管网数字化综合管理信息系统.docx

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1、管网数字化综合管理信息系统山西神地科技有限公司2012 年 2 月管网数字化管理信息系统管线管理信息系统基本功能拓展功能数字化存储工程应用：事故处理应用管理应用地形图管理、管线和管三维虚拟仿真、管网检点的编辑、属性数据的修维护、规划设计与施管理、空间数据的管理工分析、事故处理空间数据 属性数据我公司管网线路数字化管理信息系统是对政府、行政区域或企业厂矿区域内的管网或线路进行三维数字化信息采集，三维虚拟仿真、最基本的信息查询、统计和算量等基本功能的基础上提供检修维护、规划设计、更新改造、生产运营、工程管理、安全防护、事故处理等拓展的综合决策分析功能，这些功能在计算机网络平台进行集中管理，不仅能提

2、高工作效率和运营效率，而且确保安全。管理功能结构图一、项目实施后产生的社会效益和经济效益1、社会效益A、提高 XX 矿区地下管线信息现代化管理水平地下管网在一定范围内和程度具有公益和公共的技术特性， 其数据表现出较强的共享性。在解决各种问题时，既需要本部门的数据，同时也需要其他部门的相关数据，因此，部门之间的数据共享很有必要建立地下管线信息系统，可实现管线集中统一管理，通过网络可达到各部门间管线资源信息的交流和共享，为相关部门提供辅助决策，提高管线资源综合合理利用效益，节省大量的人力、物力和财力，提高了地下管线信息化管理水平。使XX矿区地下管线规划与建设进入规范化、数据化、网络化、标准化、现代

3、化的新阶段。B、保障 XX 矿区地下管线高效率、高质量的运转】地下管线现状的资料是 XX 矿区规划、建设和管理的基础资料和依据，是 XX 矿区安全运转的基本保证。尽快全面系统地掌握地下管线信息，可为合理开发 XX 矿区地下空间，地下工程施设规划、设计、施工及运行提供完整的数据，对制定技术和经济合理规划、管理有着重要作用，为保障 XX 矿区的物质流、能量流、信息流的正常运行打下坚实基础。通过本系统的研究对 XX 矿区地下管线建设管理的新技术应用，提供了一个成功的典范， 有助于提高我 XX 矿区地下管线规划建设管理的整体水平，真正起到应用示范工程的社会影响。C、为 XX 矿区管线规划、建设和管理提

4、供依据随着 XX 矿区现代化进程、地下管线设施也迅速发展，管线建设也将不断地进行新建、扩建或改造。管线信息可为管线建设提供良好的设计环境，对管线线路、站点合理布局、施工、维护、管理起着举足轻重的作用。在管线建成之后，使用中对管线不断维护更新，正常运营，也都必须根据管线信息系统资料进行分析， 以便准确确定产生故障原因，采取切实可行的措施排除故障，所以管线信息系统是城市建设和管理的重要依据。D、为 XX 矿区地下管线的优化设计和科学决策服务目前 XX 矿区进行开发建设前，首先要充分查询地下管线的分布现状，设计人可依据提供的资料和数据分析，提出各种预估方案选择出最佳方案，确定优化的管线接入路线、以及

5、施工采取有效措施，确保管线的安全，进行城市规划、扩建和管线建设时， 依据管线信息系统提供的数据进行合理决策和优化设计，为 XX 矿区决策提供支持，提高后勤办事效率。2、经济效益A、减轻、减少管线灾害事故发生的经济损失经过数年数十年的建设，XX 矿区面貌焕然一新，大量的地下管线已形成十分复杂的管线网络。由于管线建设的数量和种类不断增多。如果地下管线资料缺漏和偏差，或者对地下管线分布情况不清，进行盲目施工，无疑将导致地下管线损坏，造成城市停水、停电、通讯中断，甚至引到灾害性事故，则带来难以估量的社会、经济重大损失，对社会生活正常、安定产生不良的影响， 甚至造成人员伤亡，财产损失。由此可见，建立地下

