隧道监控管理系统中地理信息技术的应用研究

隧道监控管理系统中地理信息技术的应用研究引言随着我国高速公路的蓬勃发展，投入运营的高速公路隧道也越来越多，建立高效稳定的隧道监控系统，是消除隧道交通隐患，为事故处理提供强有力的救援，迅速恢复道路畅通的保障。COMGIS(ComponentGeographicInformationSystem)技术应用于隧道监控系统，使隧道内部各种机电设备的空间信息与属性信息及其设备之间的信息相互关联，可以为故障定位、事故抢修等提供准确的位置服务和有效的控制建议与参考。笔者在成都金隧自动化有限公司实习期间，在Delphi环境下，利用基于组件式GIS技术的开发软件MapX和Mapinfo，开发了鹧鸪山隧道(成都至马尔康高速公路隧道)机电设备管理和维护系统，实现了GIS技术在鹧鸪山隧道监控管理系统中的应用。以下就该项目研究与开发过程中的主要技术和开发情况进行阐述。1．隧道监控系统构成隧道监控系统由两个子系统构成：鹧鸪山隧道智能监控系统(CMcs),u鹧鸪山隧道机电设备管理和维护系统(CDMS)。CMCS是基于分布式和现场总线技术的网络监控系统，负责对隧道内部进行实时监控，主要包括以下几个子系统：通风控制与环境检测系统，交通检测控制系统，火灾报警控制系统，照明控制系统，视频监控系统，有线广播与紧急电话系统。CDMS基于组件式GIS技术，利用电隧道监控管理系统中地理信息技术的应用研究子地图的形式形象化的表现各种设备及其基本属性，空间分布规律，空间何置，并且以接口的形式展现设备之间的连接关系。在GIS导航模块中能方便的查询出设备的各种属性和信息。虽然CMCS可以对隧道进行实时监控，但是割裂了设备与其具体地理位置的关系，难以为故障定位、事故抢修等提供准确的位置服务。GIS技术中的电子地图、空间分析等功能，可以对隧道监控提供有效的控制建议、设备运行建议设备维护建议等支持。两系统相互协助运行，实行统一的监控管理，保证了隧道内部交通的安全和畅通。2．CDMS系统的主要特点实用性与先进性：本系统是针对隧道机电设备管理的专业性软件的特点，采用成熟的网络技术，GIs技术和大型数据库技术。结合隧道机电系统的特点，在保证该系统可靠实用、稳定的基础上尽量采用目前国内外的先进技术。开放性与标准化：系统的设计采用开放性的网络体系，以方便同隧道土建维护系统相连接，并制定统一的隧道机电维护标准、隧道机电维护规程和隧道机电维护制度，以实现机电维护系统的标准化。可靠性与安全性：系统建设尽量采用主流产品，以保证系统的高质量和稳定性，在设计上，强化权限管理，所有操作都有严格的口令验证机制，做到所有操作都有据可查，保证系统的安全性。经济性与可扩充性：采用围际、国内计算机软、硬件行业统．的标准来进行设计，采用标准的设计模式和统一的接【]，使系统具有良好的扩充性，并预留其他隧道信息管理系统的接口，充分利用隧道的通信网络和现有设备确保系统的经济性。3．组件式GIs集成二次开发是目前GIS外发的卞流，尤其是采用ComGIS控件技术，更是当今GIS发展的潮流，可以实现高效无缝的系统集成。ComGIS小依赖于某一种开发语占，叮以嵌入通用的开发环境(如：VC、VB、DClPhi等)中实现GIS功能，专业模型可以通过这些通用开发环境来实现。ComGIS提供实现空间数据的采集、存储、管理、分析和模拟等功能，采用关系数据库管理空间数据，解决了海量空间数据的管理问题和数据安全性问题，也为多用户并发操作、历史空间数据的管理提供解决方案。4．MapX的空间数据结构及显著特征CDMS采用目前国际上比较流行的基于ComGIS的开发软件Mapinfo公司的MapX进行GIS的二次开发。MaPX提供了各种工具、属性和方法，从横向分析，它采取的数据结构是基于空间实体和空间索引相结合的结构，能以较快的速度查询到给定坐标范围内的空间实体及其所对应的数据；从纵向分析，它的空间数据结构是一种分层存放的结构，可以提高图形的搜索速度，便于各种不同数据的灵活调用、更新和管理。