基于配电网设备信息系统的Web GIS技术改进研究

陈耀君，朱群，姚建华，宣建峰，汪铭泉

（国网浙江电力公司嘉兴供电公司，浙江嘉兴314000）

电力信息化

基于配电网设备信息系统的Web GIS技术改进研究

陈耀君，朱群，姚建华，宣建峰，汪铭泉

（国网浙江电力公司嘉兴供电公司，浙江嘉兴314000）

针对目前配电网设备信息系统特点以及生产运营人员的应用需求，开展了基于配电网设备信息系统的Web GIS技术改进研究。在分析电力GIS平台研究应用现状的基础上，针对配电网设备信息系统应用中存在的不足，对电力GIS平台进行二次开发的改进完善，以期提升配电网设备信息管理水平，加快智能电网建设。

Web GIS技术；配电网设备；信息系统；地图API技术

0 引言

随着目前电力工业管理水平的不断提高，电力网络数据量激增，电气拓扑结构日趋复杂，系统动态变化频繁，智能电网与配电自动化建设的大力实施要求配电网设备信息系统具备高效可靠的实时监测能力、准确快速的状态监测分析性能，快速安全的巡视检修策略，以满足对电网“安全、可靠、优质、高效、经济运行”的现代化要求[1]。

基于目前GIS（地理信息系统）能够实现业务数据与空间信息的融合，并结合GIS技术强大的数据组织和空间分析功能，可以看出进一步加强GIS系统在配电网领域取得更有效的应用，可为供电可靠性和电能质量的提高提供更有力保证。电力GIS系统将电力企业的电力设备、输变电网络、电力用户和电力生产管理等核心业务连接形成一体化，如何提高运行管理和监管能力，是摆在配电网工作者面前的又一大挑战[2]。为此，通过不断实践创新，使用互联网新技术加强电网配套建设，加强完善电力GIS系统平台，提高电力管理水平，是大势所趋。

1 电力GIS研究现状

1.1 国内外发展现状

从早期的电力设备图形库与电力信息数据属性库相互分离的单独系统应用到中期的自动制图、设备管理、地理信息系统集成化发展的综合地理信息系统，伴随着空间数据处理技术和GIS技术高速发展，电力GIS已发展到现有的多信息平台系统综合应用[3]。目前发达国家电力企业的电力GIS平台不断发展，从电力设施空间数据模型、智能巡检系统到网络拓扑结构、可视化动态分析乃至电网运营过程中的各类信息，已然使得电力GIS正式成为电力信息管理系统与决策支持平台，这无疑在提升自身竞争力的同时，使得管理水平、服务水平迈向新台阶。因此现代电力GIS应用的目标是通过电力企业相关部门集中管理，精简冗杂部门，提高工作效率；采用精确制图和网络管理电力设备，减少运维成本；完善故障监测机制，以快速反应的应对措施降低电力故障带来的损失；构建数据共享环境，提供开放的接口，实现与其他电力信息管理系统之间的无缝连接[1]。

我国电力GIS发展起步较晚，通过十几年的不断改革创新和总结实践，建立了电力GIS建设新模式，各个电力公司形成了各自相应的规范和标准。其中较为突出的是国家电网公司施行的SG186工程、智能电网建设及“三集五大”建设。在“三集五大”建设的不断推进中，公司信息化建设不断创新和完善，互联网技术的蓬勃发展使得信息化建设推向新高潮，电力GIS的研究和应用也愈发深入。

1.2 存在的不足

在国家电网信息化建设过程中，电力GIS虽可满足大部分电力应用的需求，但某些实际应用领域还是存在一些不足之处：

（1）可视化动态分析能力弱。传统GIS侧重于地图的可视化显示，以及电力设备的空间位置信息，数据信息与图形库分离关联性较差，并将电力设备抽象成点、线、面的方式，分层管理地图图层数据，但对于调度管理人员而言，实时数据及时更新并在图形上表现出来更为实用有效，同时对于决策管理者而言，实现数据的实时显示与监测预警，电力设备之间的拓扑关系也是重要一环。

（2）系统维护成本高。传统GIS采用以C/S（客户端/服务器）模式的桌面系统进行管理，这种配置方式对客户机要求很高，需要专门维护且不能跨平台使用，这会产生很高的运行维护成本。

（3）扩展能力差。传统GIS在新功能开发方面灵活性较差，可扩展性和二次开发能力不足，无法满足二次开发延长生命周期的需要。

（4）巡检效率低。目前巡检受过多人为因素的影响，并且人工录入数据量大，在手工录入过程中容易出错，同时对于工作人员是否巡视到位无法进行有效的管理，巡视质量无法得到控制，线路的安全状况也得不到保证，其跨平台性和平台独立性较弱，在线实时定位显示能力差，制约着智能巡检水平的发展。

2 基于Web GIS技术的改进创新

2.1 地图API技术及二次开发

随着目前计算机技术的不断发展，互联网应用的不断革新为电力工业管理水平提供了大力的技术支持，Web地图服务作为一种基础服务应运而生，目前以Google、百度等传统搜索引擎的产品为主流，Web地图服务为开发者免费提供了一套功能强大、可操作性强的应用接口，满足地图应用开发的需求和二次开发，应用程序编程接口API（Application Programming Interface）可在Web GIS开发中得以使用。

基于地图的二次开发，主要是指调用地图服务商提供的API开发各种基于Web地图服务的应用。在现有电力GIS系统的基础上，通过调用地图服务商提供的开源代码进行API编程。当前主流的地图服务API有Google Map API，51 Map API，MapbarAPI，Virtual Earth API等，开发人员通过向地图服务商申请免费二次开发服务，就可以调用地图服务网站中的数据库信息和现成基本功能（如导航、定位、查找等）。开发人员利用JavaScript的形式将地图嵌入网页中，同时API提供了大量工具并通过各种服务向地图添加内容，简单快速地辅助用户创建自己的地图应用。

