三维管网信息标准管理系统标准设计专业方案.docx

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三维管网信息管理系统

设
计
方
案

xxxxxxxxxxxxxxxxx
二零一四年二月

1. 概述
1.1. 项目背景
xxxxxxxxx现所辖管网关键包含四座汽包站、17个小区自来水/供暖/供气/污水管网、一个污水处理净化站、5座污水提升泵站、两座供暖锅炉房和真武油田各厂区、厂办及生活小区供暖、供水、供气、污水管网等管网监控和管理。管网管理信息系统是真管中心能够高效工作一个关键保障。因为管线纵横交错、上下起伏，各类管线空间关系复杂，现在平面部署图不能够很好表示出实际管线布设情况。且每十二个月因为开挖事故（比如：天然气、自来水、污水管等被挖断）给油区工作和生活带来了严重影响。因为三维直观性强，可从不一样方位再现物体，含有较强立体感、逼真感，经过三维可视化能够直观地看到纵横交错、上下起伏实际管线建立三维管网系统，有利于全方面反应管网分布情况，便于管网维护、检测，实现管网信息从无序到有序化管理，这使得开发三维管网监控信息系统成为了肯定趋势。我们使用真实地理数据，开发一个三维可视化管线信息系统。以信息技术和自动化技术为支撑，建设以管网数据采集和监视控制系统(SCADA系统)、地理信息系统(GIS系统)、仿真系统为一体三维管网信息管理平台，达成管网运行管理智慧化，可科学管理管网资源及相关管网信息，实现整个管网协调和统一，实现综合管网计划设计、输配管理、图档管理、抢修辅助决议及综合查询、统计等功效，各管网相关部门，能够实现在各自部门同时查阅、更新管网信息，提升管网信息利用效率，进而实现办公自动化。
1.2. 设计内容
1.2.1. 数据库内容
数据库分类
数据库名称
数据库内容
空间地图数据库
空间地图数据库
道路、绿化、房建、厂区、厂办、生活小区、自来水站、自来水管道、锅炉房、供暖管道、汽包站、供气管道、排污管道、净化站等。
用户管理数据库
信息管理数据库
用户登陆权限、 用户对应权限、管网测点数据采集/存放/监控管理，可人工补录监测点数据。
1.2.2. 软件系统内容
融合优异理念，利用现代信息技术，控制技术和通讯技术，搭建由感知层、网络层和应用层组成三维管网建设及运行智慧化信息管理平台，实现对长区厂办、生活小区、自来水管道、自来水站、供暖管道、锅炉房、汽包站、供气管道、排污管道、净化站等信息进行管理，并能愈加好服务于社会企业。
感知层——构建智能化识别、定位、跟踪、监控三维管网。
网络层——由有线和无线通讯网络(GPRS/CDMA、ADSL、光纤网络等)和RTU控制系统（后期各站点自动化改造，可监视和采集液位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等多种数据）网络相连组成通信网络系统。系统留有多个接口，支持设备多个接入方法，达成组网简单、传输可靠、实时在线功效。
应用层——管网数据采集和监视控制系统(SCADA系统)、地理信息系统(GIS系统)、仿真系统为一体管网资源信息管理平台。
本方案以三维GIS 技术为支撑，结合海量业务数据，充足考虑系统可用性、易用性，实现了管网三维可视化管理，地图操作，信息存放，查询，统计分析，报表输出、打印等功效，形成一套完善三维管网信息管理系统，支持C/S和B/S系统架构。
主界面是真管中心所辖厂区厂办、生活小区、自来水管道、自来水站、供暖管道、锅炉房、汽包站、供气管道、排污管道、净化站等平面部署信息总图。能够清楚看到不一样颜色管网交错分布，蓝色是供水管，褐色是污水管，绿色是供气管，粉色是供热管。

分界面各管网以三维立体图形展现，直观一目了然（各管网分属不一样界面）。实时显示管网压力、流量等数据点信息，可点击管网查看管线信息（含管道编号、管线长度、起始点、建设年代、材质、敷设方法等），也可漫游管网地图（缩放、平移等）。

1.2.3. 管理中心配置

硬件防火墙
Internet

相关站点

路由器

中心管理交换机

打印机

显示器
各部门计算机
用户端
计算机
Web
服务器
数据
服务器
通信
服务器

序号
设备、软件名称
数量
备注
1
服务器
2
通信、数据、Web服务器
2
打印机
1

3
投影仪
1

4
幕布
1

5
管理交换机
1

6
路由器
1

7
硬件防火墙
1

8
不间断UPS电源
1

9
标准机柜
1
19吋 mm
10
数据库软件
1
SQL Server 以上
11
服务器操作系统软件
1
Windows Server以上
12
用户端操作系统软件
2
Windows XP以上
13
管网监测系统软件
2

