电厂地下管线信息管理系统实施方案.docx
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电厂地下管线信息管理系统实施方案
大唐集团XYZ电厂
地下管线信息管理系统实施方案
文件状态：
[]草稿
[√]正式发布
[]正在修改
文件标识：
大唐集团XYZ电厂地下管线信息管理系统-实施方案
当前版本：
1.0
作者：
完成日期：
2010-12
目录
1综述4
1.1项目背景4
1.2项目目标4
1.3读者对象5
1.4术语5
2地下管线探测方案5
2.1普查对象与范围6
2.2地下管线普查技术执行标准6
2.3地下管线探查与测量精度6
2.3.1管线探查精度要求6
2.3.2地下管线点的测量精度6
2.4工作流程7
2.4.1施工前准备工作流程7
2.4.2内外业一体化工作流程8
2.5地下管线探测与调查9
2.5.1管线点外业编号及实地标注方法9
2.5.2地下管线探测方法9
2.5.3地下管线探测技术要求10
2.5.4地下管线调查10
2.6地下管线测量11
2.6.1控制测量11
2.6.2管线点测量11
2.7内业资料整理11
2.8人员与设备组织12
2.8.1人员组织12
2.8.2设备组织12
2.9提交成果资料12
3系统总体设计方案13
3.1设计原则13
3.2系统总体设计13
3.3系统平台设计14
3.3.1操作系统平台14
3.3.2地理信息系统平台14
3.3.3数据库平台15
3.3.4应用服务器平台15
3.3.5系统安全平台16
3.4数据接口16
3.4.1数据转换16
3.4.2坐标数据倒入16
4第一阶段业务功能设计17
4.1电厂地面设施及地下管沟三维建模17
4.2电厂地下管线GIS功能设计17
4.2.1地图管理17
4.2.2地下管网GIS应用19
4.2.3地下管网运行管理21
4.2.4报表管理21
4.2.5查询统计22
4.2.6文档资料22
4.2.7系统管理23
4.3电厂三维信息展示功能24
4.3.1数据组织及管理24
4.3.2人机交互功能24
4.3.3场景维护管理25
5第二阶段业务功能设计25
6第三阶段业务功能设计26
7软、硬件配置26
8项目开发质量管理27
9项目实施计划28
1综述
1.1项目背景
地下管线是电厂的重要基础设施，属于基础设施中的生命线工程。
地下管线现状资料是电厂规划、建设和管理的基础资料，也是地下管线安全运行的保证。
随着大唐集团XYZ电厂建设管理水平的不断提高，地下管网建设也同时迅速发展，在厂区内形成了大规模的、错综复杂的地下管网。
然而地下管线资料不齐全及精度不高，图文表格不统一，很难进行有效的分类统计、检索查询等应用；尤其在管线空间关系上没有有效的管理手段，管理人员无法对客观存在的诸多管线的空间分布、交叉排列等状况获得明确直观的信息。
由于存在管线资料不明确、管线空间分布表述不清楚、缺乏有效的管线信息管理系统等弊端，导致管线设备资产混乱、地下管线日常运行维护困难、事故故障难于及时准确的进行定位等问题，为电厂的发展建设带来不利因素。
因此必须采用先进的计算机软、硬件技术以及网络技术来改变当前的管理状况，使得电厂地下管网的管理步入规范化、自动化、科学化的轨道。
电厂地下管线信息化管理是近年来的发展趋势和研究热点，建立一套以计算机网络为载体，借助地理信息技术（GIS）和3D虚拟现实技术为应用平台的管线信息系统，即电厂地下管线信息管理系统，符合大唐集团XYZ的电厂的现实管理需求和未来发展需要。
它以厂区数字地图、航空影像为背景，实现对电厂管网空间数据的空间分布展现，地下管线及地面景观三维漫游和设施属性数据的管理、查询、统计分析功能，为电厂规划、管理、建设提供技术决策支持。
