前出现的几种RIA 客户端开发技术中,以Adobe 公司的Flex 较为成熟,用户直接基于XML 的MXML 来定义丰富的用户界面,并由Flex 服务器翻译成SWF 格式的客户端应用程序,最终在Flash Player 中运行。Flex 技术框架主要有XML 语言、ActionScript 语言、Flex 类库以及Flex 框架模型组成,并提供了三种Flash Player 与服务器端通信方式供用户选择,它们分别基于HttpService,Web Service 和RemoteObject。由于Flex 和Flash 都以ActionScript 作为其核心的编程语言,并被编译成.swf 文件运行在Flash Player 虚拟机上,所以Flex 也继承了Flash 在表示层上的美感,除了视觉上的舒适感之外,还具备方便的矢量图形、动画以及媒体处理接口。在浏览器中,Flash Player 已得到广泛应用,客户端无需下载额外的GIS 插件。

2.2.空间数据引擎ArcSDE

ArcSDE(SDE即Spatial Database Engine, 空间数据库引擎)是ArcGIS与关系数据库之间的GIS通道。它允许用户在多种数据管理系统中管理地理信息,并使所有的ArcGIS应用程序都能够使用这些数据。  ArcSDE是多用户ArcGIS系统的一个关键部件。它为DBMS提供了一个开放的接口,允许ArcGIS在多种数据库平台上管理地理信息。这些平台包括Oracle,Oracle with Spatial/ Locator,Microsoft SQL Server, IBM DB2,和Informix。如果构建的程序需要使用一个可以被大量用户同步访问并编辑的大型数据库, ArcSDE可以提供必要的功能。通过ArcSDE用户构建的GIS应用程序可以在DBMS中轻而易举地管理一个共享的、多用户的空间数据库。

3. 系统总体设计

3.1.总体设计目标和系统总体架构

水工保护数据管理系统的设计与实现的主要目标是水工保护数据的统一管理;水保工程相关的费用信息、评估信息的及时获取和发布;充分发挥信息化在管道附属工程建设中的作用;解决水工保护数据以往混乱无序的管理现状。系统建成后,可以实现对水保数据的实时录入和发布,实现水工保护数据的多角度、多样化的统计与分析。

水工保护数据管理系统采用Flex技术作为表现层,通过BlazeDS框架实现前后台的数据通信,以JBPM工作流引擎为基础实现水工数据的录入审核,通过Oracle和ArcSDE管理属性数据空间数据,系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体框架

3.2.系统数据库设计

为实现水工数据的管理与分析,根据专项分析需求,建立水工保护专项要素表和水工保护现场照片索引表。

3.2.1 水工保护要素类

空间数据是地理信息系统的重要组成部分,在GIS系统中处于核心地位。对本系统来说水工保护数据在系统中以线状地物的形式存储,表结构如表1所示。

表1 高后果区数据管理表

3.2.2 水工保护现场照片索引表

为了直观的展示水保工程的实施情况,水工保护数据管理系统提供了工程照片的查看功能,支持在浏览器中直接打开水工数据对应的现场照片,因此需要在数据库中建立数据照片的索引表。

4. 系统详细设计及功能实现

4.1.水工保护数据审核录入

系统以JBPM引擎为基础实现了水工保护数据的用户录入、主管人员审核以及属性数据生成空间图形的完整工作流程。数据录入、审核、入库的工作流程如图2所示。

图2水工数据审核流程

系统提供在线单条数据录入和离线批量数据录入两种方式,如图3、图4所示。

1) 在线单条数据录入是由用户在GIS系统中填写所属管线、起止桩号、预算费用和结算费用等信息审核后上传至系统中。

2) 离线批量数据录入是用户根据录入模板在本地计算机完成数据填写后上传至系统中。

图3水工数据在线单条上传

图4水工数据离线批量上传

4.2.水工保护数据查询

模块以单位和管网为查询方式,以水保类型、水保材料、竣工日期、桩号位置、春季/汛期水工为查询条件,以表格和统计图为展示形式,快速准确、直观、多角度的展示水工保护工程实施情况,进行多样化的信息统计分析。

水工保护数据查询模块实现了多源化的数据整合与管理、查询水工保护详细信息并支持空间定位至要素所在地图区域,查看遥感航拍影像和水工保护现场照片。为管道完整性管理提供可靠的决策分析依据。图5为水工数据查询结果展示界面。

图5以表格、图表展示查询结果

4.3.水工保护费用趋势分析

该模块以管理单位、管线为分析依据, 展示水工保护费用历年的投入情况,同时统计管线1公里、10公里、50公里、100公里的平均水保工程造价,如图6所示。

图6水工费用趋势分析结果

4.4.水工保护重复段分析

由于人为或自然原因,会造成在管线某一处重复投入修建水保工程。为避免人力、物力、财力等资源的浪费,系统提供了水保点重复段分析功能,能自动分析官道上水工保护工程的重复段,并对历次修建的费用投入信息进行统计分析。图7为水工保护工程重复段示意图。

图7水工保护重复段示意图

5. 总结

本文根据长输油气管道的水工保护数据管理分析的应用需求,采用基于富客户端技术的FlewViewer框架开发水工保护数据管理GIS系统。以管道完整性数据模型为基础将用户提交的水保数据录入至数据库中,并生成水工保护空间图形,建立水保工程现场照片与相应数据之间的关联关系,实现了水工保护数据的规范录入和科学管理。同时开发了水工保护数据查询与分析模块,以表格和统计图的形式快速准确、直观、多角度的展示水工保护数据的空间分布和费用投入情况, 并实现了对历史数据的多样化信息统计与分析,为合理调配资源、科学管理工程实施、避免资源浪费提供了辅助决策信息。◢

参考文献

[1] 张大为.吴新果.周峤.GIS在燃气管网中的应用[J].管道技术与设备 ,2012(2)

[2] 李亚文.长输油气管道辅助设计GIS系统的建立与应用[J].科技风 ,2010(18)

[3] 章贤.基于.Flex的切片地图服务关键技术研究及原型开发[D].上海:华东师范大学,2009.6

[4] 周峤.吴新果.头台油田集油管网地理信息系统开发研究[J].管道技术与设备 ,2013(3)

[5] 刘颖.刘长林.李爱平油气管线的风险评价技术[J].天然气与石油 ,2008(03)

[6] 韩小明.王颖.冯庆善.周利剑.GIS与GPS管道特征定位应用[J].测绘与空间地理信息,2011,34(1)

作者简介:周永涛,男,1980年7月生,工作于中石油北京天然气管道有限公司。主要从事地理信息系统建设、完整性管理及科技管理工作,获中国石油天然气集团公司技术创新奖2项,国家能源局等奖励2 项,编制了行业、企业技术标准15部,获国家发明、实用新型专利5项,发表学术论文10余篇。

《管道保护》2015年第1期(总第20期)

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