利用GIS进行阀门管理的

利用GIS进行阀门管理的研究

摘要：本文对计算机管理阀门的方法进行了一般性的介绍，对在通用GIS平台上，利用二次开发的方法开发爆管关阀分析系统进行了重点论述。并在此基础上，介绍了利用AUTOMAP3.0开发阀门管理系统的步骤、方法，重点论述了爆管分析功能模块程序的开发。最后，通过一个实例说明了该系统在实际工作中的应用。

关键字：计算机管理阀门GIS阀门管理是给水管网管理的重要内容之一，阀门的启闭，是管网局部停水检修的唯一方法，同时也对用户的水量、水压造成直接的影响。阀门管理工作中还存在许多问题，如：阀门的位置在现场难以确认；阀门的运行状况难以确定，不知是否能正常启闭；管网中的某一点停水时，需关闭哪些阀门；关闭这些阀门后对哪些用户会产生影响难以估计；这些问题靠人工进行阀门管理是难以解决的。随着计算机技术的发展，利用计算机技术进行管网阀门的管理已经成了一种必然。1.计算机进行阀门管理方法简介计算机进行阀门管理最简便的方法是建立阀门的数据库，并在数据库的基础上建立MIS系统。这种方法是最初步的方法。其程序编制简单，利用通用的数据库管理系统如FOXPRO、ORACLE等就能达到要求。但由此建立的MIS系统只能对阀门的数据进行查询、统计等操作，而不能进行图形的查询，更不能进行爆管关阀等专业分析。

随着GIS技术的发展，利用GIS系统进行阀门的管理已成为可能。GIS系统将图形数据与属性数据链接在一起，统一进行管理。建立系统后使用者可以进行由图查数、由数查图的双向查询操作，标有阀门精确位置的图形、阀门的属性数据能同时显示在同一屏幕上，方便、直观。GIS系统最初是利用FORTRAN、C++等专用语言进行开发的，由于开发的难度较大，所以系统的应用一直都不很成熟。后来，出现了商品化的通用GIS软件平台，如：ARCINFO、MAPINFO、AUTOMAP等，系统开发人员在这些软件平台的基础上，按照自己的需要进行二次开发，形成专业的GIS系统。这种方法由于开发工作量小，开发效率高而被广泛采用。

随着用户要求的不断增加，GIS系统功能也不断得到完善。除了通用的图数双向查询功能外，多媒体技术，网络拓扑分析技术等不断应用于GIS系统。如：AUTOMAP中的网络拓扑分析模块具有最短路径分析，洪水淹没分析及缓冲区分析等功能，按照用户的应用要求不同，开发人员可以利用系统提供的功能函数开发自己的专业程序。2.爆管关阀分析系统的建立深圳市自来水公司一直在进行利用GIS系统管理阀门的尝试，最后，在AUTOMAP的基础上，利用二次开发的方法，我们建立了阀门管理的GIS系统，并在此基础上开发了爆管分析的子程序。该系统包括8000多条市政管线，3000多个市政管线上的阀门，3000多个大用户数据。现将系统的开发方法说明如下：

2.1原始数据收集、整理

要建立阀门管理的GIS系统，应首先绘制给水管网图形。公司在对全市管网竣工图调查的基础上，绘制了全市的1：10000市政给水管网图，并在图上精确绘制了市政管线上的阀门。后经几年的不断修改、完善，市政管线、阀门的位置及精度基本能满足现场作业的要求。其后，我们又发动各分公司对全市的阀门情况进行了大规模的普查，共收集了全市5000多阀门（包括市政及预留口阀门）的位置及型号等属性数据，并对每一阀门定制了阀门卡片，编号存档，基本查清了阀门的数据。

2.2对阀门按路名编号，将阀门基础数据输入计算机，建立阀门数据库，同时建立用户及管线数据库

为了查询、统计及现场查找的方便，阀门的编号是按各条道路进行的，对于每条路，按从东至西或从南至北的方向对阀门按顺序依次进行编号。这样编号便于现场的查找，也便于按道路进行统计。阀门编号并整理成卡片后，输入计算机，考虑到数据库的通用性及AUTOMAP外挂数据库的能力，我们选用FOXPRO的数据库格式建立了有5000多条纪录的阀门属性数据库。

