地理空间信息网格

地理空间信息网格（精选5篇）

地理空间信息网格 篇1

摘要：本文根据网格体系结构, 设计并实现了一个基于业务流程执行语言 (business process execution language, BPEL) 的网格工作流系统, 并详细设计了其中的功能模块。阐述了在web服务资源框架 (web service resource framework) 下利用BPEL调用网格资源的方法。最后在面向地学的网格平台GeoKSGrid中集成了系统的实现。在工作流的引导下, 以海上污染扩散模拟服务为例, 示范了系统应用。

关键词：网格,服务组合,GIS,BPEL,工作流

0 引言

工作流是一类能够完全或者部分自动执行的业务过程, 可以将一系列相互衔接的业务活动或任务自动执行, 将该技术应用于网格则可支持复杂的业务应用。BPEL是web服务组合的规范, 如果网格工作流也采用BPEL技术, 那么必须使基于BPEL的网格工作流系统满足下列条件:支持有状态服务的交互和对网格服务的动态绑定。

本文设计了一个基于网格的工作流系统, 详细设计了其中的功能模块。论述了如何利用BPEL与网格进行交互, 通过整合BPEL与Web服务资源框架 (WS-RF) , 使得现有BPEL引擎可以组合WSRF服务。以海上污染模拟模型为例进行示范应用, 验证了系统的实用性。

1 BPEL和WSRF整合

Web服务的业务流程执行语言[1] (BPEL4WS) 是事实上的Web服务组合的技术标准。BPEL4WS提供了更加丰富的词汇来描述业务流程。它支持服务调用、数据操作、故障抛出等活动, 将各种基本活动嵌入到结构化活动中, 是一种能够组成复杂流程的服务组合语言。但是BPEL是组合web服务的语言, 如果要BPEL能够与网格进行整合应用必须支持网格服务的调用, 本节详细论述了如何利用BPEL调用网格服务。

OGSI过分强调网格服务和web服务的区别导致两者不能顺利的融合, 于是Web服务资源框架———WSRF被推出[2]。WSRF定义了无状态服务和隐式有状态的

资源, 利用Web服务对具有状态属性的资源进行存取。在隐式资源模型中, 有状态资源标识符封装在端点引用中, 用来识别在执行Web服务消息交换过程中所使用的有状态的资源。WSRF通过约定的Web Service机制保证了Web服务资源可以被声明、创建、访问、检测改变和销毁。

为了解决BPEL不能自动的调用网格有状态服务的问题, Zager[3]提出了扩展BPEL规范使之兼容有状态服务, 就是在BPEL的invoke活动中增加一个Input Header Variable元素。这种方式虽然解决了调用服务资源的问题, 但是需要很多代码编写工作, 并且要修改WSRF服务的WSDL描述文件, 整体来讲改动较多, 代价较大。T.Dornemann[4]提出了一个新的解决方案, 它引入一个新的活动到BPEL语言, 该活动被命名为grid Invoke。它是源于BPEL的invoke操作, 可以透明的处理有状态的WSRF服务。具体如图1所示:

2 系统设计

2.1 体系结构设计

为了适应网格分布性、系统异构性的特点, 本章依据工作流参考模型, 提出了基于工作流的网格服务组合体系结构, 分为3个模块, 如图2所示, 包括用户接口模块、流程执行模块和网格服务模块。

(1) 用户接口层

用户通过网格门户, 利用工作流过程建模工具, 制定业务流程。在用户接口层, 主要是将现实的业务流程映射成为形式化的BPEL描述。过程建模包括流程业务活动以及活动之间的依赖关系, 每个活动对应服务描述, 活动之间的控制逻辑对应着BPEL结构化活动;过程模型作为一个服务, 提供访问和返回结果的接口。

(2) 流程执行层

工作流引擎处于用户和网格资源层之间, 实现流程的实例化, 解析业务流程, 确定活动之间的依赖关系, 将抽象的活动描述映射为具体的活动实现, 调用网格服务并最终返回流程结果。引擎提供查看过程模型和执行监控功能, 用来发现业务流程是否正确部署和执行, 通过用户日志来修正过程模型直至符合用户需求。通过引擎的交互, 根据流程建模时的服务描述, 将活动绑定到具体服务, 实现了业务逻辑活动向网格服务资源的映射。