6、管线信息系统可提供出工程管理信息，设计中最佳方案，施工中采取有效措施的基础资料和数据，避免各类管线灾害事故发生。同时，也为XX矿区的遭受自然灾害对地下管线破害的减轻和修复提供宝贵的信息。￥通过地下管线探测与信息系统的建立，不仅可以减少挖断管线的事故，节省在开挖道路断面确定管线走向的费用，还可以及时修复、查询漏损管道，减少直接与间接的经济损失。B、为规划设计、管理部门提供辅助决策利用准确的空间定位数据为建设规划与管理提供辅助决策 信息，以提高 XX 矿区规划与管理的水平、缩短规划周期、提高办事效率、减少因规划决策失误而造成的经济损失；提高劳动生产率，减少人员投入的费用；提高各部门之间的协作能力；

7、实现地下管线集中统一的现代化管理，直接为社会提供各种管线专题图、综合图以及各种统计报表。C、为“数字 XX 矿”建设重要的一项基础工作地下管线包括：给水、排水、雨水、燃气、电力、电信、有线电视、路灯、信号、工业等管（道）（沟）或电缆，查明地下管线状况，实现管线信息化管理，统一 XX 矿区地下管线探测、数据处理、资料编制和信息管理系统，是 XX 矿区建设的一项基础工作，显然，它是“数字 XX 矿”重要信息资源，为此，加强管线信息工作将为“数字 XX 矿”提供了充分高效的信息，使地下管线的空间信息与城市面向建设信息，构成一个真实而完整的三维的数字空间体系，为解决城市规划、管理服务，为城市改造、防灾

8、、减灾乃至战争破坏恢复重建提供依据。因此，地下管线的信息系统建设具有十分良好的社会经济效益。二、管线信息系统应具备的功能一个运用 GIS 技术构建的城市管线信息系统应该充分利用 GIS 提供的多源地理信息一体化管理能力、空间查询、分析和辅助决策能力， 重视管线相关数据的特点，紧密结合管线管理的工作实际，同时还要具有一定的超前性。城市发展速度明显加快，管线铺设和变更空前频繁，管线管理的工作模式、管理制度和相关法规都在不断改进，好的管线信息系统应该具有适当的弹性，能适应这种变化。举例来说，有的系统把管线中所有管件划分为名称固定的有限几类，不允许用户管理新的管件类型；有的系统将数据库的字段固定，要扩

9、展新的数据字段，用户就要找开发者改程序，这样的系统显然满足不了发展的需要。完备的管线信息系统应具备以下基本功能：1、：地形图管理2、地形图管理实现了厂矿地形地貌数据，包括绿地、等高线、水系、道路、建筑物等数据的综合管理；它管理基础地形图和各种专业地图。地形图管理提供海量地形数据管理功能，可方便快捷实现地形图数据的查询、编辑和输出。各种图形要素可分类、分层管理；如图1 右边的工程对话框显示所有图层（每种管线为你图层）。图 1 图层管理地形图管理为多图幅管理，多图层管理的方式对基础地形图进行管理。以图幅为单位构成平面，一个图幅中又由若干层（文件）重叠而成，可方便地对同类图层进行管理操作。用户可自行

10、管理图层组， 包括新建、删除、更名、添加和图层，也可对图层的显示比例，显示开关进行控制。3、管网的输入编辑按照国家行业标准，已设置了比较齐全的管点类型，并且管点和管段的符号、颜色也是按照规程设定的，但因各地情况不同，有些地方可能有其它类型的管点和管段,系统允许对管点类型进行设置，可以添加、删除管点类型，或者修改已有类型的参数；如图2 为编辑特殊管点。其中由管点的连线构成管段，管段组成管线，管点的精度决定管线的精度。对于管点的主要数据来源，若甲方能提供，图2 编辑管点用甲方提供数据进行展点和输入，精度以提供的数据为准；若甲方不能提供可由外业进行采集，精度在国家规定范围内。在管线数字化的同时也不能

