WebGIS信息管理技術在電力系統(tǒng)中的應用

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)是為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計算機化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它集當代先進的圖形、圖像、地質(zhì)、地理、遙感、測繪、人工智能、計算機科學等技術為一體，具有地圖輸入、數(shù)據(jù)管理、空間分析等功能。隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，Internet已經(jīng)成為GIS新的系統(tǒng)發(fā)布平臺。利用Internet技術，在Web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)，供用戶瀏覽和使用，成為GIS發(fā)展的必然趨勢，WebGIS由此應運而生。

WebGIS很好地融合了GIS和網(wǎng)絡技術的功能，并在地理信息與空間處理上取得突破性進展，是一個基于Web平臺實現(xiàn)地理信息處理的信息管理系統(tǒng)。它具有訪問范圍廣、平臺獨立、大規(guī)模降低系統(tǒng)成本和維護、升級方便等優(yōu)點。WebGIS技術已經(jīng)從初始的在Web上簡單地發(fā)布地理信息轉換成為實現(xiàn)地理信息互操作的關鍵技術，近年來在電力系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。

電力的生產(chǎn)和使用具有同時、等量和連續(xù)性等特點，電能從發(fā)電到輸電、配電一直到用電瞬時完成，電力系統(tǒng)的控制中心、調(diào)度中心要在同一時間全面掌握發(fā)電、輸電、配電和用電各環(huán)節(jié)的各種數(shù)據(jù)，迅速予以分析、處理并及時進行調(diào)度。與此同時，電力系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)也要根據(jù)調(diào)度指令瞬時作出反應，科學安排生產(chǎn)運行，否則對電力生產(chǎn)安全和資源合理配置生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響，其中的信息數(shù)量大而廣、紛繁復雜要求迅速處理，由此產(chǎn)生巨大的挑戰(zhàn)。WebGIS能為解決這些問題提供有力支撐，它與GIS技術相結合，能便捷地整合多源數(shù)據(jù)，把大量地理信息數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行綜合管理，使電力系統(tǒng)的信息化管理更加方便，為電力生產(chǎn)、經(jīng)營管理提供現(xiàn)代化的管理手段和科學的決策支持。與網(wǎng)絡技術的結合，使WebGIS系統(tǒng)實現(xiàn)電力信息共享更加方便，信息共享程度提高，更加方便了電力系統(tǒng)信息的可視化管理。WebGIS在電力系統(tǒng)中的應用主要體現(xiàn)在電廠設備管理、輸配電管理和用電管理3個方面。

電廠設備管理。電廠設備種類繁多數(shù)量龐雜，并且同時具有屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的圖紙管理和檔案管理不僅工作量大而且十分的不方便。將WebGIS技術應用于電廠不僅減輕了電廠工作人員的工作量，而且通過將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結合能夠動態(tài)監(jiān)測電廠設備、管線、廠房等涉及的地理位置和運行狀態(tài)。實現(xiàn)GIS系統(tǒng)和電廠MIS系統(tǒng)的融合將加速電廠信息管理現(xiàn)代化的發(fā)展。其主要功能有：①幫助電廠管理人員掌握廠區(qū)設備檔案情況，為設施及線路巡檢維護提供完整直觀的信息支持；②幫助規(guī)劃設計人員掌握廠區(qū)設備與各種線路的分布情況，結合地理背景進行模擬勘測和設計，能有效地減輕工作量，提高規(guī)劃設計的效率和科學性；③幫助管理人員方便及時地掌握廠區(qū)重要設施設備的分布和設備運行的完整情況，為科學管理與決策提供及時可靠的依據(jù)。

輸配電管理。輸配電是電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。輸配電企業(yè)承擔著設備臺帳管理、電力線路設計施工和運行管理等多種任務，其中許多工作都與配電網(wǎng)架線區(qū)域的地理信息密切相關，在傳統(tǒng)的人工管理或數(shù)據(jù)庫管理已不能適應的情況下，如果在配電自動化系統(tǒng)中引入GIS系統(tǒng)將能很好地滿足配電網(wǎng)建設和安全經(jīng)濟運行的需要。近年來，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，城市電網(wǎng)改造深入展開，GIS系統(tǒng)在配電網(wǎng)中也得到廣泛的應用。在配電網(wǎng)中引入GIS系統(tǒng)能實現(xiàn)以下功能：① 圖形編輯、圖形建模和設備信息管理；② 實時監(jiān)視與控制、拓撲著色；③ 地理圖形和接線圖形的熱點連接；④ 在GIS圖形中查詢設備信息、供電路徑和供電范圍，以及與地理相關的容量、密度的統(tǒng)計；④配電電網(wǎng)追蹤及拓撲分析，利用配電網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)庫(包括實時屬性)中桿塔與導線的連接關系、變電站內(nèi)進線出線的對應關系以及桿塔上的開關或刀閘的分合狀態(tài)，動態(tài)計算出網(wǎng)絡的拓撲結構，并可在GIS背景圖上著色顯示。因而，GIS的配電網(wǎng)拓撲結構對于檢修、故障隔離、故障恢復、開關操作、潮流分析和負荷轉移等功能的實施將起很大的作用；⑤供電可靠性分析，在配電網(wǎng)GIS中可進行供電可靠率、用戶平均停電時間、用戶平均停電次數(shù)等方面的可靠性分析，在線統(tǒng)計停電時間，輔助分析故障原因及故障影響范圍等。

