供水管网智能化抢修系统设计与实现

CITYANDTOWNWATERSUPPLY·自动化与信息技术·城镇供水NO.6201449供水管网智能化抢修系统设计与实现黄　海1　…金　程2　…徐　速2（1.江苏江南水务有限公司，江阴无锡214434；2.北京清控人居环境研究院有限公司，北京100083）摘要：阐述了基于B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）与M/S（Mobile/Server，移动设备/服务器）混合架构的供水管网智能化抢修系统的总体设计及功能框架。系统基于供水管网抢修工作的实际需求，以ArcGIS为平台，设计并实现了管网地图、管网分析、抢修管理、统计分析等功能。将该系统应用于供水管网抢修工作中，可显著提高抢修作业的效率和科学性，提高抢修管理的水平。关键词：…ArcGIS…供水管网　抢修系统1.系统建设背景城市给水管网系统是城市最重要的基础设施之一，其运行可靠与否直接影响着人们的日常生活和工业生产[1]。供水管网的抢修是影响自来水公司安全稳定供水的一个重要因素，因此缩短应急响应时间、提升科学决策水平、提高抢修工作效率至关重要。近年来爆管事故屡屡发生，严重危害了人民的生命财产安全，影响城市形象，已经引起了政府、水司等各级部门的高度重视[2]。就目前城市供水管网管理现状来说，很多城市已经建立了地理信息系统，实现了对给水管网的信息化管理，如何利用已经建立的信息系统和先进的GIS、GPS、RS技术，实现信息资源的多网整合，设计和开发适合于给水管网抢修管理的智能化抢修系统是很多水司正面临的重要问题[3][4]。长期以来，我国城市供水管网都是依靠人工来管理各种资料，当供水管道爆管抢修时，抢修员对爆管涉及需关的阀门，只有靠个人的记忆、人工经验或查阅图纸指导关阀、确定抢修方案，这样不但实际工作量大、效率低，而且缺乏准确性、科学性，错关、漏关阀门的情况也时有发生，最终因阀门关闭不及时，导致水资源白白浪费和漏损率上升。供水管网智能化抢修系统可在第一时间快速、正确地将需要关闭的阀门搜索出来，提示所关阀门的数量、具体位置、影响用户，这样爆管抢修关阀的工作效率得到了很大提高，而且不会发生错关、漏关的情况，也为降低管网漏损率提供了保证。该系统还能实现对抢修作业的流程化管理，借助移动终端（如PDA）技术，现场抢修人员可及时查看作业任务，并通过PDA进行拍照、回单，便于管理人员随时掌握现场作业情况[3][5][6]。2.系统建设目标供水管网智能化抢修系统基于WebGIS、移动GIS、GPS和流程引擎技术，帮助企业建立标准化的管网抢修工作流程，使管网抢修工作更加规范、高效和易于掌控，使抢修方案更加科学、准确和有针对性，从而显著提升管网抢修工作效率和智能化决策水平。通过本系统的建设要实现以下目标：（1）完美整合GIS技术：在地理信息系统的基础上建立本系统，GIS系统提供了较强的图形和数据之间互相查询的功能，利用空间可视化能力，使业务管理流程更加直观、清晰，易于分析和掌控。（2）实现流程化的抢修业务管理：业务功能基于流程引擎构建，灵活、高效、易维护。系统可实现抢修任务的建立、分配、执行、信息反馈和统计分析的全过程数字化管理，显著提升管网抢修业务的决策力和执行力。（3）B/S和M/S混合架构：外业工作基于移动安卓系统进行操作和记录，实现网页端报修、派单、监控和统计分析，移动端任务接收、执行和信息反馈，方便各级人员使用，同时易于部署和升级管理。（4）提供专业的供水管网分析功能：提供连通性分析、爆管关阀分析等专业的供水管网分析工具，通过智能化科学运算，找到需关闭的阀门、具体位置以及受影响的用户，提高科学决策水平。3.系统总体设计3.1系统体系结构设计系统基于B/S和M/S混合架构进行设计和开发，DOI:10.14143/j.cnki.czgs.2014.06.017CITYANDTOWNWATERSUPPLY·自动化与信息技术·50城镇供水NO.62014B/S和M/S共用一套管网地图数据，实现管网数据的互通互联以及抢修数据的共享，系统体系结构设计如下图1所示。