电力配网三维GIS管理系统20.docx
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电力配网三维GIS管理系统20
电力配网三维GIS管理系统建设草案
泰瑞数创科技（北京）有限公司
1、建设背景4
2、总体设计4
2.1总体目标4
2.2安全设计5
2.2.1、网络安全5
2.2.2、数据安全6
2.2.3、系统安全7
2.3设计原则7
2.3.1统一规划，分步建设7
2.3.2可靠性原则7
2.3.3规范性原则7
2.3.4实用性原则8
2.3.5先进性原则8
2.3.6可扩展性原则8
2.3.7开放性原则8
2.3.8安全性原则8
2.4项目系统建设标准9
2.5系统的总体结构10
2.5.1系统软硬件环境10
2.5.2系统软件结构体系11
2.5.3系统网络拓扑图13
2.6系统的功能结构图14
2.7主要的实现技术15
2.7.1、海量数据生成三地形技术15
3、系统功能17
3.1系统总体功能模块17
3.2主要功能列表18
3.3系统功能详述22
3.3.1三维地图浏览功能22
3.3.2配网管理功能27
3.3.3配网规划功能32
3.3.4业扩报装功能33
3.3.5电力应急34
3.3.6大用户管理37
3.3.7协同办公37
3.3.8系统管理38
4、功能扩展（二期）39
4.1与可靠性系统接口39
4.2巡视和调度管理40
4.3与SCADA系统接口40
4.4与客户营销系统接口40
4.5与监管中心系统接口40
1、建设背景
目前，客户服务中心刚成立不久。
客户中心作为客户用电以及对外服务的窗口部门，需要准确及时的了解电力配网的线路资料及其状态等信息，以便于业扩工作的开展和对客户提供优质的服务。
目前配网资料管理主要以人工方式进行管理，这种管理方式存在以下问题：
1、容易造成资料的不一致：
由于是手工管理，如果生产上有新增、异动、或者仅仅是修改资料，这种信息上的变化很难及时的通知到每个相关人员，如客户中心。
这种情况长时间累积下来的后果就会导致各个部门、各个相关的业务人员所掌握的配网信息的不一致性，从而对开展工作照成影响。
2、信息的无法及时共享：
最新的资料只有通过电子文档或纸质文档进行传递,无法保证信息的及时性、准确性，也不能保证传递到每个相关的部门及人员。
3、不够形象直观：
目前的管理方式很难与地理信息建立直接地物关系，不够直观。
4、查阅、统计不方便：
在手工管理方式下，无论是简单的查询还是复杂的信息统计，都是很繁琐的工作，效率低下。
2、总体设计
2.1总体目标
配网三维GIS系统采用B/S和C/S结合架构，以国际先进的三维地理信息系统平台为基础平台，用关系型数据库进行一体化数据库管理，应用3DGIS技术、计算机信息技术和三维全景建模技术，为配电网络运行管理提供一种基于地理空间的信息共享平台，在此平台上能够有效地将地理信息、电网设备图形信息与设备台帐信息等属性数据有机结合、统一管理；并达到跨系统、跨部门、跨地域的数据共享，为配网的生产管理、运行管理、规划设计、辅助决策提供了有力的支持，从而加快配电网络规划速度、提高设备管理的水平和工作效率，实现配网的信息化、流程化、规范化、精细化管理。
系统的具体目标如下：
1、领导在审批用电方案时，能够直观的在地图上看到实物参考信息，如目前的线路状况、附近的变电站、开关站、分支箱的进出线信息、接线图，周边的建筑物、道路、河流分布情况等。
2、为业扩报装业务办理工作提供依据，业扩人员、客户经理在办理业扩事务时，借助电子地图，能够制定出更合理的供电方案。
3、配网三维GIS系统能提供丰富的参考信息，为配电网络发展规划提供技术支持。
4、客服人员变动频繁，借助配网三维GIS系统，新员工能更快地掌握配网的分布情况，更快、更好的提供客户服务。
5、有配网三维GIS系统作为支撑，配网资料管理更为方便，保证了配网信息管理的准确性、一致性，并能实现共享，能够提供更优质的服务。