11、忽略房屋数字化管理，房屋除了具有一般属性外，还可以根据甲方要求添加属性；根据提供的房屋属性资料，可生成三维景观。4、 管网属性管理软件除建立各类管网的空间数据库外还有属性数据库。独立建立不同管网的空间数据库及属性数据库，能够独立维护各类管网的数据结构；能够灵活的进行各类管网的管点和管段属性内图 3 管网属性查询容的数据调整，除提供常用的属性外，还可根据用户需要添加属性。如图 3 若查询某一管点或管段属性，该管网就会闪烁显示，并弹出属性列表。5、管网数据管理管线信息系统兼顾厂矿各职能部门,采用一种灵活、开放的数据库结构，确保厂矿各类数据的统一管理。查询：提供所有管线的综合查询功能，了解整个厂矿管

12、线，管段和管点的整体情况。也可以根据客户需要选择查询某一类管网信息， 并对查询结果进行统计，如图 4。统计：供所有地下管线的综合统计功能，了解城市管网情况的统计资料。也可以统计某一类管网的专属详细信息，并能根据要求生成饼图等输出打印，如图 5。定位：系统提供多种定位功能，用户可以迅速将屏幕定位到某一&图 5 管网查询统计指定位置，大大方便了用户的使用。定位方式有鹰眼定位，区域定位， 地名定位和坐标定位；如图 6 所示。量算：系统提供了多种量算功能，可以量算距离、角度以及任意区域的面积、周长等内容。例如量算管点到建筑物的距离，例如，量算某个管点到建筑物的垂直距离，而参照该距离进行现场定位施工更加

13、快速、便捷。如图 7 所示。.图 6 定位：图 7 量算动态标注：系统可以提取属性信息，并将其以自定义的方式标注在管线上。添加的过程可以是手工的，也可以是自动的，系统还可以自动处理避让，标注的内容和形式由用户来定义。所谓动态标注，是指标注内容与属性信息动态绑定，属性信息更改后，标注内容随之自动改变。裁减输出：系统统一管理海量数据，对于用户来讲，数据是连续的、无缝拼接的，在需要部分输出的时候，系统可以进行任意区域的裁减输出，例如将一个矩形区域的图形进行裁减，可以自定义输出比例尺，并可自动添加图框，裁减出的数据既可以通过格式转换供其他系统调用，也可以通过打印机、绘图仪输出。三、系统拓展功能1、三维

14、空间立体图管网三维观察:系统提供了对地下各种管线进行三维浏览的功能。依据国家技术规范，根据各类管网数据库中的三维数据，结合管网设备模型库，选择性组合各类管网，自动生成各类管网的三维立体图，方便用户了解不同管网的管网分布情况，并随时查询管件属性，量算管线间距。如图 8 为管线的三维显示。图 8 地下管线三维观察三维景观：三维景观的功能是将一定范围内的多层管线及部分地物生成三维实景，并允许用户进行虚拟现实的观察。如图9 所示。系统将矩形内的管线和管点按高程属性进行立体化，在单独的窗口中显示出来。用户可以从不同的方向和角度对三维景观进行观察 ,可以对三维景观按选定的方向进行漫游,同时用户还可以对三维

15、景观中的管点、管段和管线的属性进行查询和浏览。图 9 三维景观、2、管网检修维护超标检测模块：系统提供各类管网的规范库管理，用户可以根据地域区别自己维护不同管网的埋设深度，管网之间水平净距，垂直净距的规则。系统根据以上规则，对管网进行碰撞检测，埋深检测，影响范围检测，检查管网是否满足设计规范中的要求；系统也可以对设计图和竣工图进行碰撞检测，以检查是否符合工程规范。如图10。预警模块：针对较老的厂矿，由于管线已老化，甚至已经破损， 系统可设置警戒哨，提供预警功能。允许用户自定义条件，如图 11 可定义维修次数或使用的时间在管网维护时间，查找符合条件的管 件，提示预警。图 10 地下管线碰撞检测3

16、、规划设计与施工分析4、系统根据各类地下管网的特性，通过不同管网的设备配置，获取不同管网的设备特性信息，对各类管网进行相关分析。空间分析：功能主要是根据道路中心线等功能线文件的服务半径进行影响范围的分析，如对某条道路实行扩建改造，通过对该条道路的空间分析，了解开挖道路所影响的管道设施及地物设图 11 设置警戒哨空间分析结果施的情况，有助于辅助规划设计人员的规划决策。如图 12.图 12 空间分析结果图最短路径分析：查找用户点取的两个管点之间的最短路径。系统会将该路径高亮度显示，并在输出面板中显示该路径途经的所有管点和管段的信息。若用户点取的两管点不连通，系统将提示用户。如对于通讯一类管网可以确