(3) 网格服务层

该层是部署在不同网格节点上所有服务的集合。包含了过程模型中所有活动的实现, 是过程模型的最终执行者。它们将用于匹配过程模型中的活动, 把抽象的模型实例化为可执行的服务链。

2.2 功能模块设计

1) 过程定义模块

过程定义模块为服务组合系统为用户提供了图形化的设计界面, 用户可以方便的将实际的业务流程定义为抽象的图形模型, 并最终生成BPEL执行文档提交给工作流/服务组合引擎执行。

将实际的业务流程用图形化表示, 为用户提供了拖拽式 (Drag-Drop) 的建模功能。在建模工具上提供了各种图形元素的组合、选取、删除等操作, 编辑抽象的图形流程。

为模型的图形元素提供属性编辑功能, 为抽象的图形模型“填充”描述, 是将图形流程映射为BPEL文档的必要条件。“填充”的描述包括:赋值活动提供的参数、为调用活动提供服务的描述文件 (WSDL) 、模型的输入和输出接口等。

提供了过程模型保存的功能, 并将定义的图形模型和属性对应于BPEL的活动元素, 映射为标准的可执行文档。

2) 执行引擎模块

过程模型部署即是将定义的模型拷贝到引擎的工作目录, 引擎根据BPEL文件的解析过程。有两个功能:一, 根据服务描述信息, 检查BPEL中的invoke活动所对应的服务是否存在;二, 将流程错误信息反馈到引擎管理页面。部署的过程与发布一个web工程类似, 服务器 (引擎) 将检查工程 (业务流程) 是否出错, 并在控制台 (管理页面) 返回成功/错误信息。

业务流程解析将部署在引擎中的过程建模文件解析成为组合流程的各个活动之间的依赖关系。流程解析就是将用于描述业务过程的BPEL组合文档通过工作流引擎读取为可供操作的对象, 利用这些对象进行工作流程的运行, 它是流程执行的基础。

在解析BPEL流程时, 将服务绑定分为静态绑定和动态绑定。静态绑定适合稳定不变的服务类型, 可以方便的完成服务调用过程, 但是一旦服务不可用则整个流程都无法运行。动态绑定给工作流增加了可选择的弹性, 使之更加灵活。

动态绑定指定了一个通用的服务接口信息, 是一个抽象的服务模板 (通常是一个标准的WSDL文件) 。它在WSDL文件中定义每个服务的提供者, 从具体服务中选择系统所需要的实例服务。其前提条件是, 服务资源必须支持WSDL描述服务的接口和操作。动态绑定方法检查实例服务的“抽象服务信息”, 然后这些信息调用合作伙伴链接, 动态选择服务选择提供者来绑定服务。WS-Addressing标准提供了一个端点引用机制, 使之可以根据WSDL选择一个可用服务。业务流程依赖port Type中定义的接口信息, 而端点引用可以将抽象模板映射到服务, 动态的选择服务的位置。

引擎也提供了监控系统运行的作用, 可以得到流程执行时的各方面信息, 包括运行日志、运行时间、变量的值和执行状态等。它将监控信息返回到管理页面显示给用户, 流程执行一般有三种错误:一是, 流程部署错误, 定义的流程有逻辑错误;二是, 流程执行错误, 即执行了流程却没有返回结果;三是, 连接错误, 如网络不通、服务没有开启等。第一种错误往往是因为服务描述与资源无法绑定, 需要返回流程定义模块, 由用户调整模型重新发布在引擎中;第二种错误需要查看网格服务资源和流程中的参数传递;第三种错误需要检查环境是否正确配置和启动。

3 系统实现与应用

本文以GT 4.0[5]和开源工作流引擎Active BPEL为基础进行系统实现, 在引擎中添加了对网格服务的扩展“Grid Extension”, 使其支持了网格服务的调用。采用了为BPEL添加一个“grid Invoke”活动来调用网格服务, 将网格服务资源的信息存储在“grid Invoke”中, 通过“Grid Extension”和BPEL中网格活动交互, 从而实现网格资源的调用。