6、配网三维GIS系统提供强大的统计查询功能，除提供按设备关键字进行全局搜索外，还提供按地名、建筑物名关键字进行全局搜索，大大提高了工作效率。
2.2安全设计
2.2.1、网络安全
对于内网用户，严格用户访问数据库服务器和web服务器的口令和权限，将用户划分为系统管理员、数据维护用户、查询用户等不同身份，分别赋予不同的网络资源、网络使用权限和不同的安全等级，实现网络集中统一的管理，网络资源安全、充分的利用。
对于外网的数据查询用户，要严格控制用户的访问权限。
另外在数据服务器和WEB服务器之间需要设置防火墙，同时通过网络管理软件，对网络的访问者进行监控。
2.2.2、数据安全
设备数据信息是关系服务安全的重要基础资料，数据安全性尤为重要，系统从硬件配置、网络安全、系统权限的方面保证数据的安全性，提供可靠的数据保护。
按照B2级安全标准建立安全策略，如对不同的数据指定不同的安全级别、对敏感数据进行加密、对每个用户授予特定的安全等级，使最终产品安全级别达到B2级。
现有的操作系统（如UNIX、WindowsServer）和商用数据库都只达到C2级的安全标准，GIS平台在OS和DBMS上建立，要达到B2级安全标准，GIS平台按照B2级安全标准建立安全机制。
但仅仅如此，并不能保证整个GIS系统达到了B2级标准，因为用户可以不经过GIS平台而是直接从OS或DBMS进入系统，访问空间数据。
因此，还采取其它安全措施如采用第三方的数据加密产品、OS安全插槽层代理产品、身份识别产品等，以保证对整个系统的任何访问都经过GIS平台并得到控制，保证整个系统达到B2级的安全标准。
（1）数据备份
系统提供数据备份和恢复工具，用户可以利用该工具定期对数据进行备份，并能够在服务器出现故障的时候，能够将数据进行恢复。
（2）权限控制
系统提供全面的权限管理手段，可以根据用户对不同数据访问需要，设置不同的权限，并严格控制数据的编辑、查询以及分析控制，如国防单位。
（3）磁盘镜像
系统硬件采用两台服务器，实现双机热备份，并采用磁盘镜像，加配磁带机以保证系统的安全。
同时采用配分软件，对网络上的服务器硬盘及磁盘阵列做不同等级的RAID容错，保证服务器系统在任意一个硬盘出现故障时以及任何一台服务器出现故障时系统都可以正常运行
2.2.3、系统安全
信息系统的安全涉及到物理安全、网络安全和数据安全及数据访问控制等。
物理级的安全包括对机房设施和环境、计算机硬件和软件、网络联接方式等采取防范措施；网络级的安全主要是对连网用户远程访问的控制方法，保证不使非法用户入侵系统资源。
数据安全包括数据的安全存放和应急恢复以及数据的分级管理。
2.3设计原则
2.3.1统一规划，分步建设
系统应进行科学规划，根据目前德阳配网现状以及将来的发展情况，以及资金投入情况，项目建设的基础条件情况和建设的难易程度，确定分步建设的内容。
2.3.2可靠性原则
系统必须运行在安全可靠的软件、硬件平台基础上，这是系统可靠运行的前提；在系统的设计和实施中，一方面通过硬件采取措施加强系统的安全性，软件将要充分考虑整个系统的数据信息安全，采用独立的密码口令身份验证。
在此基础上，应用系统要经过严格测试，有较强的容错能力，确保可靠运行。
2.3.3规范性原则
充分参照国际上的规范、标准，支持国内外目前所流行的主流网络体系结构和网络运行系统，采用国际上成熟的模式，借鉴国内其他信息系统建设的成功经验，依据国家和企业信息化建设的相关规范进行系统设计和系统开发。
2.3.4实用性原则
结合实际情况，通过计算机数据挖掘快速准确地获取领导最关心的数据和信息，为领导决策提供准确实用的数据信息。
2.3.5先进性原则
设计思路超前性,适应当今社会全面信息化发展趋势和潮流。
利用当前最新三维软件平台，在可靠性得到保证的情况下，使系统具有国内先进的水平。
