GIS在供气管网管理中的应用

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更多发布于：2007-09-27 22:24

一、前 言
目前，燃气公司综合管理信息系统建设主要矛盾集中在：人工绘制管网竣工图，速度慢，时效性差，不能及时反映经常变化的管网线路；人工抄表、收费的现状耗费大量的人力物力；手工的管理模式和管理手段已经无法满足“合理规划、科学管理、安全用气、优质服务”的要求。为了提高燃气公司的管理水平，以保证公司燃气输配系统的管理、调度、运行的可靠、及时、准确性，尤其是在事故情况下能够准确、及时地查找故障点，迅速判明受影响范围；指挥有关人员修复故障时应关、开的阀井，并及时通知受影响区域的用户停气，实现管网的动态跟踪管理和管网决策的自动化和科学化，燃气公司都在考虑建立自己的燃气综合管理信息系统，地下管网系统作为其中一个子系统占着非常重要的地位。下面就建设供气管网信息系统过程中遇到的实际问题和感受，探讨一下GIS在供气管网管理中的应用。
二、地理信息系统（GIS）技术概述
 GIS 是 Geographic Information System（地理信息系统）的简称。它是建立在与地理坐标位置有关的各类型信息库基础之上，可按照需要对信息进行有目的的分析处理，并以一定方式表达出来的应用系统。具有信息采集、信息管理、信息分析和信息表达四方面的功能（如图1）。目前国际国内已研制出商用GIS软件包，如MAPGIS、FMS、SICAD、ARC/INFO、HEAS等，并在许多国家和地区的城市建设和公共设施管理（供气管网）、城市发展规划（含供气管网）、煤矿资源管理、农业管理。
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 供气管网中的主要设备、设施有：管线、阀门、消火栓、气表及其他设施，。科学管理这些设备设施需要以下信息：
 1、平剖面位置（相对／绝对，重点设施、节点应有GPS坐标）；
 2、材质（厂家、品总等）；
 3、埋深；
 4、周边土质及相关设施情况；
 5、安装时间；
 6、运行状况（如故障频数）等。
 供气管网一般都有历史长（几十年到一百年）、数量大（数千公里管道，上千个压力测试点，数万只燃气表，上万台阀门，数千张各种比例的管网图纸）、变化多（随城市建设而变化）、覆盖面广（基本与城区面积一样大）、与地理位置和地理环境联系密切等特点，所以信息十分繁杂多变。在传统管理模式下，这些信息一般来讲要么锁在档案柜里，要么握在工作人员手中（如藏在少数人的脑子里），甚至是没有任何资料。不管是哪种情况，其所收集的信息都不是也不可能是全面而又准确的。由此导致的事故症结难找、“瞎指挥”、“拍脑袋”建设等问题在各地都有发生。这种管理方式显然不适应供气事业发展的需要，更不能满足人民群众对供气服务不断进步的要求。因此必须引进新技术，更新传统观念，提高服务水平和能力。GIS正是在这种背景下被引入并应用于供气管网管理中的。
三、GIS在供气管网管理中的作用
 GIS应用于供气管网管理，可以解决包括管网图形管理、用户信息管理、紧急事故处理、固定资产管理、管网运行调度、供气质量管理、管网工程管理等供气管网管理中的许多问题。
（一）管网图形管理
 用于管理各种比例的管网图纸信息：
 1、应用数字化仪输入、修改供气管网、建筑物、排气管、地下电缆及文字标注等各信息；
 2、实现图纸的自动拼接，对图纸上的各类图形进行叠加显示；
 3、对图形的任意部分进行开窗放大显示，对图形进行平滑滚动流览；
 4、录入、修改管网设备及设施的基础数据，建立相应数据库；
 5、实现图形与管网基础数据和运行数据的交叉互访，如管网压力、流量、气质、气压等实时数据的交换。
（二）用户信息管理
 用于管理用户信息：
 1、用户属性数据，包括用户编号、名称、所在地、气表口径等；
 2、用户气量数据，包括气表读数、用气量、用气类别等；
 3、用户接气点位置，包括接气管段，接气点离管段两端距离等信息。
 在这些用户信息的基础上，通过统计分析计算，掌握重点用户，了解气量分布状况，为管网运行模拟提供基础数据。