系统最底层为数据层，其中数据库服务器为数据库软件提供硬件支撑，管网GIS数据库存储管网空间数据和属性数据等，管网抢修数据库记录抢修业务数据，管理数据库存储抢修人员工作记录、抢修记录统计等。GIS服务层为硬件支撑层，部署ArcGIS软件，提供地图服务。应用层提供了满足用户需求的各种应用功能，并实现系统与最终用户之间的交互。图1　供水管网智能化抢修系统体系结构3.2系统流程设计管网抢修工作流程如图2所示。首先抢修中心工作人员通过B/S系统将所有的抢修任务进行实时上报，并生成抢修工作单，由管理人员进行工单分配。现场作业人员通过PDA登录M/S系统，查看抢修工作单并执行任务，任务开始执行后首先进行现场故障确认，如故障不属实则抢修任务结束，如故障属实则利用GPS进行现场定位、拍照上传并立即开始抢修，抢修完成后抢修人员填报标准的抢修工单界面、拍照回传。在上述过程中，M/S端反馈的工单执行情况可实时更新至B/S端，方便管理人员实时跟踪、查看，并可在抢修完成后对工单进行审核，结束抢修任务。系统功能框架设计如下图3所示，分为B/S和M/S两部分。B/S子系统实现管网数据的发布与共享，用户登录网站可以完成地图浏览、地图标注、数据打印导出、管网分析、水量分析、抢修任务的上报、分配、跟踪、审核以及管网故障的统计分析等。M/S子系统可部署到具有GPS功能的移动设备上，实现现场抢修作业过程中管网地图数据的随时浏览、图2　管网抢修工作流程图3　供水管网智能化抢修系统功能框架CITYANDTOWNWATERSUPPLY·自动化与信息技术·城镇供水NO.6201451查询、GPS定位以及爆管关阀分析、资产纠错、抢修任务的查看、填报、反馈等，借助无线网络可实现现场作业人员与管理人员的及时沟通。4.系统的技术实现4.1系统软硬件配置（1）软件环境本系统正常运行所需要的环境分为三部分：BS端的运行环境、MS端的运行环境和服务器的运行环境。BS客户端的运行环境为：WindowsXP，Vista，Win7及以上版本操作系统，需要预装的软件有IE7及以上浏览器、AdobeFlashPlayer10.1及以上、JAVAjdk1.6及以上；MS客户端的运行环境为：Android2.3及以上版本操作系统，分辨率为852*480及以上；服务器的运行环境为：选用MicrosoftWindowsServer2008标准版为服务器操作系统，采用ESRIArcGISServer9.3为GIS开发和部署平台。（2）硬件环境系统支持的硬件环境为CPU双核1.6GHz及以上、内存1G及以上、硬盘80G及以上。4.2系统功能实现（1）B/S端功能B/S端包含管网地图操作、管网分析、抢修管理、统计分析四个功能模块。管网地图操作提供管网数据的地图浏览、查询、标注、打印、导出等功能。管网分析提供连通性分析、爆管关阀分析、水量分析等专业的供水管网分析工具，如爆管关阀分析，指定爆管管段后进行分析可得出需要关闭的阀门、受影响的管段和受影响的用户，摆脱传统的依靠人工经验关阀、停水的工作方式，提高工作的准确性和科学性，其功能界面如图4.图5所示。图4　爆管分析结果列表展示图5　爆管分析结果地图定位显示抢修管理模块针对抢修业务进行流程化实时管理，可以实现抢修任务的上报、上报信息生成抢修工单、工单派发、跟踪查看、工单审核等，还可查看作业人员的实时位置和历史作业轨迹，提高了业务处理的规范性与工作效率，抢修工单列表界面如图6所示。图6　抢修工单列表统计分析功能对管道、阀门、给水井等不同设备的故障发生频率、故障类型进行柱状图、曲线图等的统计，并可在管网地图上生成故障专题图，用清晰、直观的方式帮助用户掌握管网运行现状及存在的主要问题。