先进性具有两方面的含义，一是指构成系统的软硬件配置，二是指系统设计思想、软件开发技术和系统运行管理。
2.3.6可扩展性原则
本系统采用全新的三维GIS设计理念，系统从空间图形数据库到属性数据库以及系统的业务逻辑均可以进行自动扩展，从而保证了系统需求即使发生了很大的变化，系统都可以进行自由扩展。
2.3.7开放性原则
系统客观上要求它必须具有良好的开放性，必须符合相关的工业标准，以充分保障系统与其他应用系统的无缝集成。
2.3.8安全性原则
安全性原则的目的是保障系统的可靠性，系统力求符合国家相关的网络信息发布安全规范，发布的数据应由主管部门确认，同时在网络传输方面确保系统的安全。
同时要安全适度，过分安全会降低系统的访问性能，甚而到于导致系统访问不可能。
为了保证系统及其数据的安全，采用适当的加密防护措施及防火墙技术，对用户进行授权与管理，并考虑信息保密的时效性。
通过严格的安全管理机制和权限控制机制，确保统计信息在计算机网络上使用的安全性、一致性和完整性。
2.4项目系统建设标准
系统在开发过程中，需要严格遵循国家、公安部和北京市颁布的一系列保准规范，确保系统建设符合各个标准的要求。
（1）地理信息系统建设规范
《卫星遥感图像产品质量控制规范》（DZ/T0143—94）
《航空遥感摄影技术规程》（DZ/T0203—99）
《1∶5001∶10001∶2000地形图图式》（GB/T7929—1995）
《1∶5001∶10001∶2000地形图要素分类与代码》（GB/T14804—93）
《1∶50001∶10000地形图图式》（GB/T5791—93）
《1∶5001∶10001∶2000地形图要素分类与代码》（GB/T14804—93）
（2）计算机系统建设规范
《计算机软件开发规范》（GB8566—88）
《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB/T8567）
《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T12504）
《计算机软件配置管理计划规范》（GB／T12505）
《计算机软件测试文件编制规范》（GB9386-88）
2.5系统的总体结构
2.5.1系统软硬件环境
（1）系统硬件环境
在硬件上，系统由信息存储与发布服务端（服务器）、用户操作使用终端（客户端）、以及网络环境三部分组成。
①信息存储与发布服务端（服务器）
本系统在网络上根据网络建制、工作性质与内容、地域位置等因素建立了二级信息服务结构，顶端采用两台或多台服务器，每个服务器提供的信息服务也可以不同。
如数据处理服务器（数据合成软件）主要负责处理影像数据、合成海量数据等，网络发布服务器（网络发布软件）主要用于数据发布等等。
服务器上还可以挂接磁盘阵列。
磁盘阵列用于数据的备份，包括原数据、合成后的三维地形数据、工程文件等等。
②用户操作使用终端（客户端）
用户操作使用终端为普通PC机。
由于系统包括三维地理信息模块，对机器的性能要求相对稍高，建议终端机的CPU主频大于2GHz，内存不小于1GB，最好使用专门的图形处理显卡。
此外本平台为网络系统，要求终端PC机能够连接网络，访问本平台的服务器，以获取平台的各项信息发布、维护等服务。
③网络环境
网络是平台中数据流、信息流运转的“高速公路”，是连接开发与应用的关键纽带；基础网络是空间基础信息数据中心的“血脉”，把各机构的地理空间数据库连接成松耦合系统，物理连接客户端和服务器节点，逻辑连接地理空间数据生产者、管理者和用户系统。
该平台是基于网络环境下的三维GIS资源信息管理平台，所以需要网络来在各级部门之间建立直接的、可靠的、稳定的大容量通信链路。
在网络环境上本平台的开发和运行都可基于各部门现有的网络，充分利用现有资源。
（2）系统软件环境
①操作系统
采用Windows图形视窗操作系统，支持WindowsNT4，Windows2000、WindowsServer2003和WindowsXP。
