探討城市供水管網(wǎng)gis系統(tǒng)的管理和維護(hù)

1、<p>　　探討城市供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)的管理和維護(hù)</p><p>　　摘要：隨著時(shí)代和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市的現(xiàn)代化步伐日趨加快，城市建設(shè)、管理、發(fā)展的矛盾日益突出。采用高新技術(shù)和方法來高效管理地下各類專業(yè)管線，滿足決策、管理部門和施工單位的需要已成為當(dāng)務(wù)之急。采用GIS管理供水管網(wǎng)，利于供水管網(wǎng)的規(guī)范化管理，提高工作效率和服務(wù)水平，做到節(jié)水節(jié)能，并為優(yōu)化調(diào)度提供信息化基礎(chǔ)。 </p>&

2、lt;p>　　關(guān)鍵詞：城市供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)；功能；管理；優(yōu)化更換/維護(hù) </p><p>　　中圖分類號：G353.11文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著城市化的快速發(fā)展，面對日益復(fù)雜的供水管網(wǎng)、業(yè)務(wù)及海量的數(shù)據(jù)，各地水司都已應(yīng)用或開始著手建設(shè)GIS系統(tǒng)。為能充分發(fā)揮GIS系

3、統(tǒng)的作用，除了在GIS系統(tǒng)建設(shè)過程中對平臺選擇、系統(tǒng)開發(fā)過程嚴(yán)格控制外，更應(yīng)多注意GIS系統(tǒng)的維護(hù)、管理及應(yīng)用工作，同時(shí)應(yīng)建立一個完善的數(shù)據(jù)更新機(jī)制，及時(shí)將第一手原始資料錄入到GIS系統(tǒng)中，為管網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)提供實(shí)實(shí)在在的信息支撐，從而實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的動態(tài)管理。 </p><p>　　城市供水管網(wǎng)GIS的功能 </p><p>　　本系統(tǒng)適用于中小城市供水管網(wǎng)的綜合管理，支持建立

4、網(wǎng)絡(luò)型信息管理系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫兼容能力，實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)下的管網(wǎng)整體連通性網(wǎng)絡(luò)分析、圖幅自動管理和無縫漫游，支持管網(wǎng)三維可視化管理。系統(tǒng)支持管網(wǎng)信息查詢統(tǒng)，爆管分析并形成關(guān)閥處理方案，具有栓點(diǎn)圖生成、打印和管網(wǎng)平差功能，并支持遙測遙控?cái)?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與優(yōu)化調(diào)度。 </p><p>　　1.1查詢統(tǒng)計(jì)功能 </p><p>　　在系統(tǒng)中可進(jìn)行圖形及數(shù)據(jù)庫的查詢、統(tǒng)計(jì)，還能進(jìn)行各類管線的分布情況查

5、詢、局部地段管線設(shè)備列表等操作。主要包括：由圖查屬性、由數(shù)據(jù)庫查圖、條件查詢、指定范圍綜合查詢以及平面和三維環(huán)境下的位置查詢與空間量算等功能。 </p><p>　　1.2爆管分析與關(guān)閥處理方案 </p><p>　　管道搶修時(shí)，指定爆管位置，系統(tǒng)給出應(yīng)關(guān)閉的閥門。用戶輸入爆管搶修位置，或在圖上選中某一管線，系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系自動找出與該管線連通的所有閥門，如果其中有失效閥門則繼續(xù)向后搜

6、索。在此范圍內(nèi)將它們分成必須關(guān)閉、不必關(guān)閉兩類，對不能關(guān)的閥門要給予提示，將不必關(guān)的閥門排除，形成關(guān)閥方案，并輸出停水范圍和停水通知等信息。 </p><p>　　1.3關(guān)閥方案采用智能化模糊查詢和精確條件查詢相結(jié)合，系統(tǒng)可根據(jù)地理環(huán)境信息進(jìn)行智能化位置提示。 </p><p>　　1.4栓點(diǎn)圖生成功能 </p><p>　　本系統(tǒng)針對管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的特點(diǎn)專門對管

7、線的編輯進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)置了交互編輯、坐標(biāo)輸入和長度方向輸入幾種管線編輯方式。系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了栓點(diǎn)圖編輯和調(diào)用方式，用于關(guān)閥等情況下的精確定位。 </p><p>　　1.5 規(guī)范而靈活的打印功能 </p><p>　　系統(tǒng)的打印功能是專門為管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，根據(jù)管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的需要進(jìn)行選項(xiàng)設(shè)置。用戶可按照系統(tǒng)提示選擇典型模式或自己隨意設(shè)定打印格式。通過本系統(tǒng)可以打印出精確比例尺的管線圖

