电力GIS公共平台的研究与实现

0 引言

地理信息系统可以通过模型理论将空间实体抽象转化成为一种通用的存储模型，我们就可以利用大型的关系数据库将地理实体，及其各种空间因素，包括它们的地理空间分布状况，拓扑关系以及相应的属性信息进行数字存储。在空间数据的基础上，我们可以利用GIS特有的视觉化效果和空间分析功能，为广大用户提供相应的决策支持、动态模拟、统计分析、检测报警等功能。电力系统中发电厂、输供电线路、变电站、配电所等不同规范的电气设施分布在广阔的地域和空间中，因此输电系统的运行、雷电系统的定位、电力设施的管理、供配电系统的运行和维护、计划检修、故障管理、电网规划、用电变更、电力营销等，都少不了地理信息，GIS为电力企业的现代化管理提供了新的途径和手段。

1 电力GIS公共平台的简单概述

电力行业的各个部门有许多的 GIS应用需求，如生产 MIS的GIS系统、信息系统综合管理的GIS系统、应急指挥的GIS系统等。由于这些GIS系统所采用的基础数据资源、开发技术、部署环境不尽相同，使得GIS系统的资源没有得到充分的利用。随着GIS系统在电力应用中所涉及的范围越来越多，因此迫切需要建设一个标准化的统一的 GIS共享平台来提供相应的图形化的空间应用及分析服务。作为一个电力企业应用的公共平台应具有基础性、共用性、开放性、可维护性和标准化等特征。我们采取以ArcGIS Server为基础，结合基于ArcEngine的C/S架构，为桌面编辑维护系统提供了一套能够满足电力应用的 GIS图形服务，为企业的数据共享和应用共享提供数据目录和API接口信息检索。电力信息系统如应急等系统、GPS导航、ERP、SCADA、调度、Call Center等都可以用REST方式在企业信息总线访问到GIS应用服务。我们按照“统一标准、统筹规划、优化资源、分布实施”的原则，建设基于GIS共享平台的图形数据及应用服务的电力企业信息综合管理平台，为输电工作管理提供图形和数据支持。以空间资源数据为核心，对电子地图资源、存储系统、服务器系统、应用系统进行统一维护部署。通过规范化的典型设计，在基于标准服务的可扩展GIS应用共享平台上、对电力信息的各项系统提供完美的图形化分析应用服务。

2 平台的体系结构

2.1 平台的总体结构

图1 GIS公共平台总体结构图

公共GIS平台的总体建设，针对企业服务总线设计了接口，能够在位置和标示、通信协议等方面按照电力企业的标准进行识别和信息交换。通过企业服务总线减少接口的数量、大小和复杂度；减少风险和成本，提高IT对业务需求变更的响应能力；促进重用，提高数据和业务逻辑的可用性，使应用程序更易于启用服务；支持实时的、动态的、事件驱动的SOA，增强了平台的适应性和延展性。总体结构如图1所示。

2.2 平台的网络结构

平台采取集中式存储的统一数据源，并以服务的方式为其他系统提供信息网的空间地理信息。网络架构如图2所示。

图2 GIS公共平台网络结构图

平台的数据集中保存在信息中心的数据服务器中，为保障系统数据的安全，配置磁盘阵列支持Raid5的操作。WebGIS部署在Web发布服务器上，在企业内网发布GIS应用服务。通过光盘或磁盘备份系统数据服务器中的GIS空间数据、配网工作管理等系统数据，提高了数据的安全性。与互联网之间通过网关及防火墙进行隔离，Web应用服务器能够通过互联网被授权用户访问。

2.3 平台的软件结构

系统采用多层结构，包括核心数据层、系统业务逻辑层、GIS视图表现层。系统安全体系贯穿于各个层之间。数据管理层通过对空间数据库和关系型数据库引擎的管理完成数据的处理、组织、控制、优化；系统业务逻辑层使用多个模块完成对业务数据的查询、统计、分析等操作，具有一定的灵活性和可扩展性；GIS视图表现层基于多种模式，展现数据表现方式，并能够独立运行或嵌入其他应用系统。软件总体结构如图3所示。

