基于移动GIS的电网规划线路数据维护系统设计与应用

郭建豪 王凯 王义元 张发骏 王婷婷 雷翔

摘 要：采用传统测量工具在电网规划现场勘察时，存在实时性差、用时长等特点，本文在分析电网工程数字化发展现状基础上，应用移动GIS技术[1]，为青岛市供电局在移动端构建电网规划线路数据维护系统，有效提升了青岛市网架数据资产整合工作效率。用户在该系统上可实现信息的数据采集、离线存储、移动查询和智能反馈，辅助开展35kV及以上电网工程数字化电网及可视化应用研究，实现全市数字化电网工程规划成果的集中管理和分类展现，为青岛市后续的电网路径规划提供有效支撑。

关键词：移动GIS;电网规划;离线存储

中图分类号：P208 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.032

本文著录格式：郭建豪，王凯，王义元，等.基于移动GIS的电网规划线路数据维护系统设计与应用[J].软件，2021，42（02）：105-107+128

Design and Application of Data Maintenance System for Power Grid Planning Line Based on Mobile GIS

GUO Jianhao1， WANG Kai2， WANG Yiyuan1， ZHANG Fajun1， WANG Tingting2， LEI Xiang2

（1. State Grid Shandong electric power company Qingdao power supply company， Qingdao  Shandong  266002; 2.Beijing North-star Technology Development Co.，Ltd.， Beijing  100120 ）

【Abstract】：When using traditional measurement tools to survey the power grid planning site， there are characteristics such as poor real-time performance and long time consumption. Based on the analysis of the current status of the digital development of power grid engineering， this article applies mobile GIS technology[1] to build a mobile terminal for Qingdao Power Supply Bureau. The power grid planning line data maintenance system has effectively improved the efficiency of the integration of data assets on the grid in Qingdao. Users can realize data collection， offline storage， mobile query and intelligent feedback of information on this system to assist in the development of digital power grid and visualization application research of 35kV and above power grid projects， and realize the centralized management and classified display of the city's digital power grid project planning results to provide effective support for Qingdao's subsequent power grid path planning.

【Key words】：Mobile GIS;power grid planning;offline storage

0 引言

移動GIS，是以空间数据库为基础，地理应用服务为核心，以移动终端为数据采集和应用工具的地理信息系统。当今，随着智能互联网技术的快速发展[2]，移动终端设备在软硬件方面基本实现了web端的主要功能，而便携式的优势使其应用场景和范围更为广阔。

针对青岛市现有电网GIS平台仅能在电脑端使用的局限性，便携式移动GIS可使电网规划人员在现场快速查看设备地理信息和电力设备拓扑信息，并能实时存储、编辑、定位、输出数据，极大提高现场勘察的效率。

本研究通过构建电网规划线路数据维护系统，将GIS平台功能与移动端结合，以离线服务为主要设计方式，实现移动端与GIS的交互调用，全面辅助电网规划和前期人员开展现场勘察，提高前期精益化管理质量。

1总体架构

1.1关键问题需求分析

随着移动GIS技术的广泛应用[3]，电网系统不断衍生出新的应用需求，将便携移动端和GIS平台结合，利用GIS空间分析工具开展电网野外勘察、辅助现场踏勘等工作，成为现阶段最主要的需求。目前，国内电网GIS数据移动采集终端功能局限性大、操作相对单一，暂时无法在电网企业开展有效推广，而且内外业采集过程较为复杂[4]。本研究利用移动GIS端开展青岛35kV以上电网规划和配网信息维护，形成了离线地图查询、配网信息现场录入、路径离线导航、移动成果可视化管理四个核心业务需求，需求分析如下：