本文将实现的服务组合系统集成在课题组的Geo KSGrid网格平台, 为现有的网格资源 (服务) 增加工作流管理的功能。以海上溢漏扩散模拟模型服务为例, 为工作流系统提供示范应用。该模型有多个原子模型组成, 包括水位处理模型、数值计算模型等。结合网格平台的数值计算模型库———数值计算服务集合, 可以将过程模型中的活动映射为不同的数值计算方法, 增加了模型的灵活性。在网格工作流的引导下, 如图4右所示, 建立过程模型, 结合网格的数值计算模型库, 为模型的每个活动提供了可供选择的数值计算方法, 为网格应用提供更加灵活的解决方案。引擎自动执行绑定完成的流程实例, 执行结果以可视化的形式呈现给用户。如图4左所示:以等值线的方式表示污染扩散的浓度情况。

结束语

本文在对工作流技术和网格服务的研究基础上, 设计了一个三层结构的工作流系统模型, 扩展了Active BPEL引擎, 整合了BPEL与WSRF, 使BPEL引擎可以支持WSRF服务。将系统集成在Geo KSGrid网格平台上, 并以海上溢漏污染扩散模拟为例, 展示了系统应用。

参考文献

[1]Business Process Exception Language for Web Services Version2.0 Committee Draft, 25 January, 2007.http://www.oasis-open-org/committees/wsbpel.pdf.

[2]OASIS, Web Service Resource Framework (WSRF) 1.2, http://www.oasisopen.org/committees/tc_home.php?wg_abbrev=wsrf

[3]Zager M.BPEL+WSRF[EB/OL].[2006-06-30].http://webservices.sys-con.com/

[4]T.Dornemann, T.Friese, S.Herdt, E.Juhnke and B.Freisleben.Grid Workflow Modelling Using Grid-Soecific BPEL Extensions

[5]Globus Allicance, Globus Toolkit 4.0, http://www.globus.org/toolk

地理空间信息网格 篇2

基于空间认知的三维地理信息系统研究

从空间信息中更快、更多地获取用户所需信息以辅助完成工作是GIS系统的根本目标.从空间认知的不同模式出发,分析了三维空间可视化的两种趋势;考虑到不同人群认知能力的.差别,对用户进行了具体的分类,结合用户的使用场景与目的并在可视化实现中对比例尺与LOD进行分析,提出了一种适人化三维GIS模型.

作 者：葛磊 武芳 钱海忠 GE Lei WU Fang QIAN Hai-zhong  作者单位：解放军信息工程大学测绘学院,郑州,450052 刊 名：测绘科学  ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)：2007 32(2) 分类号：P208 关键词：空间认知   空间模式   适人化   三维GIS   LOD  

地理空间信息网格 篇3

烟台市公安、卫生、房管、城管、安检、林业及供电公司等政府职能部门搭载“数字烟台地理空间信息公共平台”, 将有效地解决烟台市社会、经济、文化等信息的需求, 政府各职能部门决策, 国土资源的管理和各种服务功能的需要, 促进资源共享, 提升服务能力。

“数字烟台地理空间信息公共平台”包含着全市国土储备、城镇地籍、土地利用规划、土地利用现状等数十个数据库。早在2006年, 烟台被国家测绘局列为“数字城市地理空间框架示范项目”全国首批六个试点城市。经过三年的建设, 目前, “数字烟台地理空间信息公共平台”已基本建成, 内容包括测量控制点、行政区划、交通、水系、建 (构) 筑物、地址地名等。目前, 烟台数字化城市管理系统实现了芝罘区、福山区、莱山区、开发区和牟平区等五区联结, 覆盖面积达113平方公里。

地理空间信息网格 篇4

在列举了各种多源数据(资料)的基础之上,介绍了多源数据(资料)所需进行的预处理及其在地理空间信息提取及更新中的具体应用.针对不同来源的`数据(资料)探讨了可采用的半自动提取及更新技术,以此提高地理空间信息提取的效率及质量.

作 者：陈换新 严薇 刘晨帆 CHEN Huan-xin YAN Wei LIU Chen-fan  作者单位：陈换新,CHEN Huan-xin(信息工程大学测绘学院,河南,郑州,450052;中国人民解放军96633部队,北京,100096)

严薇,刘晨帆,YAN Wei,LIU Chen-fan(信息工程大学测绘学院,河南,郑州,450052)

刊 名：测绘与空间地理信息 英文刊名：GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 32(5) 分类号：P208 关键词：多源数据   预处理   提取   更新   综合利用  