MapX提供的一些基本：1二具，可以很方便的实现地图的放大、缩小、居中和移动等功能：maP1．CurrentT00l：=miZoomInTool；maP1．CUrrentTOOl：一miZoomOutTool；map1．CurrentTool：=micentertool；map1．CurrentTool：=miPanTool；5．GI8技术在隧道监控系统中的应用5．1系统开发环境CDMS以Delphi7．0为前端集成开发环境，选用Microsoft的大型关系型数据库管理系统SQI．server为后台数据库，使用组件式GIS开发平台MapX对隧道内部机电设备的地理位置、维修维护信息、设备接E1信息等建立空间数据库。5．2GIS系统中的应用实现_r电子地图的缩放和漫游以肢设备对象的查询、选中，状况显示，设备故障烁等功能；能够方便快捷的显永设备的各种属性信息、如设备接口信息、设备维护信息、设备维修信息、设备备件信息、设备附件信息、设备联接信息、域设备分析等。5．3软件设计部分代码5．3．1定位点对象实现方法：IfmaplCurrentLayer=。。’。thenmaPlCurrentIaYer：-str[ayerZD；／／显示前图层lvr：=maP1．IaYers．Item(MaplCurrentLayer)；dSt：一maP1．DatasetS．add(midatasetlayer，lyr)；nds：=dst．fields；pnt：一copoint．Create；pnt．Set(xl，y1)；／／选中图元ftrs：=lyr．SearchAtPoint(pnt){／／图元定位．fftrs．Countlthenexit：f0ri：=ltoftrs．Countdobeginend5．3．2设备或站点的空间和属性信息关联：空间数据库表结构代号名称备注Name设备或站点名称MatchlD索引设备或站点编号IDMaplnfo自编号InnerID索引对象类型RoadID备注ridsnamel[j】：=rids．item(j)．name；lyr．KeyField：=fldsnamel[j】；fldsValue1[j】：--ftr．KeyValue；if(fldsnamel[j]=’Name’)then／／取名称．f(fldsnamel[j]=MatchlD’)thenbeginji：=Length(trim(ftr．KeyValue))；strPublD：=trim(ftr．KeyValue)；／／取编号zhanid：=trim(ftr．KeyValue)；caseiiofZDIDlong：／／根据ID长度判断是否为站点SBIDlong：／／根据ID长度判断是否为设备X童i啦鼻～⋯⋯⋯⋯一⋯⋯一}一|E示量～一⋯骼斛阿而一：⋯r-零一髓方式蹩堕二二；艄方式～～瑚绷圆-_J．蘧眭诲~--连接纳l图2设备连接分析塑．II2划图3GIS主界面维普资讯．3．3鹰眼功能电子地图中的鹰眼功能可以协助隧道内部空间的快速定位，从整体上把握隧道的布局和设备的具体地理位置。监控人员通过点击隧道内部地图，来放大查看隧道路段的相关情况，包括周边设施，外场设备分布，及设备当前状态和各种属性信息。当系统发现故障时，可自动产生图元闪烁报警。5．3．4设备连接分析功能连接分析功能，可以直接查询设备与其他设施的连接情况，使设备信息一目了然，为设备的维护和维修提供准确的服务。6．结束语鹧鸪山隧道机电设备管理和维护系统系统于2005年l1月已经在鹧鸪山隧道安装运行，至今为止系统工作正常。将COMGIS技术应用于鹧鸪山隧道监控管理系统，把组件技术的诸多优势带入了GIS监控系统，方便了对隧道内部设备及交通信息资料的采集、存贮、更新、分析、传输、查询等管理过程。实现了图文互查、综合分析，提高了设备空间分析的时间效率，从整体上增强了监控系统管理和控制能力，从而进一步保证了隧道内部交通的安全和畅通。