1.2项目目标
本项目预期通过科学严谨的规划、科学的管理手段、先进的信息化技术、精密的数据采集探测手段，实现管线数据的网络化、信息化管理；搭建功能齐全、技术领先、管理高效信息化管理平台；同时探索正确的管线信息的管理模式，保证信息的及时更新，促进管线信息平台的良性发展，实现远景规划、长期发展的建设目标。
项目建设实施内容包括：
✧厂区地下管线数据探测
通过探测和测量方式建立外高桥电厂地下管网空间数据构建完备的空间数据库，建立完整、准确的地下管网网络图，为管线信息系统提供基础数据。
✧厂区地面设施及地下管线三维模型建立
通过地面设施和地下管线数据，通过3DMAX建立形象逼真的三维模型，作为三维管线信息系统的信息数据源。
✧电厂地下管线信息管理系统搭建
建立以GIS平台、数据库平台、3D虚拟现实技术为基础，三维场景与二维图形互动电厂地下管线信息系统。
1.3读者对象
●大唐集团XYZ电厂信息系统建设人员
●大唐集团XYZ电厂相关领导
●软件开发项目经理
●管线探测工程项目经理
●管线信息系统设计人员
●管线数据探测设计人员
1.4术语
✧GIS：
地理信息系统
✧WebGIS：
基于Web的网络地理信息系统。
✧SuperMapIS：
超图公司出品的通过开放Internet协议发布地图、数据和元数据的GISWeb服务器。
✧SuperMapObject：
超图公司出品的通过多种应用程序接口建立自定义应用程序的嵌入式GIS组件库。
✧网络拓扑（Topology）：
拓扑存储地理对象之间的空间关系，可以通过指定拓扑规则来实现对现实世界的模拟。
✧图例：
地图中各颜色，线形等代表意义的说明图。
✧WebServices：
是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。
✧J2EE（Java2PlatformEnterpriseEdition）：
是开放的、基于标准的平台，用以开发、部署和管理N层结构、面向Web的，以服务器为中心的企业级应用。
✧JDBC：
JavaDatabaseConnectivity（Java数据库连接）。
JDBC是Sun提供的一套数据库编程接口API函数。
用JDBC写的程序能够自动地将SQL语句传送给相应的数据库管理系统。
2地下管线探测方案
本项目的地下管线探测工作从快速高效、缩短建设周期的基本前提出发，将整个厂区分为四至五个区域，避免因工作量、数据量太大，导致开发周期过长，单项费用过高。
在此基础上提出总体探测方案。
2.1普查对象与范围
●普查对象：
自来水、工业用水、消防用水、雨水、污水、电缆（含电力、电信）、零排放管道、氢气管道共八大类管线。
●普查范围：
大唐集团XYZ电厂的主厂房区、升压站区和部分炉后区（经三路、纬六路、B三路、南围墙所围区域），面积约0.22平方公里，该区域为电厂的机组位置，管线繁多复杂，初步估计上述要探查的管线28公里。
2.2地下管线普查技术执行标准
1、中华人民共和国行业标准《城市地下管线探测技术规范》CJJ64—2003J271—2003；
2、中华人民共和国行业标准《城市测量规范》CJJ8—99；
3、中华人民共和国国家标准《1：
5001：
10001：
2000地形图图式》GB/T7929—1995；
4、中华人民共和国国家标准《1：
5001：
10001：
2000地形图数字化规范》GB/T17160—1997；
5、其他《技术规程》等；
2.3地下管线探查与测量精度
2.3.1管线探查精度要求
平面位置限差：
δts:
0.10h：
埋深限差：
δth:
0.15h。
（注：
式中h为地下管线的中心埋深，单位为厘米，当h<100厘米时则以100厘米代入计算。