★ 基于WebGIS的水利测绘数据空间信息发布

地理空间信息网格 篇5

自2009年1月6日建成投运至今,我国首个自主研发、设计、制造和建设的特高压工程——1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程一直保持安全稳定运行。截至去年11月,已累计输电260亿kW·h,完成北电南送160多亿kW·h,相当于晋煤外运800多万t,减轻大秦铁路400多列火车运力。特高压和智能电网已被纳入我国“十二五”规划纲要。目前,淮南—浙北—上海特高压交流工程获得核准并开工建设,锦屏—苏南特高压直流工程加快建设,特高压交流扩建工程竣工投运。国家电网公司正按照有关部署,大力推动疆电外送、皖电东送和内蒙古电力外送。发展特高压输电,具有显著的经济效益和社会效益,符合节约发展、清洁发展、安全发展的要求,是中国电力可持续发展的必由之路[1]。根据国家电网公司的“坚强智能电网”计划,在2020年前后,将建成覆盖华北—华中—华东的坚强的交流特高压同步电网,同时建设西南大型水电基地±800 k V特高压直流送出工程,共同构成联接各大电源基地和主要负荷中心的特高压交直流混合电网,到2020年,将全面建成统一的“坚强智能电网”。

但中国特高压设备是首次运行,国际上现无1 000 kV电压等级线路在运行,国内外都没有现成的特高压电网运行维护(简称运维)经验,很多设备安全性及可靠性有待于进一步通过实际工程来考证;另一方面,特高压电网电压等级高,输送容量成倍增加,绝缘要求成倍提升,故障风险显著增加,一旦设备故障,损失巨大。因此,培养特高压运维人才,研究符合特高压电网特点的运维技术具有十分重要的意义。

1 特高压变电站空间管理的重要性

1.1 特高压变电站的特点

中国特高压交流试验示范工程连接华北和华中电网,北起山西晋东南变电站,经河南南阳开关站,南至湖北荆门变电站,线路全长640 km,两端变电容量各300万kVA。特高压交流试验示范工程中,一般线路铁塔平均高度77.4 m,是500 k V铁塔的近2倍;铁塔平均重量71.3 t,是500 k V铁塔的3.5倍;导线横担平均长度在60 m左右,是500 kV横担的2倍多,导线每相采用8分裂组合。晋东南变电站变压器套管为意大利P&V产品,该套管重达6 t,长度约为13.55 m。整台变压器长12.545 m、宽15.985 m、高17.75 m(含所有附件和调压变),本体变油重129.7 t、总重595.8 t;调压变油重47.8 t、总重153 t。南阳开关站位于河南省南阳市方城县赵河镇,远期总占地面积约31 hm2,本期总占地面积约11.4 hm2,总建筑面积2 503 m2。荆门1 000 kV变电站位于湖北省荆门市沙洋县沈集镇,远期总占地面积约29 hm2,本期总占地面积约16.6 hm2,总建筑面积3 025 m2。

综上可见,交流特高压变电站占地面积大,一次设备庞大。一次设备配置主要有主变压器、HGIS组合电器、电容式电压互感器、避雷器,特高压线路两侧配置的特高压电抗器等。特高压设备与常规超高压设备的差异主要表现在3个方面[2]:一是要承受更高电压;二是为了满足高电压的要求,设备尺度显著增大,由此带来更高的机械强度要求,进而提高了制造与运输安装的难度;三是由于输送功率大幅提高,对设备可靠性的要求更为苛刻,开发百万伏级产品的技术难度和复杂程度远远大于500 k V级产品。

1.2 特高压变电站空间管理的重要性

随着特高压电网的逐步建设,国内电网的结构将发生很大变化[3,4],互联电网规模和范围成倍扩大,电网特性也将随之发生变化;电网的稳定问题将更加突出,并制约电网的发展,威胁互联大电网的安全运行。国内外互联电网的运行经验表明,特高压互联电网中发生故障波及面大,会严重影响到多个区域电网,引起连锁反应而导致系统大面积停电的可能性大大增加,由于相继事件导致互联电网失去安全稳定性的概率也大大增加。

而特高压变电站占地面积大,设备空间、运行参数大,电网潮流大,电磁场强等特点给安全、可靠、及时高效地运维带来很多难题。如果能够引入地理信息系统(GIS)技术,加强对特高压电网的空间管理,尤其是对变电站的空间管理,实现“真实”的虚拟变电站,让工作人员不必去现场就能对变电站的设计构造,自己关心的变电站设备有可视化的、感性的认识,并据此可以进行日常工作模拟培训及对即将开展的工作制定安全措施及技术措施,减少不必要现场停留时间(除设备正常巡视及现场工作),将会大大提高人身安全及工作效率。