1.3. 设计标准
1.3.1. 优异性和实用性相结合标准
在确保系统整体结构、操作系统平台、软件平台、开发平台、应用功效等方面总体优异前提下，尽可能采取实用成熟技术，促进项目标建设成功。
1.3.2. 安全性和易用性相结合标准
在确保系统安全前提下，充足考虑实际运行和操作简单化、标准化。
1.3.3. 前瞻性和经济性相结合标准
系统设计时在设备容量、计算机性能、软件平台指标等方面应有合适超前量，以延长系统生命周期。同时要把握好系统设备性能价格比，重视经济实用。
1.3.4. 基础性和应用性相结合标准
系统基础性工作是为了愈加好地为应用服务，系统应用服务也需要一个坚实基础保障，在落实基础性工作同时，应用要立即跟上。
1.3.5. 通用性和特色性相结合标准
应该尽可能采取现在通行、成熟和含有普遍推广价值技术和处理方案，有利于技术交流，避免走无须要技术弯路，也有利于项目结果推广和应用。同时，在具体应用上，尤其是在部分关键技术和创新点上应该结合本系统具体要求和真管中心信息管理具体情况、含有特色。
2. 基础数据和基础资料准备
2.1. 基础空间数据
1、1：500CAD电子图
需要正确CAD电子图,包含点、线、面分层明确；空间数据图层分层明确；线段和线段结合点误差小等；
2、管线管网施工图、完工图等，以求真实可靠，最好实际对比；
3、各管线管网信息汇总表。
2.2. 三维建模
管线资料大多是二维矢量线数据，系统依据二维数据平面坐标、埋深、管径等数据进行虚拟再现批量生成三维管网模型，关联属性数据库，而且提取管线之间拓扑关系，以三维GIS 技术为支撑建立三维模型。

三维管网视图效果

2.3. 管网实时数据监控、历史数据统计、报表输出
在安装 SCADA（自动监控）管网中，监控点根据固定时间周期（例
如：2 秒）搜集管网多种物理量指标参数，三维管网系统提供动态数据接口实现和SCADA 对接，在三维场景中实时监控远程设备运行情况。

流量计瞬时流量监控图
在管网中，含有监测功效设备统计了海量历史数据， 三维管网系统以统计图表形式进行查询展示，比如供水管网流量计按日、月年等周期统计。

三维管网系统有多种报表输出功效，如：不一样类型管线全部有各自使用年限，三维管网系统依据管线建设年代和使用年限，统计出超期服役管线列表，在三维地图上高亮突出显示，而且以报表形式输出。
2.4. 空间数据编码规则
2.4.1. 管线分类和代码
管点及管线命名规则我们用Z打头代表自来水给水类，W代表污水排水类，N打头代表供暖类，Q打头代表供气类，对于管线点、管线线编号遵照一定要求，并参考相关要求，这么才能实现不一样系统见数据共享。
2.4.2. 管线、管点数据表
三维管网系统在三维场景中点击管线模型查看属性表格，以独特属性气泡形式展现管网业务信息，操作简便，表现力强，支持多种报表、图片等形式数据展现；也能够输入查询条件进行模糊查询属性表格，并在三维场景中定位到管线模型。
管线数据表
字段名称
字段类型
字段长度
是否为空
编号

起点点号

终点点号

起点高程

终点高程

户号

管网类型

管线型号

管线产地

介质

管径

材质

起点埋深

终点埋深

建造年代

流向

流量

接口方法

地址

报废年限

维修次数

维修统计

管点数据表
字段名称
字段类型
字段长度
是否为空
编号

型号

介质

产地

户号

管径

埋深

高程

材质

地址

施工单位

接口方法

管网类型

闸距地面

埋设年代

数据起源

开闭状态

介质流向

介质流量

最近维修日期

报废年代

2.4.3. 丰富、规范管件模型库
系统提供标准尺寸和规格模型库（比如法兰、流量计、弯头、止水阀等），
方便用户在指定位置添加管件，节省建模时间。

2.5. 整合业务数据更便捷
管网业务数据包含：属性信息、实时监测数据和历史数据等，关键以关系型数据库形式存放。维管网系统能够快速自动关联三维管线模型和业务数据库，大幅度降低数据处理时间成本，使得项目实施更方便、快捷，成本更低。
2.6. 空间数据图层
2.6.1. 地形图层
图层名称
内容描述
注记
各类注记、文本说明
点状植被
树木、花坛等
点状设施
路灯
线状水系及建筑隶属设施
围墙、房屋边线、水池边线、草地边线等
道路中心线
道路中心线
面状道路
道路面
面状居民地
各类房屋、楼房、运动场
面状植被
草地
面状水系
水库、池塘等
2.6.2. 管线图层
图层名称
内容描述
自来水管点(水阀门、自来水井盖、水表)
自来水阀门（点）
自来水管道
自来水管道（线）
污水管道
污水管道（线）
污水管点(污水阀门、污水水井盖)