）
地下管线明显管线点的测量精度；不得大于±5厘米。
2.3.2地下管线点的测量精度
地下管线点的测量精度：
平面位置测量中误差不得大于±5cm（相对于邻近控制点）。
高程测量中误差不得大于±3cm（相对于邻近控制点）。
2.4工作流程
为保证地下管线实地调查、仪器探查、测量与机助成图等工序的充分配合，保障内外业一体化工艺的实施，同时达到有效利用工时，避免重复作业和保证质量等效果，特采用以下工作流程。
2.4.1施工前准备工作流程
2.4.2内外业一体化工作流程
探测
查量
监监
理理
数
据
监
理
2.5地下管线探测与调查
2.5.1管线点外业编号及实地标注方法
2.5.1.1管线点外业编号
管线点（包括直线点、转折点、三通、四通、变径点、变质点、起止点等）及管线附属设施（各种井、接线箱等）外业编号均为探测台组号+管线代码+顺序号。
2.5.1.2实地标注方法
经探查精确定位后的管线点及附属设施，在实地用红油漆做“+”字标记，无法用红油漆做标记的地方用铁钉或木桩做标记，并在附近明显的地方标注其点号。
无法做标记和点号的地方用栓点的方法标明方向和靶距，并画好示意图。
2.5.1.3外业手图的编绘
外业手图的编绘应遵循以下原则：
⑴各管线点号应做到实地、手图、探测记录、测量手簿四统一，管线点号必须是唯一的。
⑵各电缆之间的相对位置必须正确、清楚。
⑶管线的连接关系必须正确、清楚，管线密集地段或连接关系复杂的地段应在图边或图面允许的地方画出放大示意图。
⑷管线及其附属设施必须严格按规定的图例、符号及颜色执行。
⑸各项调查内容必须标注清楚、正确、完全。
⑹严格做好跨图幅连接工作，对相邻图幅存在的问题及时调查修正。
2.5.1.4对探测记录的要求
⑴使用专用的探测记录本或表进行记录
⑵管线名称、管线点名称填写要严格按规定执行，测点性质必须与手图保持一致。
⑶各项记录内容要齐全、正确，格式规范。
⑷涉及电缆规格、深度变化的管线点以及在管线直线段与曲线段节点的管线点在不同线中应按不同的管线点处理。
⑸管线规格、图解点靶距及其它各项调查内容必须记录清楚、正确、完全。
2.5.2地下管线探测方法
对隐蔽地下管线的探测，根据不同的材质，不同的地球物理条件，采用不同的物探方法进行探测。
对导电性能较好的电缆管线采用电磁法探测。
电磁法为本次工程的首选方法。
即采用英国雷迪公司生产的RD系列地下管线探测仪根据管线的敷设状况选择使用被动源的工频法、甚低频法，主动源的直接法、夹钳法、电偶极感应法、磁偶极感应法、示踪法等。
此外，个别地方还可采用机械探测方法以验证其它方法的精度和准确性。
2.5.3地下管线探测技术要求
（一）地下管线探测前，应在测区内已知管线上进行方法试验，确定该种方法技术和仪器的有效性。
（二）必须对投入的探测仪器进行一致性检测，检测内容包括：
水平定位精度、埋深定位精度及各仪器自身的转向差等，一致性检测选在测区内地球物理条件相同的已知管线上，利用不同的电磁方法，不同的激发方式和不同的频率对同一管线点进行测定，以校定每台仪器的误差参数。
一致性测定必须有详细的记录，每天作业后，应检查仪器的电池电压。
（三）地下管线探测应遵循如下原则：
⑴从已知到未知；
⑵从简单到复杂；
⑶优先选用轻便、有效、快捷、成本低的方法；
⑷复杂条件下宜采用多种探测方式方法。
（四）当管线长度超过75m无特征点时，应在其直线段上增设直线点，以控制管线走向。
（五）当管线弯曲时，至少在圆弧起讫点和中点上设置管线点。
当圆弧较大时，应适当增设管线点，以保证能准确表述其弯曲特征，对进墙、进室和自由边处均应设置管线点。
（六）当目标管线邻近有较多平行管线或管线分布情况较复杂时，宜采用直接法、夹钳感应法等直接激发信号的方式进行探测。
（七）管线埋深的测定
