城市燃气GIS信息化建设思路探究

郑州华润燃气股份有限公司 程 龙

北京灵图软件技术有限公司 赵立东

1.行业背景与建设目标

1.1 行业背景

城市燃气管网是纵横交错的网络，燃气企业通过这种网络将燃气从气源输送到用户，燃气行业关系着千家万户的生活，关系着各行各业的正常运作，其重要性不言自喻。然而，当前城市燃气企业的管网管理信息化程度普遍不高，管线资料通过图纸资料或者CAD等方式进行保存，这种档案式的管理方式导致数据查询、统计与分析速度慢，共享应用不方便。由于缺乏信息化的管理工具，导致事故隐患管理和事故处理能力薄弱。在运营方面也无法掌握燃气管线巡检人员的到位情况、抢修车辆分布及现场管网分布情况等。

地理信息系统是一种十分重要的空间信息系统，它可以实现对相关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。而城市燃气管网的空间分布特征，通过应用GIS技术，可以有效的实现对燃气管线数据的管理和应用。

1.2 GIS信息化建设目标

燃气管网GIS信息化是以燃气管网数据库为核心，通过建立数据更新机制，并集成调度、热线、客服、巡检等信息，为燃气管网的规划、设计、施工、运营、评估提供可靠的依据和服务，提高燃气管网业务管理水平和流转效率。燃气管线GIS信息化建设实现的目标包括：

（1）实现对燃气管线及相关业务数据的集中管理和统一应用；

（2）建立燃气管网数据更新体制；

（3）实现燃气管线运维的信息化管理；

（4）通过GIS综合管理平台的建设，打通相关应用系统的关联。

2.燃气管网GIS信息化解决思路

燃气管网GIS信息化是将管网空间数据和属性数据进行整理并建立关联，形成燃气管网综合数据库，实现对燃气管网数据、基础空间数据及管网业务属性数据的集中管理和统一应用，并通过建立燃气管线数据的动态更新机制，保证管线数据库的现势性。根据不同业务特点和需求，可选择客户端/服务器（C/S）、浏览器/服务器（B/S）、移动设备/服务器（M/S） 三种运行体系结构。

3.燃气管网数据处理建库与更新

燃气企业GIS信息化最核心问题就是数据问题，包括管网数据、城市基础空间数据和业务属性数据等。而燃气GIS系统的生命力在于数据的持续更新。因此燃气管网数据处理建库与更新可以说是GIS系统建设的成败所在。

3.1 燃气管网数据源分析

由于各种原因，目前很多企业是通过设计图、竣工图或者示意图进行管理。十年以前的资料大多为纸质，近十年的资料多为AUTOCAD格式的电子版。针对缺失数据的部分可以通过物探的方式来获取，而对现有的CAD数据可以通过转换的方式来获取。

城市基础空间数据是燃气GIS系统的重要组成部分，燃气管网的分布需要城市基础空间数据作为背景，方可进行精细化管理。

燃气管线的业务属性数据包括设施设备信息、燃气用户信息、历史事故处理、scada历史监测数据以及巡线记录表格等数据。

3.2 管网数据的准备

管网数据准备的步骤包括已有数据的分析梳理、缺失数据的现场采集、数据整理和检查、数据入库等。

已有数据的分析梳理主要是分析现有的有价值的管网空间数据、属性数据。并对有价值的数据可进行整理、转换、入库等。

对缺失的或不准确、不完整的管网数据可通过现场补充采集或核实的方式来获取确认。对于燃气管网及地下设施的测量，主要是测量燃气管网及地下设施的的平面位置、高程和相关属性，可采用高精度的GPS设备和地下管线探测仪结合的方式进行测量。

3.3 燃气管网数据标准

燃气管线数据建库后，需将所有的燃气地理信息按照实际地物点、线、面的空间几何特征、地物的属性以及地物之间的关系等进行分层管理，并建立燃气管网空间要素分层与单元划分标准。同时为了统一规范各个管网图层的属性结构，需制定燃气管网属性结构标准。

除了上面的最基本的标准外，此外还需要制定燃气管线测量及竣工测量技术标准、燃气管线图编绘技术标准、燃气管线元数据标准、燃气管线探测工程监理技术标准等。

3.4 燃气管网数据建库

燃气管网综合数据库是GIS信息系统对外服务的基础。通过收集整理、加工整合燃气各类地理空间信息资源，建立一个统一的燃气管网综合数据库，实现燃气管网数据、基础空间数据及燃气管网业务属性数据的集中管理和统一应用。在进行管网数据处理建库过程中，应依据燃气管网数据标准进行管网数据的图幅拼接、编码分类、分层、属性赋值，质检入库等步骤，实现燃气管网数据的无缝分层管理。

3.5 燃气管网的更新

如果燃气管网GIS系统的数据不进行更新和维护，随着时间的推移，所有的数据将成为过时的数据，系统就会失去它应有的功能和作用，因此必须要建立燃气管网更新机制：

技术范畴方面，燃气管网GIS管理工具中要有管网动态更新模块，实现对竣工测量资料的添加，管网数据的添加、修改、删除、数据监理等，在更新过程中要能建立图形数据和属性数据的同步更新、点线数据间的拓扑关联等。