②数据库系统
构筑数据环境，是平台的“血液”，是为适应多层次、多方位用户需求而设计的，是各种专题信息空间定位的载体，也是相关应用的开发基础。
本系统的数据库能够基于网络环境下进行数据的处理操作，需要处理和维护的数据量将非常巨大，因而只能选择大型数据库系统，如SQLServer系列数据库系统或Oracle系列数据库系统。
③三维地理信息平台
三维地理信息环境是本平台上各个业务子系统的主要操作空间和分析用地理信息数据的主要提供者，三维地理信息的网络发布也是当前GIS的一个学科发展前沿，具有一定的前瞻性。
在选择平台开发使用的三维地理信息开发工具时主要参考的指标在于三维地理信息发布系统在网络上支持发布的数据量的大小、进行海量的三维地理信息发布时的速率和处理效果、以及功能的完整性和可靠性。
④平台开发工具
平台的开发工具要求稳定、可靠、功能强大、支持远程数据库的开发、支持空间开发、特别要求能支撑前面选择的二维和三维开发工具。
本平台则选择MicrosoftVisualStudio.NET作为平台开发工具，选用其中的C#作为开发语言。
2.5.2系统软件结构体系
配网三维GIS系统以B/S的体系结构为主，但系统也具有C/S图形与数据的维护功能。
所有图形和数据信息的发布和远程查询采用B/S方式。
具体系统的软件体系结构示意图如图所示：
2.5.3系统网络拓扑图
Internet/Intranet
数据维护
数据图形发布（WFS）
数据库
Web应用服务器
数据库服务器
图形数据远程查询浏览
图形维护
数据维护
配网三维地理信息系统
2.6系统的功能结构图
采用B/S与C/S的结合架构，系统可以由三层结构组成：
数据层
数据层是配网三维地理空间信息系统的基础层，包括基础数据：
不同分辨率的影像、高程还有矢量等海量数据，利用地形数据融合软件将遥感影象数据和高程数据还有矢量数据融合成三维的场景，生成MPT文件，再以数据流的方式读取经过高效处理压缩的地形文件（MPT），通过生成WFS，WMS服务提供数据服务，从而实现海量数据的网络传输。
功能层
Web3DGIS：
提供用户界面，完成三维数据的展示；
扩展应用：
为其它增值业务提供的良好的扩展接口，可以满足未来的业务扩展的需要。
应用层
通过服务接口和空间数据网络发布服务实现行业应用，实现配网管理数字化。
同时，通过该系统平台的搭建。
也可实现其他各相关系统对接应用。
如电力巡视管理、与配电SCADA系统接口、与客户营销系统接口、监管中心系统接口等
数据层
应用层
逻辑层
地图浏览功能
三维地图浏览
数据库
影象、数字高程模型
配网基础数据
配网专题数据
空间属性信息
数据服务
MPT
WMS
WFS
空间数据库
图层显示控制
热点地区定制
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距离测算
面积测量
模型导入
系统维护
三维信息服务接口
配网管理
配网规划
业扩报装
大用户管理
电力应急
系统管理
协同办公
2.7主要的实现技术
2.7.1、海量数据生成三地形技术
基础数据包括不同分辨率的影像、高程数据。
首先对这些数据进行纠正、图像增强与色彩平衡、数据的拼接镶嵌、多源数据配准与坐标转换、多分辨率数据叠加匹配，然后在进行DEM数据与影像数据三维融合处理，处理成适合“系统”的三维地形数据模式，生成适合“系统”的三维地形数据库。
三维地理信息数据处理属于数据预处理工作，其执行的功能是将多种卫星获取的多种分辨率遥感影像与多种比例尺数字地面高程模型（DEM、DTM、TIN等多种格式高程数据）进行自动融合优化，构建三维地理信息场景。
业务流程如下图所示。
3、系统功能
3.1系统总体功能模块
系统主要由三维浏览、配网管理、配网规划、业扩报修、规划预案管理、大用户管理、网络协同和系统维护等八个模块组成，如下图所示：