图1 地图API技术工作原理

图1 为地图服务API的工作原理图，基于地图API的应用服务器和地图服务器进行地图数据的提供和处理等服务，客户端应用请求可以采取XML的表达方式传递，开发者使用Java Script脚本语言即可调用服务，将地图API提供的服务内容嵌入至自己的网页中[3]。

2.2 B/S与C/S混合架构开发技术

目前基于配电网信息设备系统的客户端开发设计中，研究较多的为以下2种方式：C/S方式（客户机/服务器）和B/S方式（浏览器/服务器）[4]。相比于C/S模型采用的二层网络结构体系，B/S（浏览器/服务器）模型则采用的是三层结构网络体系，它是由浏览器、中间层、服务器组成。在基于Web地图服务的配电网设备信息管理系统开发过程中，为了最大限度满足决策管理者、调度管理人员以及巡检人员的不同需求，同时充分利用客户端资源，缓解网络传输压力，提出采用B/S与C/ S混合架构开发技术，其系统结构如图2所示。

图2 系统总体架构

C/S方式主要使用在桌面客户端用户与数据服务器进行通信，以其较好的交互性和快速数据处理能力实现数据分析维护处理。在处理信息量大、表现形式多样的地理空间数据时需要建立C/ S双层网络结构体系，以浏览器和服务器双层交互来缓解用户数据处理过程中网络传输压力，充分利用客户端资源。网络设计框架如图3所示。

图3 C/S双层网络结构体系

由于客户端维护成本高，基于Web GIS轻量化理念，C/S方式可只应用于数据维护部门和规划科室，普通客户无需配置客户端。

B/S方式主要针对其他直接与中间服务器相连接的用户，其主要目的是进行查询浏览数据和历史记录等信息，设计三层网络结构体系如图4所示。

图4 B/S三层网络结构体系

B/S方式主要由服务器、中间层、浏览器构成，是专门为Web应用设计实现，与C/S方式相比具有以下优点：

（1）零维护客户端。B/S三层网络结构体系通过浏览器与服务器连接即可完成业务处理，无需利用客户端，直接在中间服务器上实现，减少了客户端的维护工作量。

（2）强扩展性。B/S三层网络结构基于面向对象的设计方式，以封装形式在服务器上进行业务处理和服务，在宽带能力和服务器处理速度允许的情况下，可任意扩展客户端数量。针对某些业务改进和功能升级操作，由于三层网络结构将业务逻辑与数据库和用户交互分离设计，只需用户将中间层服务器的相关控件或组件修改即可改变某个业务逻辑。同时，以中间层服务器为桥梁间接访问数据库，便于进行数据库的迁移、置换、升级，不依赖客户端的处理方式。

（3）资源利用率高。B/S三层网络结构便于资源共享，资源利用率高。如进行数据库链接访问时，用户操作客户端与数据库之间的连接都会涉及数据库链接操作，而每次释放后都会产生大量的重复操作，这会大量占用服务器处理资源，因此在设计时通过设计数据库链接缓冲池，通过识别应用调用已有链接，提供资源利用效率。

3 改进的优势价值

从目前电力GIS平台的现状出发，利用Web GIS技术对电力GIS平台进行二次开发的改进创新研究，得到了以下改进的优势价值：

（1）宽泛的访问范围：基于Web服务的电力GIS是一个开放系统，注重数据共享，在接入互联网的环境中都可以访问和管理地理信息数据，这大大提升了智能巡检人员和数据维护人员的效率。

（2）界面友好，易于操作：以Web浏览器或者移动终端APP作为客户端，避免了复杂的定制客户端，类比手机APP交互性设计，根据需求自主选择功能，借助图形化界面，直观形象，便于一般用户操作使用。

（3）平台的开放性：Web GIS技术的应用，实现了跨平台运行，用户冲破了原有GIS系统的平台限制，拓展了GIS成为公共服务系统，提高了地理数据共享程度，极大地拓展了GIS系统的开放性和共享性，也显著增强了基层检修运行人员运维效率。

[1]郝宇星．基于地图服务的配电网设备信息检索系统的研究[D]．北京：华北电力大学，2014．

[2]高捷，何斌棋，陈光．基于Android平台的移动GIS输配电线路巡检系统的设计与实现[J]．中国高新技术企业，2012，16（3）:21－24．

[3]LIM Y J，PARK J S，SHIN S W，et al．MOBILE WEB MAP SERVICE SYSTEM AND TERMINAL PROVIDING MOBILE WEB MAP SERVICE[J]．U．S．Patent Application，2011（12）:327，748．

[4]张大鹏，张锦，郭敏泰，等．开源Web GIS软件应用开发技术和方法研究[J]．测绘科学，2011，36（5）:193－196．

（本文编辑：陆莹）

Improvement Research of Web GIS Technology Based on Power Equipment Information System in Distribution Network

CHEN Yaojun，ZHU Qun，YAO Jianhua，XUAN Jianfeng，WANG Mingquan
（State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314000，China）

Based on the characteristics of the power equipment information system in distribution network and the application requirements of the production operation personnel，the improvement research of Web GIS technology based on the power equipment information system in distribution network is conducted.Through analysis on current situation of electric power GIS platform research and application，electric power GIS platform is improved by secondary development in accordance to the shortage in application of equipment information system in distribution network，which is helpful to enhance distribution equipment information management level and accelerate the construction of smart gird.

Web GIS technology；power equipment in distribution network；information system；map API technology

TM769

：B

：1007-1881（2016）03-0057-04

2015-10-16

陈耀君（1990），男，工程师，主要从事配电运维、配电网自动化技术等方面的研究工作。