（2）M/S端功能M/S端包含管网地图操作、管网分析、抢修任务三个功能模块。管网地图部分与M/S端共享一套管网地图数据，可以实现浏览、查询、GPS定位、资产纠错等功能，地图查询界面如图7所示，可以对管道、阀门、消防栓、泵站等各种图7　地图查询CITYANDTOWNWATERSUPPLY·自动化与信息技术·52城镇供水NO.62014要素进行查询。M/S端管网分析模块提供爆管分析、水量分析功能，爆管分析结果地图显示界面图8如所示。在移动端设计爆管分析功能，使得现场作业人员能够根据现场情况随时进行爆管分析，并获取需要关闭的阀门以及受影响的管段、用户，提高系统应用的灵活性和实用性。M/S端的抢修任务模块实现与B/S端抢修业务数据的互通互联，可以获取并查看抢修工单，对工单进行确认并实时反馈抢修情况，其功能界面如图9所示。5.结论本研究设计并实现了基于B/S与M/S混合架构的供水管网智能化抢修系统，能够为管网的日常抢修和维护管理提供操作平台。该系统部署方便、操作简单、应用灵活，具备管网地图操作、管网分析、抢修管理、统计分析等一系列功能，可以实现B/S系统与M/S系统的信息同步与共享。该系统适合自来水公司管理人员和抢修作业人员使用，能够提高抢修作业的效率和科学性，改变传统的粗放式的、经验式的管理模式和作业方法，实现基于移动GIS的供水管网抢修管理方式和作业流程，建立起更为规范化、精细化、科学化的管理体系。参考文献[1]李继.管网抢修技术与组织实施.中国新技术新产品，2009，21:53[2]苏银太.城市地下管网应急抢修辅助决策系统的设计与实现:[学位图9　抢修任务详情图8　M/S端爆管分析结果地图显示论文].郑州：解放军信息工程大学测绘学院，2011.2~6[3]邓海英，赵洪宾，解斌.供水管网事故时阀门关闭方案的确定.中国给水排水，2000，16（6）：42~44[4]戴雄奇，朱戈文，边靖.城市供水管网GIS系统的建设管理与维护.中国给水排水，2011，27（10）：21~24[5]陈听学，刘海军.供水管网巡检的创新与实践.给水排水，2011，37（1）：106~107[6]郑苏娟，徐筱麟，丁莲珍.基于图论的城市供水管网抢修决策信息系统.河海大学学报，2001，29（5）：92~95作者通联：0510-86415615（上接第48页）从表2数据6.7来分析，当流量在16666t/h时，进厂水的浊度比滤池前浊度低，说明流速对沉淀池的影响大，水流把没有沉淀的PAC矾花带到了沉淀池的尾部，从而使浊度比进厂水高，所以除浊率为负，沉降池在水处理中没有发挥作用。在这样的情况下，应调整净水剂的投加量，从数据3.4.5来看，沉淀池可以发挥除浊作用。4.结论及建议由函数3/])(),,()(),,()(),,([3321RlllmvfkmmlmvfkvvlmvfkZ+∂∂+∂∂+∂∂=推算出35万吨和40万吨的函数模型：)105,14583,0.10()289.0985.0():(015.0289.071.171.1==≤≤−=+=lvmmzzZZZmzycyc：滤前除浊率：进厂水浊度；沉淀后浊度，−=)1(ZZZyc==≤−==≤≤−==≤−=−)105,16666,77.10()066.098.0()105,16666,577.1()033.098.0()105,16666,205()261.098.0(19.1437.1185.0lvmZmlvmZmlvmZmZyyyc函数的值接近生产值，所以这种推算和假设是可行的。当函数的值域范围大于1时，要对函数进行修正，采用分段函数来表示，这样更加接近生产值，分段越多函数模型越接近生产值，更加具有指导生产的意义。参考文献[1]张方南，张民选，白世桓，李声庆，等编《高等数学》（第一版），贵州人民出版社，1996年8月[2]孙丽欣，主编《水处理工程应用实验》（第一版），哈尔滨工业大学出版社，2002年6月作者通联：13984308861