8、及基礎(chǔ)地理圖，用戶可選擇或設(shè)置標(biāo)題、注腳及管線圖例等內(nèi)容。 </p><p>　　1.6 遙測遙控?cái)?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與優(yōu)化調(diào)度 </p><p>　　本系統(tǒng)能夠與遙測遙控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，以波形圖、柱狀圖等形式顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠把這些數(shù)據(jù)通過專題圖的形式表現(xiàn)在地圖上。系統(tǒng)通過在管網(wǎng)環(huán)境下對遙測遙控?cái)?shù)據(jù)的分析，可以獲得更加全面系統(tǒng)的信息，為供水管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度提供有力的支持。 </p&g

9、t;<p>　　1.7管網(wǎng)平差功能 </p><p>　　本系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶管網(wǎng)現(xiàn)狀提供的用水情況進(jìn)行平差分析，自動繪制出供水管網(wǎng)壓力分布圖。在具備城市建筑三維數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以將分析結(jié)果直觀表現(xiàn)在三維場景中。 </p><p><b>　　2、管理 </b></p><p>　　2.1硬件和網(wǎng)絡(luò)管理 </p>&l

10、t;p>　　服務(wù)器是GIS系統(tǒng)的硬件核心，所有GIS數(shù)據(jù)都儲存在服務(wù)器中，應(yīng)保證服務(wù)器時(shí)刻處于安全、高效的狀態(tài)。除了保證服務(wù)器外部環(huán)境的要求外，也應(yīng)注意服務(wù)器的病毒防護(hù)等工作。GIS的數(shù)據(jù)交換離不開網(wǎng)絡(luò)，要讓GIS系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行就要建立完善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 </p><p><b>　　2.2軟件管理 </b></p><p>　　軟件管理主要是針對系統(tǒng)在運(yùn)行過程

11、中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行修改調(diào)整。每次版本更新時(shí)，需記錄每個版本更新的信息，并對上一版本進(jìn)行保存?zhèn)浞?。要設(shè)立專門的人員對GIS系統(tǒng)進(jìn)行管理，管理人員將各操作人員發(fā)現(xiàn)的問題集中反饋給開發(fā)人員，經(jīng)開發(fā)人員修改和雙方測試后的新版本系統(tǒng)通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，用戶通過系統(tǒng)登錄自動更新。管理人員對上一版本系統(tǒng)進(jìn)行備份保存。 </p><p><b>　　2.3系統(tǒng)管理 </b></p><p&g

12、t;　　（1）權(quán)限分層管理 </p><p>　　為有效管理系統(tǒng)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性與有效性，必須對系統(tǒng)使用者進(jìn)行權(quán)限分配。如：瀏覽權(quán)限人員只能瀏覽系統(tǒng)，而不能對系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編輯修改，而編輯權(quán)限人員則可通過系統(tǒng)修改數(shù)據(jù)。在供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)中的權(quán)限分配主要有兩種方式： </p><p>　　用戶權(quán)限組設(shè)定，不同權(quán)限組中的操作人員有不同的權(quán)限，相同權(quán)限組中的操作人員有相同的操作權(quán)限。

13、</p><p>　　自定義權(quán)限，可對相同權(quán)限組中的特殊人員進(jìn)行特殊權(quán)限分配。 </p><p>　?。?）系統(tǒng)操作培訓(xùn) </p><p>　　系統(tǒng)在開始運(yùn)行初期應(yīng)對系統(tǒng)操作人員進(jìn)行全面，并有針對性的操作培訓(xùn)，在系統(tǒng)功能調(diào)整后也需要針對調(diào)整進(jìn)行再次培訓(xùn)。 </p><p>　?。?）制定管理制度 </p><p>　　

14、為了保證數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確地錄入GIS中，能真正在生產(chǎn)、運(yùn)營、管理中發(fā)揮作用，就必須要制定完善的管理制度，保證GIS系統(tǒng)應(yīng)用到各類業(yè)務(wù)上。如：停水方案的制定必須通過GIS系統(tǒng)出方案、管網(wǎng)工程竣工驗(yàn)收必須先將管網(wǎng)資料錄入到GIS系統(tǒng)中等。 </p><p>　　（4）系統(tǒng)安全性設(shè)置 </p><p>　　為了保證GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全、有效，除了要在權(quán)限上作設(shè)定外，也應(yīng)在系統(tǒng)程序上下工夫。每一個設(shè)