三维操作
配网管理
配网规划
业扩报装
方预案制作
大
用户管理
配网三维GIS系统
协同办公
系统维护
3.2主要功能列表
功能模块
功能描述
三维地图操作功能
三维
浏览
放大、缩小
提供基本的三维地形漫游工具，快速进行场景放大、缩小、旋转、飞行等功能，使用户能够在三维场景中实现前后、左右、上下任意角度和方位的旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览，提供旋转飞行、平移运动等多种运动模式。
指北
旋转
滑动浏览
拖动浏览
俯视
平视
全图
三维
量测
测距离
提供基本的地图分析查询工具，可以进行三维地形系统中，空间点的距离、面积、高度、坐标进行查询
测高度
测面积
图层控制
根据自己的需要对三维场景中的图层显示进行控制，可以任意选择要显示的图层。
自定义飞行
用户可以根据自定义或预设两种方式在三维场景中进行路径进行飞行、漫游
配网管理
线路查询
模糊查询
根据用户输入的线路相关信息（包括线路名称、所属单位、电压等级等），系统对要查询的内容进行快速定位，并查询出相应的属性信息。
范围查询
通过框选或者圆选等范围查询方式，对选中范围内的所有要素，按照属性分类显示查询结果。
并可以定位到查询结果。
线路统计
系统可以按照配网线路所属的单位、电压等级进行统计，也可以进行全局统计。
并可以电子文本（如Excel）格式输出
线路图输出
可以实现整体接线图和单线图的输出打印等功能
设备查询
模糊查询
根据用户输入的设备相关信息（包括设备名称、所属单位等），系统选择要查询的内容进行快速定位，并直接飞行到该位置，并且查询出相应的属性信息。
范围查询
通过框选或者圆选等范围查询方式，可以把选中范围内的所有要素，按照不同种类分类显示查询结果。
并可以定位到查询结果。
设备统计
系统可以按照配网设备所属的单位、电压等级等进行统计，也可以进行全局统计。
并可以电子文本（如Excel）格式输出
故障管理
系统可以按照故障发生的时间、区域、线路名称以及故障原因等进行查询统计
电缆管理
对配网中的电缆（地下电缆）进行查询、统计管理
配网规划
线路规划
通过三维配网系统，在真实的三维场景下，对配网线路进行规划，同时为领导的辅助决策进行技术支持
配电所规划
通过三维配网系统，在真实的三维场景下，对配电所以及相关设备进行规划，同时为领导的辅助决策进行技术支持
业扩报装
报装地点查询
对报装（或者报修）的地点进行查询、定位；并且查询出相应的属性信息和现有的供电信息
业扩报装
方案制定
在三维系统中制定并管理供电方案，供电方案信息包括供电方式（供电线路名称、供电点、供电电压、主供电源、备用电源、进线杆号等）、计量方式（总分表关系、变损、线损等）、计费方式（电价、力率标准、计费容量、用电类别等）、配电网络基本信息（线路长度、导线型号、变压器编号、型号、台数、容量、性质、运行状态等）等信息。
并且以电子文本方式进行打印输出
电力应急
应急方预案
制作
在三维配网GIS系统制作电力应急的方预案，对制定好的方预案进行推演，为领导的辅助决策做出支持
应急调度指挥
装载基于PDA/GPS模块的工程车（人员）通过GPSRS与配电三维GIS系统实时通讯，实现工程车以及人员行驶轨迹跟踪和短信调度。
同时为应急调度指挥做技术保障。
大用户管理
大用户管理
对配网中的大用户的位置以及相关属性进行查询管理
网络协同
网络协同
对网络中的计算机可以发起会议，使得与会者可以讨论决策，制定方案。
系统管理
数据维护
对配网中的数据进行维护（数据安全、备份）
权限管理
对系统的用户进行权限管理。
帮助
系统帮助
系统帮助信息
3.3系统功能详述
3.3.1三维地图浏览功能
地图缩放：
通过鼠标滚轮滚动方式或者左下方的工具条来自由缩放三维影像地球，可以从不同的高度来浏览窗口。
并且用户可以通过菜单项,放大和缩小的功能键来实现对地图显示高度的控制.