2 GIS基本原理及应用

2.1 GIS及WebGIS简介

GIS萌芽于20世纪60年代初,是由加拿大的Roger F.Tomlinson和美国的Duane f.Marble从不同的地方和不同的角度最初提出[4]。对于GIS,目前尚没有统一的定义,美国联邦数字图书馆协调委员会(FICCDS)对GIS的定义是[5]:“GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统,该系统具有支持空间数据的获取、管理、分析、建模和显示的功能,并可解决复杂的规划和管理问题。”GIS技术把图形独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起[6]:GIS在分析处理问题中使用了空间数据和属性数据,并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用,进行有关空间数据的操作,如空间查询、检索及复杂的空间分析。GIS技术实质是运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对管理、决策和研究更有价值的信息的专门技术。经过40余年的发展,GIS已作为一种通用技术被广泛应用于社会生活的各个领域,如资源调查、环境评估、电子政务、公共设施管理、文献资源管理等。

WebGIS俗称万维网地理信息系统,它结合了GIS和Internet两方面的优点[7],是基于Internet的新一代GIS。它利用Internet在Web上发布标准化信息,为用户提供GIS的在线查询和业务处理等功能,它具有广泛的访问范围、良好的可扩展性、跨平台特性、平台独立性、系统成本大规模降低、系统操作更加简单、真正大众化的GIS等优点[8]。WebGIS是GIS在广域网环境下的一种应用,其最终目标是实现空间信息的网络化,用户可以在任何一台连上Internet的电脑上,浏览查询所需要的地理空间数据及属性数据,进行地理空间分析、查询,以支持决策。通过对空间信息和超媒体技术的集成,用户可以获得的不仅仅是矢量化的空间信息,还有遥感影像、动态视频、文字说明等多种信息。

2.2 GIS在智能电网中的应用

当前,许多发达国家正以G I S基础软件为平台,积极实施兴建“数字电网”为框架的电力管理信息系统来提高电网运行的科学管理水平[9]:国际上,如美国的纳什维亚电力(NES)采用GIS提高应急响应能力;西班牙电力通用公司(ERZ)使用GIS技术建成监控和数据查询系统,集自动绘图(AM)设施管理(FM)和GIS功能于一身;国内,武汉供电局建立的“武汉供电局AM/FM/GIS”,是全国第一个分布式结构的,规模最大的配电GIS。GIS将在电网的设计和运行维护中发挥其重要的作用。

在电力系统中,GIS可以将不同电力设备对象依据不同属性进行分类和组配,将设备对象的空间数据与其属性数据相联结,并链接到该对象的可视化显示上,将空间数据分析与可视化显示成为一个集成系统,使互动的空间查询任务变得很容易,通过电力能量管理系统(EMS)提供的实时数据,可以实现空间分析动态化;GIS能将对象结构描述到极其详细的程度,如一座开关,一台主变,甚至一根套管。可以非常直观和容易地在GIS平台上进行建筑平面图和布局结构的地理位置导航;此外,任何GIS软件略作修改后都可应用到变电站管理工作中,因此开发GIS应用系统成本低廉,目前较为常用的GIS软件有Arc View、Arc Info、Arc IMS等。

3 基于GIS的特高压变电站管理系统建设技术方案

基于GIS的特高压变电站空间管理系统技术方案主要探讨如何将特高压变电站作为一个地籍系统,建立特高压变电站空间基础地理信息模型,将空间数据与设备参数信息资源属性相关联,采用GIS空间拓扑数据模型来解决变电站内部设备的动态拓扑分析问题,利用GIS对于变电站内设备如馈线、变压器、开关、杆塔和负荷等电力状况(空间分布、运行状况、电能状态、故障情况、污染状况、安全状况)的监测、运行、检修维护进行空间定位、图形输出、空间分析和决策,实现变电站结构以及设备的运行状态(从站内监控与数据采集SCADA系统获取设备实时运行数据)与地理信息图形的统一,构建功能强大技术先进的可视化、数字化、智能化的特高压变电站运维系统,为变电站运维人员提供可视化的信息检索、资源服务环境及辅助决策支持。