17、定不同路由之间的最短路径分析。追踪分析：按照设置好的追踪选项，进行管点上、下游的追踪分析。用户首先设置追踪选项，然后在图形显示区点取某管点，系统将根据追踪选项，自动产生结果数据，并将其显示到输出面板中。用户可在输出面板中进行浏览。当发生水质超标，管道气体泄露可以利用追踪分析，追踪超标点。拆迁分析：当城市进行改扩建，系统提供拆迁分析功能，根据规划红线，分析出需要拆迁的不同建筑的面积情况以及拆迁经费估算； 数据准备主要由建筑数据层和规划红线数据层两部分组成，另外还有道路中心线数据层，系统利用这层数据计算建筑与道路的距离，从而识别其建筑类型。如图 13 最终通过分析红线范围内的各种土地面积和本地各类

18、土地价格，来计算总费用。图 13 结果处理施工方案：设计模块是为了替代以往工程改建、扩建时繁琐的手工劳动，以提高工作效率和准确程度而设计的。在该模块中，系统按用户指定的范围裁剪出要设计的区域，生成设计任务，在系统提供的设计子系统中进行设计，竣工后再将图形连同其属性一起回贴进管网系统，不仅准确、快捷，而且减少了工作量，提高了工作效率。如图 14 建立设计任务信息,选择施工地区;在管线设计子系统里图 14 设置设计任务信息进行编辑，如图 15。完成设计后进行无缝回帖。.图 15 管线设计子系统横、纵断面：系统可以在任意位置自动生成符合国家规范的横断图和纵断图，还可点击查询管段属性。同时生成三维横断

19、图显示，可以任意转换观察角度，查询管段属性。图 16 为横断面管线数据，图17 为横断面立体显示，使施工生产更加方便，安全。【图 16 横断面管线查询图 17 横断面立体查询4、事故处理消防栓搜索：如图 18 用户点击某一点，用鼠标移动选择一半径, 系统根据用户指定的消防栓搜索半径以及消防栓条件，对半径内的消防栓进行搜索，并将结果加亮显示；如图 19。当某地发生火灾，利用消防栓搜索功能快速定位最近消防栓位置，为灭火提高效率，降低火灾造成的损失。;图 18 消防栓搜索范围图 19 消防栓搜索结果管线事故处理分析:除了数据的管理，系统还提供了许多辅助决策的功能。例如供水、燃气发生泄漏、爆管事件时，

20、系统进行关阀搜索， 为事故抢修提供辅助决策。点击事故发生位置，系统自动搜索出需要关闭的阀门；如图 20。图 20 爆管分析结果四、 目标与研究方案；1. 建设内容建设地下管线数据库。基础地理数据库：包括建筑物、道路、植被等最基本的基础地理信息；综合管网数据库：包括全电厂地下管网普查的给水、排水、暖汽、燃气、电信等各类管网空间数据和属性信息；专业管网数据库：包括全厂自来水、天然气、暖汽等公司等的专业管网空间数据和属性信息；三维管线数据库：包括根据各类管线信息建立的三维管线模型和相应地表景观三维模型。2. 实施方案地下管线相关数据整理入库地下管线数据库是一项比较复杂的系统工程。它包括资料收集、测区

21、踏勘、管线类别的确定、控制测量、特征点测量、物探测量、管线探测、内业处理、管线上图、数据库录入、检查验收等工作内容。1）.资料收集：在地下管线探测前，必须全面搜集和整理测区范围内已有的地下管线资料和有关的测区控制资料，包括：（1）1：500 比例尺的各专业管线现状图。（2） 各种管线的设计图、施工图、竣工图、技术说明资料。（3） 测区内已有的测量成果资料。（4） 相应比例尺的地形图。2）.测区踏勘:在搜集、整理和分析已有资料的基础上，进行现场踏勘，主要内容包括：#（1） 核查搜集的资料，评价资料的可信度和可利用度。（2） 察看探测区内的地物、地貌、交通情况、地下管线分布情况，地球物理条件及各种