图3 GIS公共平台软件总体结构图

数据层也称数据持久层，针对系统数据需要长期保存的特性，该层由生产管理信息数据库以及地理信息空间数据库组成，基于ArcSDE模型，充分体现出复杂的关系型数据之间相互关联、分级管理的特点，同时要充分考虑 GIS数据的空间和海量等特性。

核心管理层负责管理整个平台的安全、服务、数据、接口。是工作在数据层上的底层系统控制模块，它包括，系统数据管理，系统服务管理，系统权限管理，元数据管理以及系统接口管理。

业务逻辑层我们设计成为一种弱耦合的支持可抽取、可替换的“抽屉”式架构。完全分离了业务和功能。因此，业务逻辑层是支持可扩展的架构关键所在。它包括业务流程，生产管理，应急指挥调度，可视化应用，空间分析等。

接口层在整个系统中起到承上启下的作用，通过规范化的标准接口设计，能够将系统的底层数据以及业务逻辑层中提供的数据传递到表现层来，也能够通过接口层中的对外发布接口将其进行公布。接口层中定义三种形式的接口：数据库接口、通讯规约、Web服务接口。

表现层是平台的展示部分，按照其在客户端的安装模式分为客户端安装型，瘦客户端型和富客户端型。

平台的软件架构上我们采用 C/S+B/S模式。C/S结构以ArcObject为基础，提供快速丰富的图形编辑功能。B/S结构采用基于J2EE体系框架+Adobe Flex框架，已浏览器方式提供综合查询统计等功能满足系统更广泛围需求。

图4 B/S系统架构图

3 平台实现的GIS服务

GIS应用公共平台基于Web Service方式，可以通过REST方式进行发布。REST风格的Web开发是将全部资源以URL的方式对外发布，通过添加参数的方式将操作请求发给公共平台。

图5 平台REST示意图

通过GIS平台我们提供多种服务供各个应用系统调用，平台服务包括基本图形服务，空间信息查询服务，最优路径分析服务，变电站一次接线图查询服务，权限控制服务等。

基本图形服务包括图层管理服务和图层显示服务。系统图形显示及处理采用分层技术，将图层分为基本地理信息和专业信息两大部分，利用图形符号管理，根据国家标准或实际需求，对各图层的图形元素进行定制。并将传统的GIS功能以服务的形式集成在GIS公共平台上。

空间信息查询服务包括数据库资料查询，图形数据查询，空间查询，模糊查询等。能够对电力设备，地理图，线路接线图，网格图等提供多种形式的查询，丰富了用户的查询手段。

最优路径分析服务中，平台提供基于WebGIS技术的最优路径分析功能，利用两点间的道路信息，计算出其间的最优路径。此分析功能可用于模拟故障发生、工程抢险、巡视检测的辅助决策。

变电站一次接线图查询服务中，平台通过变电站地址分布功能对变电站在各地市的分布进行查询。在站址分布图层中可以点击相应变电站的位置，进入变电站的一次接线图查询模块，再一次接线图上能够对变电设备进行基本图形操作，也能够对变电站设备台账进行详细查询和统计。

4 结束语

本文针对电力企业中多种应用系统对应的GIS系统，所带来的资源的浪费，和系统间空间信息交互的复杂度，从而给电力企业在资源的调配上造成了重重地障碍这一关键问题上，提出了建立电力GIS公共平台，来解决这一难题。平台按照“SG186”中应用集成总体建设方案的要求针对企业服务总线(Enterprise Service Bus)设计了接口，能够在位置和标识、通信协议等方面按照电力企业的标准进行识别和信息交换。通过企业服务总线减少接口的数量、大小和复杂度；同时减少了电力行业在系统集成中的风险和成本，提高响应业务需求变更的能力；支持通过SOA 动态的、实时的、事件驱动的满足企业的需求。电力GIS公共平台已经在实际的省市电力企业中得到了良好的应用，平台的实用性和稳定性得到了实践的检验。相信这一针对电力行业的公共GIS平台能够对国家的电力空间信息建设做出应有的贡献。