3.1 变电站空间基础地理信息系统建设

建立特高压变电站空间基础地理信息系统是利用GIS实现对站内设备的可视化管理,实现变电站空间基础信息管理与应用服务的有效途径,该系统必须以满足空间数据服务和设备参数信息资源共享为基本出发点,同时兼顾信息管理和维护的需要。空间数据库主要存储描述变电站内设备所处的位置或区域等空间信息,它可以帮助运维人员快速定位、比较、获取和使用特高压设备,实现三维平面的可视化管理。

采用基于GIS的空间数据库技术,以变电站空间基础地理信息系统的矢量数据为搜索引擎,让人们在一个看似“真实”的虚拟环境(虚拟变电站)中进行信息的管理、检索、查询、分析和应用。系统的目标是建立一个能对变电站空间基础信息进行科学管理和维护,并且能为变电站物理设备及数字资源提供统一的可视化多元空间基础信息服务(多数据源、多尺度、多分辨率、多时相、多形式)的变电站空间基础信息平台。其基本功能包括:(1)作为变电站空间基础信息管理、更新和维护的工具;(2)成为变电站信息平台和专业信息应用系统建设的共享平台;(3)为管理人员提供基于空间信息的专业信息发布与交换服务;(4)结合WebGIS技术,实现各变电站空间基础信息的运维、发布、共享与交换。

3.2 GIS建设的思路

利用CAD的平面设计制图功能完成变电站设备分布的现状调查与制图,结合数码相机拍摄的图像,在此基础上利用GIS建立图形数据库和专题属性数据库,最终实现基于GIS的特高压变电站空间分布信息管理[10]。

1)CAD制图:通过CAD精确绘制变电站背景图、建筑平面图、变电站竣工图等,从SCADA系统中获取一次接线图,并进行间隔分图,根据实际运维的需要,可将上述图层分层组织,需要时对图层进行叠加。

2)图形扫描数字化:利用数码相机对有关标识物、设备(变电站鸟瞰图,一次设备,二次屏柜,测控、保护等智能装置,端子箱等)进行拍照,然后利用屏幕矢量化软件完成其数字化过程。

3)图形数据与GIS数据交换[11]:在GIS支持下,将图形数据转为GIS数据,为下一步GIS空间数据管理做好准备。空间数据主要指图形数据,在空间图形数据的输入过程中根据实验室条件使用的是屏幕栅格地图数字化方法,其主要工作流程包括:数字化底图的输入、栅格地图的配准和栅格地图的屏幕数字化[12,13]。数字化底图的输入是实现屏幕数字化的基础工作,将系统使用的纸质地图通过高分辨率(除非有特殊的精确要求,一般分辨率设置为300 dpi即可)的扫描仪扫描输入计算机变成电脑能够识别的栅格图像文件,然后经过图像处理软件Photoshop处理后倒入GIS软件作为数字化底图。通过光学扫描仪输入计算机的栅格图像是基于屏幕坐标系统的图像文件,而GIS软件对数据的处理是基于地理坐标系统的,所以在进行地图数字化之前通过GIS软件在栅格地图上选取适当的控制点和合理的投影系统对栅格地图的坐标系统和投影方式进行校正转换成符合当地实际的地理坐标和投影系统,这个过程就是地图配准的过程。

4)建立属性数据库:属性数据的录入最终将以批量转换的形式实现,对录入的属性数据,在平台软件上进行属性结构定义并实现图形要素和属性记录的连接,进行逻辑一致性检查,建立满足系统要求的属性数据库。图形要素的属性数据和业务数据统称为系统的属性数据。业务数据是指具体的某项业务的详细信息的描述,例如设备的标准化操作规范,设备异常缺陷处理预案,运行技术指标等。

5)系统的维护与管理:变电站的设备分布是一个动态系统,数据具有一定的时效性,必须对数据库进行及时维护和更新,实现动态的空间管理。

3.3 系统功能设计

根据系统研制的目标来规划系统的各个组成部分,并说明它们在整个系统中的作用和相互关系,以保证系统总体目标的实现。整个系统按照功能可以分为3大子功能系统,即图形服务功能子系统、变电站运营管理子系统和系统管理功能子系统,每个子系统又包括数个功能模块。