供暖管道
供暖管道（线）
供气管道
供气管道（线）
供气管点
供气管点（点）
3. 项目技术方案
3.1. 系统开发技术路线
◆系统设计是基于GPRS 数据传输技术和网络技术之上，软件开发采取B/S和C/S 两种结构相结合方法设计：
1）数据聚集处理和前端控制程序等应用系统采取C/S 体系结构。
2）各职能管理人员使用浏览器访问系统完成全部操作，采取B/S 体系结构。
C/S 和B/S 系统结构模式介绍：
软件开发采取现在比较流行和成熟应用集成体系结构模式关键有用户/服务器（Client/Server，简称C/S）两层体系结构模式和浏览器/服务器（Browser/Server，简称B/S）三层体系结构模式。
B/S 结构含有良好扩充性，对用户端没有任何特殊要求，对用户数也没有限制，只需支持网络并含有浏览器功效即可。B/S 模式只在服务器安装应用程序，用户端不须安装程序，直接使用IE或其它浏览器即可使用，修改应用程序只和服务器相关，用户端不作任何改动，操作简单，维护方便。
C/S 结构含有较强互动性，尤其有利于系统维护和复杂功效实现，能够对信息进行多种操作，在高速网络环境下能够满足不一样用户需要。B/S结构软件设计（即浏览器/服务器应用模式)，支持网络（因特网、局域网）浏览、操作。
系统软件采取Web技术，局域网用户可经过内网访问，经认证用户名和密码后进入对应等级管理系统。监测中心含有公网上固定IP时，广域网用户可经过公网访问系统。
◆ 数据库管理系统采取Micorsoft SQL Server ；可存放不少于三年多种历史数据。假如需要访问数据库，三维和二维系统均直接访问各自数据库方法（采取SDE和ADO.net技术）；
◆ 系统结构总体分为三个层次：数据库、业务模型、系统前端展现。下面分别进行说明：
1) 数据库层：分为业务数据库和三维模型库，分别存放系统业务数据和三维模型数据；
2) 业务模型：分为关键业务模型和三维展现引擎；
3) 前端系统：分为二维平面系统和三维立体系统。
3.2. 软件运行环境
软件环境: ： windows xp以上、 Microsoft .NET Framework SDK v2.0、ArcGIS Engine 9.2 Runtime、本软件SETUP安装程序
硬件环境: CPU 双核2.0以上、内存1G以上、硬盘最少有120G自由空间、显卡1G独立显卡以上。
3.3. 软件系统可定制性强，有良好可扩展性
软件操作用户端采取组态化、模块化结构开发，能够实现需求快速开发，
能够依据用户实际需求定制开发操作用户端。监控系统对外提供了多个数据接口：数据库、网络协议、OPC 等，方便其它系统从监控系统中提取数据，方便建立生产信息化平台。
3.4. 软件用途和技术特点
3.4.1.1. 能够做为真管中心日常办公使用，应用于自来水、供暖、排污、燃气等管网资源管理。提供快速抢险、维修、档案管理、替换CAD和纸制地图新一代高科技产品。提供高效、正确查询分析功效；二维平面图和三维景观相结合管网软件。
3.4.1.2. 专业管网软件，在管线编码等方面使用国家标准相结合；地图编辑、提供多个查询方法、爆管分析、流向分析、断面分析、预警分析突出实用性。
3.4.1.3. 导入导出数据表或人工录入数据能够使复杂管网管理变得很简单．便于维护工作。
3.4.1.4. 按多个条件查询，能够在某个区域内查询满足多个条件要素，并能够查属性信息,定位地图要素功效, 满足用户复杂查询。
3.4.1.5. 断面分析能够在不需要实地挖管道,便能够在电脑上查看管道材质、埋深、管径、历史建设年代、距离等信息；为工作人员提供方便。
3.4.1.6. 地图道路线打印能够依据一条道路画打印区域,此时能够打印出道路两旁管线等信息便于维修人员使用。
3.4.1.7. 二维、三维切换方便，可输出CAD二维平面图。
3.5. 系统演示操作步骤
系统操作步骤：开启-〉用户登陆-〉连接空间数据库-〉版本识别-〉二维平面主界面浏览-〉三维单管网信心浏览-〉信息数据查询分析-〉二维和三维互操作-〉报表输出,CAD输出。
4. 系统基础功效和场景设计
4.1. 二维登陆及文件操作
4.1.1. 系统登陆界面和系统初始化界面