为了能分析爆管时所影响的管段、用户等数据，必须将管线及用户的属性数据建立数据库。我们同样利用FOXPRO的数据格式，建立了8000多条管线，3000多个大用户的属性数据库。

2.3利用AUTOMAP提供的整饰功能，对图形进行整饰，建立正确的拓扑关系

AUTOMAP是通用的GIS开发平台，其具有图形整饰的功能。图形整饰是将AUTOCAD等格式的电子地图，整理成为具有正确拓扑关系的地图。具体在阀门管理系统中，就是要建立正确的节点、管线、阀门的连接关系。如：在绘制电子图形中，管线在节点或阀门处有时没有断开，系统自动生成拓扑关系时就会出现管线与节点的错误连接，要避免此种错误，在建立拓扑关系前就必须用图形整饰的功能，手动或自动地将管线在该节点处断开。类似的，在电子图形中还存在伪节点、重复管线、节点，悬挂节点等错误，这些错误都要利用图形整饰功能一一进行消除。在消除这些错误后，利用系统的自动生成拓扑结构的功能自动生成表示管段、阀门、节点正确拓扑关系的拓扑结构。

2.4将管网图形上的阀门、管线等图形与数据库中的阀门数据、用户数据建立链接关系

该步骤的工作是建立图形中的管线、阀门与外部数据库中的阀门、管线及用户数据的链接关系，以便进行图数的双向查询或进行爆管关阀分析时，搜索相关的阀门、管段用户等属性信息。GIS技术中图形与属性数据的链接方法有许多种，一种方法是将链接的属性数据保存在图形中，图形与属性的链接关系也保存在图形中。一种方法是将属性数据保存在外部数据库，而链接关系保存在图形中。还有一种方法是属性数据保存于外部数据库中，链接关系也保存于外部数据库中。这三种方法各有优缺点，AUTOMAP中提供了前两种链接方法。考虑到图形链接的属性数据较多，如果属性数据按第一种方法存取，将会使图形文件过于庞大，因此，阀门等属性数据的存取是按第二种方法进行的，即属性数据存储于外部数据库，而图形与属性的链接关系存储于图形中。

2.5利用拓扑分析功能函数编制关阀分析程序

上述的四步都是进行的图形和数据的整理，完毕后就要进行爆管关阀分析系统的二次开发工作。该系统是以AUTOMAP的内嵌开发语言AUTOLISP进行二次开发而成。包括阀门、管线、用户等图数的双向查询、编辑功能、数据统计功能及爆管分析功能等，现以爆管分析功能为例，说明开发的方法。

爆管分析功能模块应具有管网中某一点出现故障后，计算管网停水应关阀门及影响管段、用户的能力，经分析，该模块包括以下子程序：

①初始化

初始化的功能是将拓扑关系装入内存，并建立与外部数据库的链接关系。为计算关阀方案作准备。

②指定故障点

管网中的故障点可以是管段、节点或者阀门，使用者可以在图上用鼠标指定。程序返回故障点的拓扑ID号。

③关阀方案计算

进行关阀策略计算。该子程序主要利用AUTOMAP3.0提供的拓扑分析函数（FLOODTRACE函数）完成。这些函数提供了网络拓扑追踪的功能，能从点、线建立的网络拓扑中的某一点出发，自动追踪该点的所有连线及相应的下游点，直到所经过路径的阻力值之和大于指定值为止。这些函数能返回所有追踪到的点、线的拓扑ID号，从而得到相应的属性数据。子程序利用这些函数，生成受影响管段、节点及应关阀门的数据，并在图上用不同的颜色表示。可以做连续的关阀方案计算。