⑴直埋电缆埋深为地面至管（缆、块、沟）顶的深度；
⑵所有管线使用仪器测深时，必须首选采用三角法测深，同时采用其它方法进行检验。
三角法测深时应考虑其信号的对称性。
⑶当采用三角法无法确定管线埋深时，可采用内插法、电磁波法或机械的方法求得管线的埋深。
2.5.4地下管线调查
地下管线调查是地下管线探测的一个重要部分，其工作的质量，对整个探测结果及效率都有很大的影响，因此在本次工作中，甲乙双方应密切配合，作好下面各项工作。
2.5.4.1资料的收集与整理
⑴资料分专业收集和整理，分别由各行业负责，乙方配合。
⑵资料的收集尽可能完善、全面。
2.5.4.2资料收集内容
⑴已有的电缆接线图。
⑵所探测电缆的设计图、施工图、竣工图（含变更图等）及技术说明资料。
⑶测区内测量控制点及水准点成果。
2.6地下管线测量
2.6.1控制测量
平面控制和高程控制采用厂区原有坐标系统，以测区内已有的等级控制点为首级控制，在控制点不足的地段加密布设地下管线导线。
利用测绘部门提供的一级导线控制点（不少于6个）的WGS84坐标系和1954年北京坐标系两套坐标，根据最小二乘原理求取两坐标系之间的七个转换参数；利用上述各点高程和GPS实时动态测量模式测得的高程（下称RTK高程）求取两水准面间的倾斜改正参数；将上述所有参数输入双频GPS接收机，利用RTK测量方式直接进行图根点（平面位置和高程）测量。
点位中误差、高程中误差限值分别设定为±5cm和±2cm。
建筑物密集等原因，不适于进行RTK测量的区域，采用导线方式测设图根点。
建筑物密集难以布设附合或闭合导线的，可以布设部分极坐标图根点。
对于不能满足GPS测量的环境采用以下方式进行：
1）特殊地段，可布设支导线，支导线不多于四条边，总长不超过400m，水平角按左右角分别观测，其圆周角闭合差不得大于±40″。
2）高程控制沿管线布设，采用电磁波三角高程，路线起闭于等级水准点或导线点，边数不超过12条，垂直角采用中丝法对向观测一测回，仪器高、觇标高量取至mm。
3）控制测量计算采用平差软件进行平差，单位取至mm。
2.6.2管线点测量
1）管线点应用RTK进行测量，在城区由于建筑物密集等原因无法实现时应用全站仪进行测量。
2）管线点全站仪测量采用极坐标测解析坐标，光电测距三角高程测得地面高程。
在实测困难的地段允许极少量的图解点。
2.7内业资料整理
（1）外业数据分为两大部分，一部分是探测数据，一部分是测量数据。
测量数据经过平差计算、精度分析合格后，可直接导入EXCEL数据表中，做为管线点的空间定位信息。
探测数据包含了管线的性质、状态、空间位置关系及其他特性等一系列综合信息，是用来描述管线及管线点的最基础数据，将外业探测的基础信息录入“探测记录EXCEL表”中。
（2）建立基本数据库
将本工程中所有专业管线的探测、测量数据均建立相应的数据表，存贮于数据库中，然后再根据工程实际和业主方要求建立代码表、分层表、对应关系表等一系列相关表，即完成基础的资料库建立。
（3）数据检核
对各专业数据表中的重点、重线、点性与连通的一致性、线段是否超长等进行检查，提示出错误内容，然后对其逐一验下、修改，使基础数据保证了其准确性、唯一性。
（4）图形、注记处理
分专业对管线数据进行图形处理，生成电厂管线信息系统GIS专用数据格式，并与其属性相关联。
2.8人员与设备组织
2.8.1人员组织
设项目经理1人，物探技术负责1人，测量技术负责1人，探测人员若干，测量台人员若干,公司监理人员1人。
数据处理设技术负责1人，外业数据处理1人，内业数据处理若干。
2.8.2设备组织
✧RD400PXL地下管线探测仪
✧RD400PXL-Ⅱ地下管线探测仪
✧Trimble测量型RTKGPS接收机