（1）离线地图查询。现场网络往往信号较弱，难以搜索到，平台需在离线状态下，内置基础地理数据，数字高程模型、行政区划、道路等信息，为数据查询提供数据支撑。

（2）电网信息查询定位。平台中输入现状和规划电网数据、障碍物数据，交叉跨越等信息，实现线路信息查询定位，包括空间和属性查询。

（3）离线导航。为用户提供地理位置定位查询，根据平台内置离线地图及地理搜索算法，为现场信息维护提供地理导航。

（4）移动成果可视化管理。为提高精益化管理水平，用户可查询青岛地区35kV以上不同电压的规划成果，实现可视化分类展示，实现信息离线浏览。

1.2系统整体框架

相较于传统的三层结构设计模式[5]，电网规划线路数据维护系统整体框架设计包括以下七层结构：

（1）数据存储层：平台数据按照其数据结构属性，分为结构化和非结构化数据。其中，前者采用数据库存储，后者采用文件方式存储。

（2）持久层：数据持久层位于实体层和数据库之间，基于GreenDAO[6]构建，将数据库存储从服务层中分离出来，为整个项目提供统一和安全的数据持久机制。

（3）数据实体层：实体层是对数据库表、视图等的逻辑映射，在系统中起到数据传输，承上启下的作用。

（4）业务接口层：业务层主要通过本地DAO的形式，将应用服务层的数据进行转换，并解析为领域对象模块所需业务数据结构。

（5）数据控制层：负责将前端请求传递至后台应用中，并对数据进行封装、解析以及安全性加密。

（6）业务层：实现离线地图查询、配网信息现场录入、路径离线导航和移动成果可视化管理，辅助现场开展电网数据核查。

（7）展现层：用户与系统交互的界面，该系统界面适配于移动終端，保持界面交互的易用性和友好性，提升用户体验。

2 技术路线

本系统采用MVP+Retrofit+RxJava的整体技术框架，底图数据包括高清卫星影像及导航地图数据、行政区划等信息。为提高图像显示效率，地图切片会存储在内存里，以自定义的大文件或file格式存储。移动端的采集数据是通过自定义工具、自定义离线数据格式，将采集到的地物经过坐标转换，以geometry转换成json的形式存储到移动端sqlite数据库中完成采集。再由GIS地图组件完成展示，并支持离线查询、离线编辑。

本系统自定义一套kml格式，并兼容通用的kml数据，支持网页端和移动端互相导入导出离线数据。导航部分采用Android提供的GPS访问相关API，并配合定位系统返回的坐标实时修正实现地图导航。系统搭建过程中，采用多级缓存技术通过数据引擎缓存、应用实例缓存、处理结果缓存等方法，减少输入/输出操作和重复计算，提高了平台的工作效率。

3 系统功能设计与实现

3.1系统实现

本系统采用前后端分离的形式进行开发及部署，移动端包含初始离线数据浏览，支持在线浏览后缓存切片，供下次离线浏览，更适应于野外信息采集。

平台图层数据包括矢量图层和影像图层，具备地理坐标加密和变换、定位等功能。采用ArcGIS Server为GIS应用服务器提供空间数据查询检索、空间计算和空间分析等地理信息服务，对电网数据开展数字化电网可视化应用，建立了国网内部统一的工作环境，结合离线地图查询、配网信息现场录入、路径离线导航、移动成果可视化管理等平台功能，达到电网工程移动规划的建设目标。

3.2离线地图查询

结合青岛市地理位置，收集和整理所在区域内高清卫星影像（L0级-L18级瓦片数据）、市、县级行政区划等基础信息，并进行加密处理;对以上数据进行数学投影，以点、线、面地理要素实现地图符号化，实现通道信息的分类数据处理;再利用GIS工具发布离线地图服务，在移动器端实现离线地图的存储和查询等，如图2所示：

3.3电网信息查询定位

规划人员在系统上可进行规划线路、站址等信息的属性和空间查询，协同开展规划设计工作，输入关键词可支持查询相关地物，实时定位，如图3所示：

3.4离线导航

在离线模式下，预先下载所在区域的地图导航数据，规划人员在系统上输入起终点，支持按照驾车、骑行和步行等方式规划最短路径，辅助现场导航。系统可获取移动端所在位置，在离线网络环境中完成地理导航，如图4所示：

3.5规划成果可视化管理

规划人员可在移动端离线查看青岛地区最新电力规划成果，分类渲染和准确绘制不同电压等级电网规划线路，支持连续缩放查看，信息离线修改等，便于野外开展调查复核工作，提高工程管理的精益化质量，如图5所示：

4 结论

本文充分利用移动GIS的优势和特点，搭建了电网规划线路数据维护系统，并运用离线地图查询、配网信息现场录入、路径离线导航、规划成果可视化管理等功能辅助开展青岛市35kV以上电网规划数据管理工作，形成了一套基于移动GIS技术开展工程规划和管理的新工作模式。现阶段实现了Android版本应用的基本功能，为下一步将在后续工程规划中开展更广泛的应用。

參考文献

[1] 于喻.基于移动设备的电力营销服务系统的设计与实现[D].天津：天津大学，2015.

[2] 张青，陶彩霞，陈翀.移动互联网数据可视化技术及应用研究[J].电信科学，2014，30（10）：8-14.

[3] 吴斌.试论GIS在城市电网规划中的作用[J].中国新技术新产品，2013（12）：40.

[4] 张智恒.智能配电网大数据应用技术与前景分析[J].南方农机，2019，50（16）：205.

[5] 任培祥，范光甫，刁富阳，等.移动终端电力三维GIS平台设计与实现[J].电力勘测设计，2015.

[6] Sunny Kumar Aditya & Vikash K.A.Android SQLite Essentials[M].Packt Publishing Limited，2014.