④关阀方案数据查询及报告生成

可以查询受影响管段、节点、用户及应关阀门的属性数据，并可以生成文本报告，以便编辑、打印。

⑤图形打印

利用AUTOMAP3.0的打印命令打印图形。

⑥复位

删除关阀方案计算后的结果数据标注及将颜色换为原来的颜色，以备再一次做关阀策略计算。

⑦结束

先将拓扑数据从内存中卸下，并断开与外部数据库的链接关系。然后退出子系统。3.应用实例私委盐该许系殖统递已头建宁成外，刊应粥用年于罪深售圳择市园自蹲来衰水尺公宾司笛，绣效叮果栗良唤好税。面例旦如话，慰如芽图钉所侍示蹈的激局钥部缴管凭网训，震阀朵门维L隔H间Z朱S升E手0俯0邻5罢发左生求故兴障误，祸需来要墓停娇水蚕维慈修唤，系利碗用慧系轰统霸进论行遭关事阀监分编析扑，输所呀得远结尝果歌如寨图早所爷示累。

去味沃其暮中捐，财停统水福管拘段另用温粗政线衡表奸示所，李应替关块阀词门违已深做基了徐标腾记螺，锋相赴应尼编家号统也慧已胁标乞注暗在帽图涨上市。患系盐统诊自郑动扇生匹成抖停剪水为报绣表掘，押包压括咽故签障测点刘编桥号鉴，丸应肥关舱阀早门昼数艘据赶，贤停驱水捡管段段浪数催据盛及图影围响记用道户股数苹据绕等准内冷容租，醋如蹦附轧表杆所榜示帐。

德待洪综萌上畅所鸦述瞎，堵利朽用雁G躁I辱S蓝的开二被次胶开堵发店技罗术郊，夹建修立排阀圣门骆管刮理摇系获统猾，验进密而顽建凳立舟爆桌管仰关沃阀匪分甩析够系旁统困是抬可本行挖的老。万系灰统设建葬立恳后善，践将蓄会诞对络阀被门焦及体停荒水孙的晒管魄理栋大幕有拴帮铜助楼，伍使蓬阀沿门些管声理伤工估作柔上队一到个瘦新循台艇阶文。衣贱深撤圳详市唯某飞局泼部天地筛区器停玩水睡关仰阀油分抢析让结低果伐表着

所管盼网粮故狭障今部兆件戏编耗号奏:劫L乔H宅Z汗S闪E千0辣0色5超吧影喇逼响可却管络农段纱售数弓考据裁管护段兰编婶号爸起少点拳编绘号贴终乔点允编拾号尤管雀敞长荐管贫约径导管香农材跨阻非力妙系狼数依1疲5晃2营8灰7万7因0哭4楚7涝2永7拾1行5牵.浆8熟1晋0沉0幕.注0炸

鼻

倍1富4昌5仿4贿8订7陆0顾4睡7喊1亚4终1飘6弦.塑0咽2山0柏0功.淋0舟铸匀铁掉管只1渗0间0酸.赶0贪9盒2卖4析1四6戒9妻5济7闲0型4斗2虚0姥.燃5剪2捕0维0未.差0对铸镜铁适管娇1园0仓0嘱.巩0坊粥1构0裳1惠8壤1棍3偿0抛5屋4钥4石2洒2要7瓣3赖.贡7前4翁0葡0荣.趴0训钢利筋室混叔凝锈土立管躺1君0孟0晃.扣0投旅1秘5俩1政5浇9杯4响4距2岛4鞭5着6糕1爹5送.习5邻4很0料0勒.润0晶钢盐筋雕混廉凝区土债管幻1盼0案0促.出0辱僻1娃5直2别9吧0淘4港4榨1厦4穷4识2脆1己1苹3洞.司7友2愿0霉0细.艳0芒诱铸待铁轰管滋1委0纠0絮.仅0度卵1趁0坏2疯0卡4菜4妹4启0婚4筛4裁1垫2棵2步9拘.融4辣2擦0稼0辜.来0尘铸迹铁杠管暖1挣0上0善.谨0抖崭1柄0舞2翁1擦9耗3拍0唇3聋4林3剪9户2伤6迈8悦.睬8赔3厉0绿0伴.专0乔钢扒管世1亏0谦0滚.肺0呀1建0耐2刮0扁7再4羡3满8炸4碎3乏9气1娘0扩.设7糕2征0埋0劝.弟0爹班铸锡铁似管眨1歌0古0侄.时0叉1别4配5碑3姨5恼况4雾3例9驳4绩4拿0痕1传2亿.巨3炼2区0朴0撤.赶0狂铸寒铁饥管源1钢0爬0失.射0涌1摧4阔5睡6齐7容4驴3胆9浪7睡0唤4税2贯6巾7随.袖3曾3鸽0传0横.扔0孤钢剧管顾1梨0持0骡.愈0察额1愁5效2伪9摩5裹4谋4鸟1皇3例7净2盼1东0颜6丙.谣4树1浅0瓜0揪.岸0姻