（三）紧急事故处理
 用于指导管网事故处理，增强事故反应能力，减少事故损失。在管网发生爆管大漏事故时迅速找出事故发生位置，利用网络分析自动找到最优阀门关闭方案及事故处理意见，迅速绘制出事故发生地点的管网图及须关闭阀门的栓点图，并可打印出抢修单和断气用户名单。
（四）固定资产管理
 用于对管网固定资产的管理。由于管网建设数量大，范围广，变化快，其固定资产管理一直是个难以解决的问题。借助GIS，可以按照管网地理位置，按图分区逐个管段、逐项管网设施地加以统计分析，并设立相应数据库进行动态管理，做到资产数量与实物相符，“家底”一览无余。可以提供多种统计查询方法，如按任意给定区域、按管网口径、按使用年限、按管道材质、按阀门种类、按气表口径等进行单项或多项组合查询，以便全面了解管网状况。
（五）管网运行模拟
 用于模拟管网系统运行状况，从不同角度反映供气系统的运行状态及所存在的问题，为兴建改造燃气站和管网设施提供决策依据。
 1、管网运行负荷分析：显示欠负荷、经济负荷和超负荷运行管段；查询显示各种负荷范围的管段。
 2、供气路径查询：可查询管网中任意节点由哪个气源和气源通过哪些管段供气，并显示这些管段的运行参数。
 3、各气源和气源的供气分界线：以不同颜色指示出不同气源的供气和气源的供气从而分析用户用气来源，并提供兴建燃气站、转压站的受益用户清单。
 4、低压区范围：用特殊标记反映低压范围及相应用户。
 5、供气潮流动态模拟：以动画形式动态模拟供气趋势。
（六）供气气质管理
 用于控制管网气质，指导燃气站合理混合原气，提高气质，降低成本。
 1、计算燃气在管网中的停留时间；
 2、分析燃气浓度扩散过程；
 3、提供各气源最佳气质。
（七）管网工程管理
用于在短时间内提供多种管网改扩建方案，并迅速将方案实施后的模拟运行状况显示出来，直观地反映各方案的综合性价比，从而便利地找出最佳改扩建方案。
四、GIS在供气管网管理中的应用状况及存在的主要问题
 鉴于供气管网管理中存在的问题及GIS可能发挥的作用，许多供气企业引入了GIS技术进行管网管理，如北京市天然气集团公司开发了BUPNIS《北京市城市管网管理信息系统》、上海燃气浦东销售公司选用的美国ESRI公司的ArcGIS作为系统的基础平台、沈阳市燃气总公司采用美国的GIS平台软件MAPINFO FOR WINDOWS开发了《沈阳市供气管网图文住处管理系统》、秦皇岛市天然气公司运用武汉中地数码科技公司的MAPGIS软件平台开发了《秦皇岛市供气管网信息管理系统》、武钢房产公司也选用了国际主流的GIS平台软件MAPINFO FOR WINDOWS来开发《武钢房产公司燃气综合管网管理信息系统》。
GIS的开发应用对供气企业加强管网管理，提高服务质量起到了一定的促进作用。由于历史遗留问题太多，加之人们对此项新技术的认识及人员素质还有待提高，所以，目前国内还没有出现应用十分成功的GIS供气管网管理系统。有的企业一开始就试图建立管网模型，但是由于缺乏基础资料或基础资料管理机制不能满足系统现势性要求，所以开发应用工作进行不下去，很快便搁置下来，回头来做基础工作。已开发应用的GIS信息系统，大多起步阶段即基础资料管理或小范围试验阶段，离规划目标差距很大。
 在GIS供气管网管理系统开发应用过程中，燃气公司遇到的最突出的问题集中表现在以下几个方面：
 （一）管网基础资料整理难度很大
 主要原因有：
 1、管网档案资料数量大－－每条管线都有一套档案。
 2、管网档案资料年代长－－从供气开始之日就有。
 3、管网档案资料准确性差－－测量不准，要求不严，有些档案资料毫无价值。
 4、管网档案资料冗余多－－管网档案不断增多，旧档案难以修改。
 5、管网档案资料残缺不全－－有些管网没有档案或档案遗失了。
 6、管网档案资料现势性差－－未能反映管线参照物及其环境的最新状况。
 7、管网档案资料管理部门分散－－有的企业档案负责清理保管卷面，营业所负责用户资料管理，管线所负责管网运行管理。
 8、管网本身是埋地的，隐蔽性强，难以查找，核对困难。
 9、长期形成的“重工程、轻管理”不良习惯。
