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基于GIS的用户终端水质服务保障系统的设计与实现

广州市自来水公司 郭碧翠 杨骥 郭剑锋

《广东供水》2011年第一期  点击数:


(本文为《广东供水》杂志文章选登,版权所有。未经广东供水编辑部书面授权,不得转载!)

  摘要:本文介绍用户终端水质服务保障系统的设计与实现,使供水服务水平上一台阶。

  关键词:地理信息系统 用户终端水质 精细化管理 数据集成

  1 引言

  广州市自来水公司负责广州市中心城区的供水,总供水能力为448.5万m³/日。截至2009年底中心城区市政公共供水管网总长度已达5574.72公里,直接面向供水终端用户的居民生活用水约有140万户。随着城镇居民生活水平的不断提高,作为“生命之源”的水,尤其是饮用水水质,越来越受到市民的关注。近期,省市领导在不同场合多次表达了他们对水质问题的关心。随着2010年广州亚运会日期的临近,全面保障亚运会饮水安全,提升政府部门的公众形象,成为广州市自来水公司工作任务的重中之重。

  基于上述的原因,中心城区供水以确保用户终端供水水质为目标、“数字供水”为科学管理手段,利用地理信息(GIS)技术,建立用户终端水质保障示范区,以点带面,逐步推进,进一步提高城市供水的服务水平。为了配合广州市用户终端水质保障工作,利用GIS技术强大的空间信息管理、空间信息分析与空间信息查询等功能[1,2],建立用户终端水质服务保障系统,采用分区分片精细化管理模式,将管网、水质、用水、投诉等信息集成、分析,为提高供水服务水平,保障用户终端水质提供辅助决策支持。因此,对用户终端水质服务保障系统的研究已经成为供水企业的重要课题之一。

  2 系统设计

  2.1 系统设计原则

  系统设计遵循以下原则[3]:①具有良好的实用性,操作简单快捷,界面友好;②系统和数据易于维护、更新和管理;③具备良好的安全性、先进性,符合技术发展方向,延长系统的生命周期;④标准化与可扩展原则,严格遵循现有的国家标准和行业规范,并保证系统的结构模块化,能适应业务的增长和扩充。

  2.2 软件结构设计

  系统基于GIS平台ArcGIS Server9.3开发,采用J2EE架构。GIS Server本身包括两部分:Server Ojbect Manager(SOM)和Server Object Containers(SOCs),客户端发送请求到SOM,SOM将分配的资源提供给客户端,通过 SOM对SOC进行调度与管理。


图1 软件体系结构

  2.3 数据库设计

  2.3.1 空间数据库设计

  从数据的类型来看,可以将系统的空间数据分为基础地理数据、供水管网数据、栅格影像数据和元数据共四类数据[4,5]:1)基础地形数据:基础地形数据是本系统非常重要的基础数据,是整个系统数据的基础空间位置参照。包括居民地、工矿及附属设施、交通及附属设施、水系及附属设施、地质地貌、植被、境界七大类等;2)供水管网数据:供水管网数据是整个系统的核心数据图层。它们不仅要体现各种空间要素的空间位置信息,而且要可以查询到某一个空间对象的对应属性信息。包括:管段、阀门、消防栓、水表、流量计、水质点、监测点等;3)栅格影像数据:影像数据主要包括:包括示范区的航空影像与卫星影像数据等;4)元数据:元数据是用来描述数据的数据,它主要包括对数据集的描述,对各项数据来源、数据所有者以及数据序代(数据生产历史)等的说明。通过元数据可以检索访问数据库,可以有效的利用计算机的系统资源,提高系统的效率。因此,建立有效的元数据储存体系在整个数据库建设中占有重要的位置。
数据库设计如图1所示。


图2 空间数据库设计图

  2.3.2 业务数据库设计

  系统业务数据由客服数据、水质数据、水力平差分析数据(流量、流速、压力、水龄)及在线监测参数数据(流速、压力、PH值、浊度、余氯)组成,分布于各个业务系统中,数据集成主要通过ORACLE透明网关的方式建立同义语及视图实现数据的访问。

  2.4 片区划分及编码设计

  分区划分依据管网压力、主干管网结构特征、配水管网密度、管网运行参数(流向、流速、水压)等,即通过地理上的分区将水质差异较大的大管网划分为若干小区域,在小区域内部水质情况类似,从而分区分片运行管理[6]。

  一个片区在时间和空间定义上应有一个唯一的编码,单元网格变更时,其原代码不应占用,新增单元网格按照原有编码规则进行扩展。片区编码分为10位,分别为: X-XXX-XXX-XXX其中:第一位为供水所编码,之后3位为片区编码、随后3位是分片区编码、最后3位为单元编码,如3008001001,片区编号为8-1-1,如图2所示。


图3 分区分片编码设计图

  最终分区域应包括面状分区界、分片界和单元界三层数据。这三层的空间数据要求如下:

  1)任意一个下级区域必须完全包含于上级区域内。2)与分区边界必须和行政区边界吻合。3)下级区域与所属上级区域如有接边,必须正确接边。4)同级区域必须正确接边,不能互相叠压。5)分片、分区、单元编码一定要唯一,不要重复或缺漏。

  2.5 功能设计

  系统主要功能包括:管网分层分类显示、管网信息查询、地图搜索、片区信息管理、查询不同级别网格数据的相关属性信息、监测数据实时显示、监测预警显示、片区水质对比图表、片区水质阀值超标预警、片区综合评价、总体服务评价、系统后台管理等功能。系统功能设计如图3所示:


图4 系统功能设计图

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