✧PENTAX-115全站仪
✧计算机
2.9提交成果资料
①技术设计书3份
②地下电缆普查工作报告3份
③地下管线普查综合成果表、专业成果表
（光盘、文档两种方式）2套
⑥在本工程中使用的所有仪器检验材料1份
⑦增加控制点的观测记录、计算资料及成果
（光盘、文档两种方式）各1份
⑧管线点探测、调查原始资料
（光盘、文档两种方式）各1份
3系统总体设计方案
3.1设计原则
●标准化原则
系统不仅要为今后的扩充应用，设计好接口，而且要充分考虑该平台与电厂现有相关系统之间的接口。
因此，就要求该平台系统充分遵循业界各种流行的计算机标准。
●专业、实用、易用性原则
系统面向电厂生产运行、检修人员设计开发，充分考虑电厂对综合管网运行的需求，进行功能性细化分析，围绕实际工作简化操作步骤，直接为生产运行管理提供辅助决策支持。
●可扩展性原则
系统随着使用的深入，都面临系统功能扩展的问题，比如地下管网向地上管网的扩展、C/S架构向B/S（基于网页浏览器的应用）架构的扩展，因此，在平台设计时更要考虑扩展性问题，在程序接口和数据库结构设计上做长远规划。
●安全性原则
系统的实施要基于管网空间数据的采集和多年积累的设施台帐的融合，系统的运行要确保系统数据信息的安全。
因此不仅要在系统设计时，充分考虑系统的安全性，更要在系统运行时，运用权限和角色等功能确保系统及数据的安全性。
●先进性原则
系统在设计思想、系统架构、采用技术、选用平台上均需要具有一定的先进性、前瞻性，考虑较长时期内业务的增长。
●稳定性原则
系统的稳定性将关系到整个系统能否真正有效运转，并且系统的稳定性将关系到系统中各种信息的安全、有效、完整，因此系统的稳定性对实现系统的各项功能是一个基础保障。
系统提供基于客户/服务器（C/S）2DGIS和3DGIS相结合的构架方式进行建设，同时考虑WEB3DGIS（B/S架构）的扩展。
按照本项目实施范围，我们在这里总体说明项目软件的整体结构以及模型和相关设计规则。
3.2系统总体设计
大唐集团XYZ电厂综合管线信息管理系统的总体设计分三个阶段实现：
第一阶段为基于客户/服务器（C/S）的地下综合管线2DGIS和3DGIS两部分功能；第二阶段为基于InternetExplorer浏览器发布的2DGIS和3DGIS功能；第三阶段将地下综合管网向地上建筑物内的综合管网在空间上进行扩展，同时提供各种生产建设辅助功能，极大的发挥系统的应用效益。
第三阶段的应用由于涉及业务广泛系统数据量将发生较大的增长。
系统在数据库上选择了功能强大的Oracle9i数据库，在操作系统方面选择了Windows2003Server的完美搭配，地理信息平台选择采用性价比优越的SuperMap地理信息系统平台，电厂现状网络及硬件整体设计完全保证了对于软件全部功能和扩展应用的支持，通过定制研发，实现大唐集团XYZ电厂综合管线信息管理系统的具体应用功能。
3.3系统平台设计
3.3.1操作系统平台
根据实际需求和数据量的大小，考虑到系统的高效性、稳定性、可扩展性，同时考虑整个系统的性价比，推荐使用Windows2003Server操作系统作为服务器端平台。
3.3.2地理信息系统平台
从目前的情况来看，可以预期系统将是一个不断发展的系统，随着信息技术的发展，数据将越来越显示出它的重要性。
作为承载数据的GIS平台软件就显得尤其重要。
GIS平台的选择要考虑到以下情况。
✧数据组织
GIS系统的文件格式直接关系到能否支持拓扑关系的存放以及系统对数据访问的速度。
✧空间数据库技术
基于关系数据库和对象关系数据库的空间数据库技术是现今大型GIS应用项目中广泛采用的空间数据管理技术，这一点在大型应用项目的GIS软件选型对比中一直受到高度重视。
✧拓扑关系