全球高度城市高度
平移：
通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对影像地球任意方向的平移；
拖动：
通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对影像地球任意方向的拖拽；
旋转：
通过点击旋转按钮，让用户以屏幕中心点为中心，做三百六十度环绕飞行，可从不同的角度查看目标，以便更加全面的查看对象；
指北:
通过点击指北按钮，可以将三维场景调整到上方指向正北方向，便于用户按正确方位查找三维场景对象。
俯视：
通过点击按钮动作，可以俯视地图窗口的中心点所在位置；
平视：
通过点击按钮动作，可以平视地图窗口的中心点所在位置；
全图：
通过点击全图按钮，系统会跳转到系统刚登陆时的初始三维场景状态。
距离测量：
可自由测量任意折线段路径距离，并显示出结果，如：
三维窗口中两个不同灌溉区之间的距离；图中以建筑物间的距离为例。
距离量测功能
面积测量：
可自由测量任意多边形封闭区域内的面积，并显示出结果；
图5-6面积量测界面
高度测量：
垂直距离测量，可以对三维场景中任意一点到指定高度的垂直距离进行计算，并显示出结果。
图5-7高度量测界面
图层显示控制
用户可以根据自己的需要对三维场景中的图层显示进行控制，可以任意选择要显示的图层。
例如当用户想要展示某一水域，而不想让其他的水域显示时，可以通过该功能控制要显示的对象，达到展示的最佳效果。
沿路径飞行
系统中的沿路径飞行可以包括两种功能，一是用户自定义动态路径功能，该功能使用户可以在三维场景中自创建、修改和删除动态路线。
二是查看预定义动态路径功能，该功能可使用户查看系统预定义的动态路径。
用户不能对其进行修改和删除。
动态路径展示应用于配网管理方面，可以使用户自行创建或加载兴趣路径，以动态的方式展示管辖区域内的配网建设情况。
达到既使人一目了然又赏心悦目的三维展示效果。
3.3.2配网管理功能
线路查询定位
根据用户输入的配网线路相关信息（如线路名称、所属单位、电压等级等），在系统中会弹出于所查询内容相关的一系列信息，用户选择自己要查询的信息后，点击此信息。
三维场景会自动跳转到该查询对象上，实现定位查询。
传统的配网管理，都是以简单的纸制或二维平面配网专题图来实现区域定位和查询的，三维地理空间信息系统的提出，可使多用户通过三维平台实现热点区域和对象的定位查询，并提供相应查询信息。
使信息查询更简便，快速。
图中以地域查询为例。
对象的查询定位
框选圈选查询
根据用户在三维场景所选择的范围（范围可用户自绘制也可采用圈选模式），系统可以迅速查询到范围内的所有的矢量要素，并分类显示。
点击用户兴趣对象以后，系统会在三维窗口中定位到该对象所在的位置。
线路统计
系统可以按照配网设备所属的单位、电压等级等进行统计，也可以进行全局统计。
并可以电子文本（如Excel）格式输出。
设备查询
设备统计
系统可以按照配网设备所属的单位、电压等级等进行统计，也可以进行全局统计。
并可以电子文本（如Excel）格式输出。
故障管理
系统可以按照故障发生的时间、区域、线路名称、故障原因等进行查询统计
电缆管理
对配网中的电缆（地下电缆）进行查询、统计管理
3.3.3配网规划功能
配电网络的规划是供电企业的一项重要工作，为了获取最大的经济效益，电网规划既要保证电网安全可靠，又要保证电网经济运行，所以配电网络规划的主要任务是，在可行技术的条件下，为满足负荷发展的需求，制定可行的电网发展方案。
通过三维配网系统，在真实的三维场景下，对配网线路进行规划，同时为领导的辅助决策进行技术支持。
3.3.4业扩报装功
升级会员 