用電管理。用電營業(yè)部門主要負責管理電能的銷售以及合理使用。在用電管理中使用GIS系統(tǒng)優(yōu)勢主要有：① 在業(yè)擴包裝申請和處理中用戶可在地圖上查詢申請用戶所在地電網(wǎng)負荷情況，及時回答用戶的問題。使業(yè)擴線路的設計、業(yè)擴工程圖的繪制十分方便，并且管理上實現(xiàn)可視化；② 用戶查詢中能實現(xiàn)全圖查詢、自動定位和區(qū)域查詢，使查詢工作變得簡單明了；③ 在電費收費管理中通過對用戶進行地址編碼，避免用戶分布在不同區(qū)域交叉紛亂的局面，提高了用戶收費的可管理性了；④ 最優(yōu)化停電隔離點決策。當接收到故障停電報警信號或需要對某臺設備及某條線路進行檢修時，配電網(wǎng)GIS系統(tǒng)可利用決策模型自動決策出最小停電范圍的最優(yōu)化停電隔離點，給指導搶修操作提供依據(jù)，并提高供電可靠性。

隨著WebGIS技術在電力系統(tǒng)中應用推廣，各種新技術也層出不斷，主要有：

基于CORBA／JAVA技術的系統(tǒng)構架。以往WebGIS的實現(xiàn)方式大都基于兩層結構的客戶機／服務器(C／S)模式，如CGI技術，服務器應用程序接口(Server API)技術，Plug-in技術，以及Java技術等。傳統(tǒng)兩層結構的C／S模式在信息管理和信息共享中發(fā)揮了巨大的作用，但隨著應用的發(fā)展與深入，它暴露出越來越多的缺點，如：跨平臺性差、維護升級不便、系統(tǒng)資源冗余度大等。

CORBA／JAVA作為WebGIS實現(xiàn)技術的一種分布式對象方案（Object web），它有自身的特點。通用對象代理體系結構CORBA(Common Object Request Broker Architecture)是對象管理組織(OMG)所定義的一種分布系統(tǒng)開發(fā)規(guī)范。它定義了分布對象如何實現(xiàn)互操作，目的是使基于對象的軟件部件在分布異構環(huán)境下可重用、可移植和可互操作;Java語言是SUN公司提出的一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。Java提供了一個可移植的對象體系結構，可以在任何主要操作系統(tǒng)上運行。 CORBA主要處理網(wǎng)絡透明性，而Java則處理實現(xiàn)透明性,它們可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補。CORBA和JAVA技術的結合為創(chuàng)建一種與平臺無關的、分布式的、運行于開放的，基于TCP/IP網(wǎng)絡的GIS系統(tǒng)提供了可行的方案。

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術。最近發(fā)展起來的對象—關系數(shù)據(jù)庫技術將空間數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)類型直接集成進入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用戶可以在這種平臺上直接管理矢量空間數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)和普通關系數(shù)據(jù)，利用這種數(shù)據(jù)庫平臺的API開發(fā)的GIS(Geographic Information System)應用系統(tǒng)可以實現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)真正意義上的共享。

電力系統(tǒng)涉及的地理區(qū)域廣泛，而且需要多部門編輯同一圖層。傳統(tǒng)的GIS圖層數(shù)據(jù)采用的是文件格式，僅適合單用戶使用。圖層的共享采用文件服務器方式，當多用戶同時更新維護服務器上同一圖層文件時，如不進行特殊的處理，會發(fā)生沖突，即不支持并發(fā)操作。ORDBMS采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術，它支持完全數(shù)據(jù)庫存儲模式，支持并發(fā)操作及版本管理，不會發(fā)生共享沖突，可以實現(xiàn)地理信息空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集中式管理，同時可以解決海量數(shù)據(jù)的存儲管理、多用戶編輯、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)安全機制等多方面問題。

可縮放矢量圖形SVG技術。SVG是W3C組織開發(fā)的基于XML的用來描述二維矢量圖形和矢量／點陣混合圖形的置標語言，是一種全新的矢量圖形規(guī)范。SVG的繪圖可以通過動態(tài)和交互式方式進行，不僅提供超鏈接功能，還定義了豐富的事件。由于SVG支持腳本語言(script)，可以通過Script編程，訪問SVG DOM 的元素和屬性，即可響應特定的事件，從而提高了SVG的動態(tài)和交互性能。SVG 實現(xiàn)了矢量圖形(vector graphic shapes)，圖像(images)和文本圖形(text)的有機統(tǒng)一，滿足了GIS系統(tǒng)圖形顯示的需要。

基于SVG開發(fā)的WebGIS有如下優(yōu)點：使用矢量技術；支持用戶與圖像的動態(tài)交互；支持超級鏈接；易于制作、便于檢索，并且能制作高質(zhì)量的圖像。SVG利用矢量圖形和XML技術提供了適于網(wǎng)絡環(huán)境使用的圖形標準，功能強大，可擴展性好，因此SVG是WebGIS的理想的圖形格式。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民物質(zhì)文化水平的提高，電力用戶對供電要求越來越高，提供質(zhì)優(yōu)價廉、安全清潔的電力已成為全社會的共同要求，這對電力企業(yè)的協(xié)同生產(chǎn)、穩(wěn)定運行、高效服務提出了前所未有的挑戰(zhàn)。同時，隨著電力改革的深入，市場競爭越來越激烈，安全穩(wěn)定生產(chǎn)和提高經(jīng)營效率也成為電力企業(yè)生存與發(fā)展的雙重目標。無疑，電力系統(tǒng)中應用WebGIS技術，無論對電力全行業(yè)，還是對每個電力企業(yè)的科學管理都提供了一種全新的視野，必將產(chǎn)生深遠的影響。