登陆界面：
在这里输入用户名,密码进行软件登陆.
输入后点击“登陆”就会进入本系统二维管网信息主控界面(以下图)。 直观显示各测点位置分布情况、流量压力等信息及状态，并以多种不一样颜色表示正常、警戒状态。管理人员能够经过鼠标拖动摆布测点位置。经过鼠标选择测点可直接进入测点具体信息显示界面，内容包含：测点基础信息及最新监测数据显示、控制功效等。

当选择具体各管网或用管线观察器可进入单管网三维信息界面，三维场景就会显示出来。

在单管网三维地图上进行多种操作:包含管线、管点信息打开、地图缩放大、平移、漫游、全图等。管网信息、监控数据查询分析、报表浏览。

5. 空间数据编辑、属性修改
5.1. 二维地图中增加管线
用户在地图中画一条线段，系统依据线段形状将该管线保留至数据库中，对于该管线属性信息，用户能够经过属性窗口进行修改编辑操作。

5.2. 二维地图中增加管点
用户在地图中进行鼠标点击，系统依据点击坐标生成管点数据，并将该管点保留至数据库中，对于该管点属性信息，用户能够经过属性窗口进行修改编辑操作。

5.3. 管点管线管点属性表（EXCEL数据表）导入

6. 系统打印
系统可打印各测点信息、历史纪录、历史曲线、事件统计、操作统计、报表，CAD地图等；
6.1. 地图打印模块
用户在地图窗口上选择一个矩形框，然后将矩形框中数据加载到打印控件中，进行打印输出显示。也能够选择某个地物，然后自定义缓冲区半径，进行缓冲区范围打印，而且打印输出时能够用户自定义指北针、百分比尺、标题等装饰信息。
操作：选择打印菜单中全图打印，就会将地图打印出来。
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点击图中放大、缩小、漫游能够进行地图操作.
点击打印能够打印出A4符面地图.
6.2. 管线记录表打印
打印出某一管线、管点、井盖地图上空间位置和属性信息。
操作:选择打印菜单中管线记录表打印,然后在地图上画区域,在出现选项中双击要查找地图数据,然后点击右键打印,就能够打印出地图。

7. 系统特点
7.1、人性化界面：软件基于浏览器操作方法，界面简练，菜单模块布局清楚，使操作者能够愈加快、更方便地上手使用，人机交互友好。
　　7.2、可视化效果强：将地上建筑物和地下管网相结合，采取三维表示技术，表示得很直观，可视化效果很强。
　　7.3、即时数据(Live Data)：能即时以Excel 报表格式及图表格式获取最新、最全方面又最正确数据。结合GIS地图界面，将各站点SCADA数据实时显示，达成将整个企业运行状态了如指掌。
7.4、实用性强：支持精细场景三维仿真，高效多线程渲染引擎及模型数据动态加卸载调度，确保了程序运行流畅性，同时降低了网络用户等候时间。
7.5、便捷二次开发：提供标准ActiveX调用接口，适适用于C++、VB、JS等多个开发语言二次开发，详尽接口说明文档和丰富开发示例源代码，能够使一般开发人员在很短时间内开发出功效强大各类三维数字化应用系统。
总而言之本系统方案基于优异信息技术、地理信息系统和应急信息资源多应用整合，是软硬件结合智能信息技术系统，在统一二、三维地理信息平台基础上，实现多种应急平台指挥信息二、三维可视化显示、综合查询分析，并提供高效辅助决议功效。本系统设计按摄影关行业规范步骤、数字化建设提议、智能化管理思想需求，统一接入标准和融合现有资源，补充和完善所需功效，实现平战结合、动态管理、可连续扩展平台应用系统建设目标，使其含有独立运行或多级多部门协作运行处理能力。
8. 系统工程预算
8.1、前期现场数据采集、统计和核实：；
8.2、二维平面部署图、三维管网建模、地表建筑三维建模（暂估）：；
8.3、BS和CS架构结合系统开发、数据库开发（暂估）：；
8.4、管理中心硬件（参见前面设备表）：。
8.5、工程税收利润：
工程总计预算:

附：
一般用户用例图

系统管理员用例图