 10、缺少合格的档案资料收集及管理人员。
 鉴于上述原因，要全面清查整理管网资料，通常要投入大量的人力、物力和时间，往往还要借助外部力量，引进先进的探测技术及经验，而要实现GIS动态管理，则必须建立一套行之有效的管理运行机制，及时准确地收集管网兴建、改造信息和相关地理信息等。
（二）城市地形图供应难如人意
 供气管网图形是建立在城市地形图基础上的，而近20年来城市建设变化的速度非常快，所以需要经常修测城市地形图，而修测地形图投入大，费用高，企业难以承受。少数城市注重城市地形图的管理，建立了统一协调的管理体系，并且投入了大量资金，从而保证了地形图能够及时修测。
（三）管网管理手段落后
 目前几乎都还是用传统的人工管理方法管理大量的管网资料。由于管网兴建改造工程不断，点多面广，加上“特事特办”仍有一定数量，所以工程竣工资料仍难以及时地按规范形成，前清后乱矛盾突出。所收集的新资料也难以及时发挥作用，各应用部门为弄清新旧管网之间的关系，投入大量时间和精力，所形成的成果又难以共享。
（四）各类人才奇缺
运用GIS实施管网管理，需要大量的人才，包括系统设计师、中高级管网管理者、中高级技术人员（如燃气工程、数学、测量、计算机软硬件、信息系统分析师、数据库管理员等专业）和熟练技工等。目前供气企业一般都严惩缺少这些人才，系统的维护也是相当重要的，目前燃气公司认识到了这一点，正在积极招聘GIS方面的人才来管理燃气综合管线管理信息系统。
（五）开发与管理脱节
GIS应用于管网管理，其核心在于管理，应建立与此相适应的新型管理模式。目前各地基本上是依赖计算机专业人员进行设计开发，导致开发与管理及运用脱节，或开发者一味地照搬了现行落后的管理模式，效能低下。
五、应用GIS进行管网管理应注意解决的问题
 鉴于以上情况，开发应用GIS应切实注意并解决以下问题：
（一）认识管网管理的重要性
 首先，管网管理是一项系统工程，涉及规划、设计、施工及运行维护等各方面。要搞好管网管理，必须从规划源头抓起，把好设计、施工质量关，并注重维护保养，做到建管并重。其次，必须把管网管理当作供气企业目前的头等大事来抓。多年来供气一直把工作重心放在解决缺气矛盾上，忽视了对管网设施的研究和建设投入，致使供需矛盾转变后管网设施严重滞后的矛盾加剧。这就要求供气企业的领导者和广大职工要充分认识到供需变化的影响，并以狠抓“管理”为突破口，建立新机制，切实加大投入、引进GIS等先进技术手段，以改变落后的管网管理状况。
（二）规划与分期实施
 要建立这样一个功能强大的GIS系统，显然需要有个良好的规划，在规划的指导下有目的有计划地逐步实施。目前的规划一般对GIS系统所涉及的信息及其来源、系统所应有的功能、系统在供气企业整体信息管理系统中的地位和作用及其连接方式、实施开发所需时间和经费等都有较详细的方案。而对于事关GIS应用成功与否、具有决定作用和影响力的管理人才、技术人才和相关机构及人员方面，却没有相应的规划，尤其是对相应的职工技术技能培训和基本素质教育工作，要加以注意并进一步落实。
 动用GIS建立供气管网管理系统，其目标和前景是十分诱人的，但是整个系统的开发应用需要较长时间，不可能一蹴而就。从目前还十分落后的管理状况来看，要达到目标是非常困难的，处理不当有可能导致规划变成“鬼话”。所以实施应用开发工作时，要按照现状、工作进程（含人才引进）和最终目标设立分期阶段目标，将系统按战略控制、战术计划和业务执行三个层次（见图2）分解成几个相关的子系统，在适当的时期开展相应的工作，使其在健康的良性循环的条件下得以逐步推进。<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>
第一层（业务执行层），建立管网图形管理子系统。
 这是整个系统的基础，也是最难跨越的阶段。要严格工程管理，确保工程施工质量和竣工资料准确；要建立高效动作的基础资料惧及整理机制，调动各相关部门和有关人员（包括咨询退休员工和委托管线探测专业公司等）清查挖掘历史资料；要建立科学的质量保证体系，确保及时准确地收集、整理、录入、修改信息资料，并输入到GIS系统加以管理利用；要组织专班研究管网信息资料，从中发掘可疑点，并采取措施重点清理；同时要引进人才参加资料清理过程，让他们了解情况，为下一步工作做好准备。