22、可能产生干扰的因素。（3） 核查测区内测量控制点的位置和保存情况。3). 管线普查包括以下工作内容：（1） 地下管线实地调查；（2） 地下管线测量；（3） 建立地下管线计算机信息管理系统；（4） 地上管线的实地调查；，（5） 地上管线的坐标采集；（6） 地上管线与已有大比例尺地形图的叠加；（7） 地上地下综合管线图包括：气体管道、供热管网、供水管网、排水管网、供风系统、通讯系统、煤气管网、保安监控系统管线、不明管线信息4). 控制测量:控制测量后进行平差，为以后的特征点测量和物探测量打下基础。需要甲方提供国家级控制点。5). 地形测量测量厂区 1:500 地形图，用作工作地图。6). 管线测量

23、：地下管线探测的管线点是指管线的特征点（简称特征点）及附属设施中心点（简称附属物点），分为明显管线点和隐蔽管线点。明显管线点是管线投影中心位置在实地明显可直接定位的。隐蔽管线点是因管线隐蔽需采用仪器探测的方法或打样洞探测的。在明显管线点上，应查明地下各种管线上的建（构）筑物和附属7). 内业工作：(1) 已有的管线资料，通过专业的管线软件直接展点、连线，属性录入等处理完成管线的数字化，如是纸质资料，需要数字化后录入。(2) 外业采集的数据展示在图面上，根据要求添加属性，完成管线数字化。(3) 数据汇总，完成数据库建设。三维虚拟仿真建设依照设计图纸、设备随机资料和施工资料，采用虚拟现实技术对神华

24、亿利电厂厂区及厂区配套所有设施(包括地上设备、设施、管线、桥架、阀门、仪表、架空管线等，不含停运装置)进行全方位的三维建模；将设计图纸、设备随机资料和施工资料中的所有数据植入到系统中。详细功能（1） 系统要提供多种控制方式的全场景漫游，可以全方位、多视角、立体化地观察厂区设施的三维场景信息。（2） 系统采用交互式查阅方式，直观可视地为用户提供所需的各种功能信息：包括工作区管理、系统登录、主界面、视图管理、窗口管理、地图浏览、专题图、基本数据查询、数据定位，以及数据编辑等功能。（3） 设备必须能显示地形剖面图；地下管线、光缆等通过地层剖切、地皮虚化或者隐藏等技术显示地下管线和设备，支持隐藏地表查

25、看地下管线属性及管线埋深；实现三维信息关联查询；表现粒度精细到管线、仪表、阀门等级别。（4） 系统支持三维图层管理，支持矢量、栅格等不同数据类型的图层进行叠加且透明地显示。（5） 系统中要建立模型库，包含所有可能在实际现场中出现的设备、建筑、管线等各类实物的模型，并提供编辑功能，在各类实物进行维修、改造后，能随时在系统里进行编辑更新。（6） 系统要提供空间量测工具，支持自动量算距离、坡度、埋深、面积、体积等。（7） 接口功能，为日后系统从 设备管理平台等应用系统中读取数据(数据更新)提供接口，实现数据共享。五、管线信息系统的未来发展随着计算机技术和 GIS 技术的发展以及应用需求的不断深入，管线信息系统也将不断发展，以下几个方向正日益受到关注：1. 与互联网的结合：互联网正日益成为大众生活和工作的一部分。采用互联网技术的管线信息系统可以有效拓展工作站点的分布区域，方便普通市民的查询。2. 与日常办公的更紧密的结合：管线信息系统需要更紧密地集成办公环境下的各类数据，将工作流的概念引入管线管理，使得与管线相关的所有办公环节构成一个整体。3. 向综合的集成系统发展：管线信息系统将广泛集成 GIS 技术、全球定位技术、多媒体技术、CAD 技术及人工智能技术，从进行城市地下管线的采集、管理、综合分析与处理的技术系统向功能强大的空间决策支持系统或专家系统发展。