业务范畴方面，要建立严格的管网动态更新制度，要求相关单位及时提供完整的竣工资料以及日常运营数据，以此作为更新、维护燃气管线数据的重要措施。数据更新由一个部门或科室统一管理，责任落实到职能部门和工作岗位，通过专职维护，确保数据的准确和安全。

4.燃气管网GIS应用系统建设

燃气管网GIS应用系统的建设应构建以管理服务为中心，快速提供真实准确的燃气管网信息，实现管网的动态更新、查询统计、事故应急抢修、管网运营巡检、管网动态监测、三维分析等功能。根据不同业务特点和用户需求，可以选择不同的体系结构，对于简单查询类的用户，可以采用B/S结构；对于管线巡检业务可采用M/S结构；而对于编辑类用户或者综合管理类用户可采用C/S体系结构。虽然体系结构不同，但燃气管线常见的应用功能却是相似的，常见的功能应用如下：

4.1 浏览定位

通过平移、缩放、全图等功能实现对管网图的自由浏览。通过输入地名和道路名称等可以快速定位到相应的地方。

4.2 查询统计

根据图形查询设施的属性信息，也可以根据设施的属性定位设施的空间位置，可以实现对指定范围内管线的埋深、材质、管径、埋设年代等各种属性的快速查询和统计。

4.3 制图打印

实现对管线特征点的标注、管线属性的扯旗标注等，实现管网图廓的定制。同时可以实现指定区域、某条街道范围管线图的打印。

4.4 应急抢修

当城市内某段燃气管线发生爆管事故时，可以在地图上快速搜索到需要关闭的阀门，弹出关阀分析结果，列出需关阀门的基本信息（口径、阀头、关阀圈数、当前状态等）。并能自动生成辅助决策报告，其内容包括故障点位置、管段、影响的阀门及其栓点图、最近的消火栓、影响到的调压箱、楼栋、及相应的用户资料等，为抢修提供快速、准确的辅助决策信息。

4.5 格式转换

利用数据转换功能模块实现不同格式空间数据的准确转换。

4.6 管网分析

管网分析模块是由燃气管网业务相关的分析功能组合而成。管网分析是GIS软件中最重要的的一部分，它直接影响到系统的使用效果，管网分析包含的内容有：断面分析、覆土深度分析、连通性分析、净距分析、缓冲区分析、最短路径分析、燃气泄漏分析等。

4.7 管网巡检

燃气管网巡检管理系统由管理中心端和巡检终端组成。可以为燃气管线、门站、阀门、调压站、储配站等燃气设施的巡检管理工作提供科学的手段，对巡检工作进行综合评估，并自动形成各类统计表，管理者在办公室即可随时了解巡检到位情况。燃气管网移动终端为客户解决业务数据的可视化管理、外业工作人员或车辆的实时监控、外业人员现场信息及时上报、突发事件的有效指挥处理等。

4.8 编辑更新

编辑更新功能供数据编辑人员使用，可将竣工测量数据、外业探测数据通过编辑更新功能导入到数据库中，并可进行拓扑连接检查、字段值重复检查、孤立管点检查等，检查后的数据可以直接成网进入系统。可实现管线空间信息和属性信息的同步录入及管线数据和管点数据的拓扑一致性，支持成批数据的快速录入等。

4.9 集成共享拓展

能够以符合SOA架构的API为企业其他业务系统提供管网地理数据。通过开放的系统接口和服务，与工程管理、管网维修养护、管网巡检、场站管理、SCADA调度、气量管理、营业收费、客户热线、呼叫中心、业务报装等系统实现无缝集成，将海量复杂的燃气系统资产及动态运营信息利用地图实现直观的可视化表达，为燃气企业日常监管、业务运营和领导决策提供综合性信息服务。

4.9.1 SCADA系统集成

GIS系统需要SCADA系统中的监测点的压力数据进行气体流向分析及压力负荷分析等，辅助燃气输配的调度。SCADA系统需读取GIS系统中的城市基础地图及管网图数据，作为其运行的背景。

4.9.2 客户管理系统集成

通过GIS系统和客户管理信息系统集成，GIS系统可以提供客户管理系统在故障（爆管和停气）分析后的影响客户数据。呼叫中心可以快速定位客户的地理位置，提供基于地理信息的后续调度和服务。

4.9.3 与城建档案馆系统的集成

系统会将每次编辑更新的数据进行标示，以数据增量的方式，将更新部分提交给城建档案馆，保证城建档案馆燃气管网数据的同步更新。

4.9.4 水力计算模拟分析

建立水力计算模型，配合SCADA系统的监测计量，实现燃气输配网的模拟分析。提供了空间地理数据插值的算法，完成燃气等压线计算等。

4.9.5 资产管理集成

实现燃气管网设施资产运行状况、资产净值的可视化、形象化的管理，按照工程信息并关联GIS数据库进行统计，在地图上显示各个工程下的不同类别的设备数量，其中管材和阀门数量按照材质和口径等分组统计。