第二层（战术计划层），建立用户信息管理、事故抢修和固定资产管理子系统。
 这些功能是供气企业常用的基础功能，不需要十分复杂的分析计算，较易实现。做到这上步，管网管理水平就有了长足进步，也可以发挥GIS的作用，增强各方面的信心和决心。
第三层（战略控制层），建立管网模型，融合管理压力流量、气质检测系统，完善管网图形管理系统。
 这是运用GIS的最终目标，需要高级管理人员和技术员来实现。由于管网的不断变化，所以要建立一个高水平的固定工作班子，长期研究修正这个系统以确保其现抛性和适用性。
 具体实施前，可以在小范围内如住宅小区或某个独立区域内进行试点，摸索积累经验，然后扩展。
（三）GIS与其它信息系统 
燃气综合管理信息系统基本框架如下：<v:shape> <v:imagedata></v:imagedata></v:shape>
 1、要建立企业内部信息网络如INTRANET，通过它改变传统管理方式，实现网上申报审批，加快信息处理及流转速度，并强化监督，减少重复工作，为GIS信息的收集和修改提供快捷方便的渠道，从而确保GIS与现实的一致性，确保其长期适用性。
 2、要建立完善供气系统压力、流量、气质等信息检测系统，并按GIS系统要求设计通讯规约，为GIS管网模型提供必要的科学数据。
（四）GIS与组织结构
 GIS的建立、运用及维护，都对现行组织结构提出了新的要求。必须重新设计组织结构，减少中间层，更新工作透明度，强化责任制，从而使之与技术进步和管理手段的变化相适应，达到提高工作效率、经济效益和社会效益的目的。GIS的建立一定要在先进的业务模式下进行，否则管理上不能达到质变化。燃气公司领导层在业务模式重组的过程中，狠下决心，目前达到了一个比较先进的管理模式，适应信息化发展的要求。
（五）GIS与人才引进和培养
 要搞好GIS的开发应用工作，就必须加强对人才引进和培养的重视程度，改变传统管理方式下的用人、管人机制，建立有利于人才成长的激励机制，做到“发现人才，尊重人才，培养人才，重用人才”。同时要改变对人才的认识偏见。具有高级职称和受过高等教育者是人才，具有熟练技巧、精通操作业务者同样是人才，他们共同构成GIS信息系统应用的坚实基础，两者相得益彰，不可或缺。
 
六、结束语
 GIS应用于供气管网管理，给供气企业提高管理水平，提升服务能力提供了一个十分有利的工具，同时对供气企业全面强化管理，推动技术进步具有显著的促进作用。GIS在供气管网管理系统中有着广阔的应用发展空间，燃气公司在建设综合管理信息系统的同时，要以管网系统和收费系统为核心平台，以SCADA系统、OA、ERP、呼叫中心、表务管理、燃气表的远程传输等系统为集成平台，组成燃气公司综合管理信息系统。

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whmwxhanshan123 路人甲注册日期2006-06-17 发帖数3108 QQ 铜币6445枚威望0点贡献值0点银元0个加关注写私信	1楼^# 发布于：2007-09-28 22:35 <img src="images/post/smile/dvbbs/em02.gif" /><img src="images/post/smile/dvbbs/em06.gif" />
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woshihutian 路人甲注册日期2007-10-14 发帖数46 QQ37135010 铜币231枚威望0点贡献值0点银元0个加关注写私信	2楼^# 发布于：2007-10-15 14:35 有源码吗？那样交流更好一些！<img src="images/post/smile/dvbbs/em07.gif" />
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