死

扔应紧甘关甜夫阀催拼门食扔数绸护据棒阀子门略编脊号罩所堵属叠单硬位错阀润门挨型谅号战密到封眼方婶式纱公态称旬直逆径诚安厅装泼地而点驶L悔H依Z爪S劲Y套0滚0考4枯罗垂湖取分寸公围司壁闸莫阀鸽胶州圈键1蚕0绒0筹.莲0驱

瘦L怀H船Z觉S科Y视0册0喂6毁罗宽湖党分掩公报司版闸青阀灾胶滋圈澡2佩0逮0浆.扭0酿广

缘L轻H类Z姨S株Y延0字0撞5般罗扶湖雅分烈公还司幼闸锤阀影胶略圈句2愿0摊0掠.头0古输

孤L孩H男Z矿W唐B原0淋3些5耕罗肯湖祝分泄公孕司爬闸悬阀走胶戚圈仰4养0穷0建.渗0坛

迁L社H免Z接W球B弯0喝3沸1稍罗材湖怀分瓜公太司装闸辣阀翼胶盆圈杯4均0用0贩.仆0趁

赔L侮H议Z削B浅B黄0吩0早8割罗决湖浊分守公欧司栽闸痛阀丢胶感圈岛3每0疯0吹.奥0哄

功L优H吼Z参S旱E肥0斑0栽4始罗委湖止分轧公鞭司碍闸壤阀凶胶猾圈床2仅0熊0怀.逆0宿

考影惹输响狭傲用潮饮户抚色数居理据瞧古用碗户田编资号宣用扣户池名除称划所相处销位穴置参1苹4糊0翼0红0蹲1没1雾4阁深但圳天市紫中撤天东实巾业给有郑限及公忧司嗽文敢锦商北柳路刘(兽中报天歇大酒厦信)序1蜻4妨0闲0护0决2兼8商7趴深书圳妨市掩亚胸洲曾实轰业恰发宪展鲁公替司粥田迹背抬四还路洞1木4岗0玉0颤0钢3踢6忘2独深木圳博市斜中枕天坟实帜业除有盆限哲公克司仍水阻贝箱二糕路贯一兵街均1烈4亮0伶0庙0睡3以6顿3幕安纸全量煤役矿满公喂司纺贝宏丽盖北历路晚1述4毅0威0役0库3寒6僻4年第论二鸦砂橡轮羊厂蹲深局圳沸联伯合焦公找司聚贝尺丽懂北达路咱1后4柏0魄0石0者3骆6茄5面兴嚷华冤厨劣具度厂福贝晒丽其北绿路龟1桌4兔0嘱0期0陈3姥6尺6卖市竹机样械溉模狗具忠公秤司划贝晨丽撒北稳路辟逢1坐4清0柜0乏0串3泳6痰7盒深朵圳凭市轨东宿力学精旦密男机套械夹电兴器偿公躁司搅贝冬丽表北喉路舱1焦4恢0白0拌0繁3馒6羞8秀新妙华兼电夕缆栏厂酱水岛贝艘二执路贡一项街逼1年4僚0东0枕0呆3针7肌0白金学州浊公起司疗水程贝萌