15、施的屬性信息中都有“創(chuàng)建人”、“創(chuàng)建時(shí)間”、“最后修改人”、“最后修改時(shí)間”等信息。這類信息能讓系統(tǒng)管理員方便對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、跟蹤。采用大量提示信息，如刪除提示、信息不全提示等等。在數(shù)據(jù)庫中安裝觸發(fā)器，在數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵數(shù)據(jù)中嵌入數(shù)據(jù)觸發(fā)器，記錄數(shù)據(jù)變化的情況。退出系統(tǒng)保存提示。 </p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)維護(hù) </b></p><p>　　GIS系統(tǒng)常采用的

16、數(shù)據(jù)維護(hù)形式有集中式管理和分散式管理。本集團(tuán)采用的數(shù)據(jù)維護(hù)方式為分散結(jié)合部分集中的管理方式。對于一般管網(wǎng)數(shù)據(jù)的維護(hù)更新，由分公司各片區(qū)分別錄入；部分重要數(shù)據(jù)由集團(tuán)負(fù)責(zé)更新編輯，這種方式能有效地保證管網(wǎng)數(shù)據(jù)更及時(shí)的更新到GIS系統(tǒng)中，同時(shí)也能使GIS應(yīng)用更廣泛，使GIS系統(tǒng)應(yīng)用面最大化。 </p><p>　　3、建立基于管網(wǎng)失效分析的優(yōu)化更換/維護(hù)策略 </p><p>　　我國《城市供水

17、管網(wǎng)漏損控制及評定標(biāo)準(zhǔn)（CJJ92-2002）》明確要求，供水企業(yè)對DN≥75的管道，每年應(yīng)安排不小于管道總長的1%進(jìn)行改造；對DN≥50的支管“爆管”預(yù)防，每年應(yīng)安排不小于管道總長的2%進(jìn)行改造。在管網(wǎng)維護(hù)的實(shí)際工作中有幾個重要的問題需要回答：首先，如何確定哪些管道需要優(yōu)先進(jìn)行更換；其次，在管段更換（即修復(fù)性維護(hù)）與維修維護(hù)（即預(yù)防性維護(hù)）之間，如何找到最佳的平衡點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)維護(hù)成本最低且效益最高？ </p><p&g

18、t;　　事實(shí)上，隨著使用年限的增加，管道可靠性和對其的期望性能均呈逐年下降的趨勢；當(dāng)管道可靠性低于期望性能時(shí)，需要修復(fù)性維護(hù)（即更換管段）。但是，如果在管道可靠性尚未低于期望性能時(shí)采取預(yù)防性檢測與修復(fù)的方法及時(shí)地提高管道可靠性，則可以顯著延長管道服務(wù)年限，從而降低管網(wǎng)維護(hù)的總費(fèi)用。陳求穩(wěn)等人對上述問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，建立了基于管道檢測、修復(fù)、更換等管道維護(hù)策略之間的費(fèi)用計(jì)算模型及優(yōu)化計(jì)算方法（式2～式7），為在工程實(shí)踐中優(yōu)化管道維護(hù)策

19、略、實(shí)現(xiàn)成本-效益最大化提供了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。 </p><p><b>　　(2) </b></p><p><b>　　(3) </b></p><p><b>　　(4) </b></p><p><b>　　(5) </b></p>

20、<p><b>　　(6) </b></p><p><b>　　(7) </b></p><p>　　其中，CL為管網(wǎng)維護(hù)總費(fèi)用；R為貨幣貶值系數(shù)；Ci為第i年維護(hù)費(fèi)用；Cfailure為管道失效費(fèi)用；PF為管道失效概率；Tn為折算為當(dāng)前貨幣的總維護(hù)費(fèi)；ti為第i次失效時(shí)間；tn為第n次失效并確定更換時(shí)的年限；Fn為tn時(shí)的管道更換費(fèi)

21、用；R為貨幣貶值系數(shù)；Brkth為需進(jìn)行管道更換的失效閾值。 </p><p><b>　　3、結(jié)語 </b></p><p>　　對于龐大復(fù)雜的供水管網(wǎng)系統(tǒng)，如何確保其安全優(yōu)化運(yùn)行并控制輸配過程產(chǎn)生的二次污染，供水企業(yè)應(yīng)以輸配水質(zhì)安全保障為核心，以管網(wǎng)信息化為基礎(chǔ)，從技術(shù)、工程、管理與系統(tǒng)平臺等不同角度，在管網(wǎng)分級分區(qū)、管網(wǎng)優(yōu)化維護(hù)、管網(wǎng)漏失控制與“爆管”預(yù)防等方面