系统功能图如图1所示。

3.3.1 图形服务管理

其主要实现采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力,进行空间定位、过程动态模拟和分析。它包括基本地图操作功能(如放大、缩小、漫游、鹰眼、图层控制等)、地图查询(如地图要素的属性查询和空间查询)功能和其它地图服务功能(如距离量算、统计分析、成图输出等)。地图放大、缩小、漫游、鹰眼功能可以使用户实现地图的视图并快速定位到他们所感兴趣的区域范围或某一特定的地物目标;图层控制功能可以使用户选择感兴趣的图层组合起来查看地图,还可以对各类图层图像进行加载和删除;距离是用户比较关心的几何度量属性,距离量算功能可供用户查询地图上任意折线的距离(可不必进入现场即可获得特高压设备之间的精确距离),以利于用户对现场工作进行危险点分析并策划安全措施。地理信息系统作为一种空间分析技术手段具有强大的时空分析功能,利用各种统计图,通过各种评价分析模型了解资源影响范围,从而为各类检修、技改提供依据。如:能够在地图上创建地图范围内的各控制小室,各出线间隔、主变间隔、母线间隔上相应设备分布的平面地图;能够在地图上完成对各控制小室(测控柜、保护柜、数据网柜、PMU柜、电能采集柜、电度表柜等),各出线间隔、主变间隔、母线间隔上各种设备信息的显示、维护和查询。实现对整个变电站地图范围内各级设备的定位、统计、分析功能。

3.3.2 变电站运营管理

运行管理:坚持安全第一、预防为主,依据“两票三制为核心”的生产模式、生产管理的需求,方便信息的录入、传递和查询。包括值班和交接班、巡回检查、倒闸操作、运行监视、异常和事故处理以及按照管理流程完成工作票、操作票的闭环管理。

设备管理:系统提供统一的设备台帐管理模块,通过用户权限控制不同岗位用户具有的功能。主要有:设备定期维护、继电保护、设备评价、设备缺陷、设备试验报告及运行参数、电压及无功控制、设备检修计划等。用户可以通过点击电网GIS图中的设备符号,指定的线路,通过设定的查询条件,自行选择的组合查询条件等,对电网设备进行编辑、查询、统计、输出。

状态检修管理:通过对设备红外测温、绝缘水平、运行工况、缺陷、积污速率等进行分析,计算当前设备健康状况,找出影响安全、经济运行的因素及可能存在的问题,进行状态检修。

技术管理:主要包括规程制度,图纸、指示图表及技术资料,设备台账,典型操作票,运行规程,危险点分析及事故预案等。

安全管理:主要包括安全目标、安全活动,二次系统安全防护,两票管理,防误闭锁,防火、防水、防盗,安全工器具,外来人员及施工人员等。

3.3.3 系统管理功能

本模块包括用户管理、数据管理和系统维护功能。用户管理指系统能够对用户实施管理,包括用户认证,添加、删除、修改用户信息,设置用户权限,对用户密码进行有效管理。数据管理又包括空间数据管理、设备参数数据管理。空间数据管理主要完成系统空间数据的更新;设备参数数据管理指管理员能够方便地进行各类设备参数的管理,主要负责设备参数的入库、整理及统计情况等。系统维护是指系统的软硬件维护,如软硬件升级、病毒防范、数据接口及交换(与SCADA系统)等。

4 结语

国家电网公司提出,“十二五”期间将建设连接大型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横”特高压骨干网架和16项直流输电工程(其中特高压直流14项),形成大规模“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局,基本建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网,使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。可以预见,在不久的将来,中国特高压将迅速发展,利用GIS技术的数据综合、地理模拟和空间分析能力,将特高压变电站各种图形、地图、数据属性信息统一管理,使变电站的运行管理更加可视化、数字化、智能化,实现对特高压变电站的及时、优质、高效运维具有时代意义和实际价值。

摘要：分析了特高压变电站实施空间管理的重要性,提出将地理信息系统(GIS)应用到变电站空间管理中。给出了一个基于GIS的特高压变电站管理系统建设技术方案,该方案将特高压变电站作为一个地籍系统,采用GIS空间拓扑数据模型来解决变电站内部设备的动态拓扑分析问题,为变电站的运行管理提供了一个有效实用的手段,提高了变电站运行的工作效率,使变电站的运行管理更加可视化、数字化和智能化。