在电厂综合管网管理等系统中，拓扑关系方面的功能非常重要。
✧专题地图
专题地图是GIS软件根据属性数据的不同分别给几何对象采用不同风格显示的地图表现形式，是GIS软件数据可视化的重要工具，在多数GIS应用中都有重要意义。
✧数据格式转换
对应用系统来讲，GIS软件数据交换能力决定了该系统的开放性，即能否方便地输入其他来源的数据以及输出相应的数据格式，与其他系统进行数据交换的能力。
✧多源数据集成
多源数据集成，即无需格式转换直接访问多种数据格式的能力，这是GIS应用系统开放能力的另一种体现。
✧二次开发组件
组件式开发方式无疑已经成为当前最主流的GIS应用二次开发方式，比较GIS软件的组件开发能力和灵活性在GIS软件选型中至关重要。
✧可视的制版输出
通过灵活方便排版方式打印输出地图是多数GIS应用系统需要提供的功能。
✧网络功能
包括基于Intranet（局域网）/Internet的应用于开发。
北京超图地理信息技术有限公司是国产GIS平台供应商中的佼佼者，SuperMapGIS是超图公司依托中国科学院的科技优势，立足技术创新，研制的新一代大型地理信息系统平台。
与2005年推出的SuperMapGIS5系列产品是SuperMapGIS产品的最新版本。
SuperMapGIS的二次开发产品是基于COM技术构建的。
基于SuperMapObjects，根据自己的需要进行开发、定制二维GIS功能。
SuperMapObjects支持多种主流开发平台，如VC，VB，JAVA，VS.NET等，同时Web地图发布引擎SuperMapIS支持DotNet和J2EE环境下的应用开发。
结合电厂的需求范围和以上方面的对比，SuperMap比国外其它GIS产品在价格和服务上有明显的优势，故系统推荐使用SuperMapGIS平台。
3.3.3数据库平台
考虑到系统在第二、三阶段后数据量较大，数据库管理系统推荐采用Oracle9i。
Oracle9i数据库先进的特性包括卓越的可扩展性、安全性、完整的Internet应用支持、丰富的第三方解决方案、业界领先的数据仓库解决方案、易于管理和使用、通用的前端访问及稳定可靠性。
Oracle9i数据库能够在各种系统中运行自如，包括从支持移动用户的膝上电脑到拥有兆兆位数据和/或数千用户的大型并行系统。
它是本行业唯一能够为不同规模的系统提供同等功能的数据库。
这使用户能利用一个数据库满足所有规模的应用需求
3.3.4应用服务器平台
应用服务器选择MicrosoftInternetServer（MSIIS）。
IIS能够进行大量的基于Web的事务处理，能够以高效和创新的方式处理业务。
由于提供了更高级别的安全性、性能、可扩展性和可用性，IIS还能够实现与主机进行高效互操作的分布式应用。
这种Web应用服务器解决方案可以帮助实现企业级高性能业务系统的开发、部署和管理。
IIS支持可伸缩的分布式事务处理系统，能够提供更高级别的安全性、可靠性、可用性和数据完整性。
IIS提供了一种可扩展的运行时环境，这一环境可用于基于组件的分布式解决方案的开发和部署，允许网络化的应用对来自不同现有应用或新应用以及后台系统的信息进行使用、调整、存储、转换和分类操作。
IIS能够支持和运行COM、DCOM以及SOAP组件，同时可与企业数据库、事务处理系统和其他应用进行交互，以生成动态的Web内容。
IIS能够创建功能强大的Web站点，这些站点有能力处理高级复杂的应用。
3.3.5系统安全平台
需要建立一套统一的组织机构数据库，并在此基础上实现统一的安全认证和权限管理。
可以对业务应用系统实现统一的、集中的安全管理，避免由于管理的疏漏产生安
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