WebGIS信息管理技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)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(jī)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它集當(dāng)代先進(jìn)的圖形、圖像、地質(zhì)、地理、遙感、測繪、人工智能、計算機(jī)科學(xué)等技術(shù)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(luò)技術(shù)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(shù)，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(yīng)運而生。

WebGIS很好地融合了GIS和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能，并在地理信息與空間處理上取得突破性進(jìn)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(hù)、升級方便等優(yōu)點。WebGIS技術(shù)已經(jīng)從初始的在Web上簡單地發(fā)布地理信息轉(zhuǎn)換成為實現(xiàn)地理信息互操作的關(guān)鍵技術(shù)，近年來在電力系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)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(jìn)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(yīng)，科學(xué)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(fù)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(shù)相結(jié)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(jìn)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(xué)的決策支持。與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)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(yīng)用主要體現(xiàn)在電廠設(shè)備管理、輸配電管理和用電管理3個方面。

電廠設(shè)備管理。電廠設(shè)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(shù)應(yīng)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(jié)合能夠動態(tài)監(jiān)測電廠設(shè)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(shè)備檔案情況，為設(shè)施及線路巡檢維護(hù)提供完整直觀的信息支持；②幫助規(guī)劃設(shè)計人員掌握廠區(qū)設(shè)備與各種線路的分布情況，結(jié)合地理背景進(jìn)行模擬勘測和設(shè)計，能有效地減輕工作量，提高規(guī)劃設(shè)計的效率和科學(xué)性；③幫助管理人員方便及時地掌握廠區(qū)重要設(shè)施設(shè)備的分布和設(shè)備運行的完整情況，為科學(xué)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(dān)著設(shè)備臺帳管理、電力線路設(shè)計施工和運行管理等多種任務(wù)，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(guān)，在傳統(tǒng)的人工管理或數(shù)據(jù)庫管理已不能適應(yīng)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(shè)和安全經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(shè)備信息管理；② 實時監(jiān)視與控制、拓?fù)渲?；?地理圖形和接線圖形的熱點連接；④ 在GIS圖形中查詢設(shè)備信息、供電路徑和供電范圍，以及與地理相關(guān)的容量、密度的統(tǒng)計；④配電電網(wǎng)追蹤及拓?fù)浞治?，利用配電網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)庫(包括實時屬性)中桿塔與導(dǎo)線的連接關(guān)系、變電站內(nèi)進(jìn)線出線的對應(yīng)關(guān)系以及桿塔上的開關(guān)或刀閘的分合狀態(tài)，動態(tài)計算出網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并可在GIS背景圖上著色顯示。因而，GIS的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對于檢修、故障隔離、故障恢復(fù)、開關(guān)操作、潮流分析和負(fù)荷轉(zhuǎn)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(jìn)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(fù)責(zé)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(kuò)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(fù)荷情況，及時回答用戶的問題。使業(yè)擴(kuò)線路的設(shè)計、業(yè)擴(kuò)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(jìn)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(dāng)接收到故障停電報警信號或需要對某臺設(shè)備及某條線路進(jìn)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(dǎo)搶修操作提供依據(jù)，并提高供電可靠性。

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

基于CORBA／JAVA技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)架。以往WebGIS的實現(xiàn)方式大都基于兩層結(jié)構(gòu)的客戶機(jī)／服務(wù)器(C／S)模式，如CGI技術(shù)，服務(wù)器應(yīng)用程序接口(Server API)技術(shù)，Plug-in技術(shù)，以及Java技術(shù)等。傳統(tǒng)兩層結(jié)構(gòu)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(yīng)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(hù)升級不便、系統(tǒng)資源冗余度大等。

CORBA／JAVA作為WebGIS實現(xiàn)技術(shù)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)，可以在任何主要操作系統(tǒng)上運行。 CORBA主要處理網(wǎng)絡(luò)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(bǔ)。CORBA和JAVA技術(shù)的結(jié)合為創(chuàng)建一種與平臺無關(guān)的、分布式的、運行于開放的，基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)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(shù)。最近發(fā)展起來的對象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)將空間數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)類型直接集成進(jìn)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(guān)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(yīng)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(wù)器方式，當(dāng)多用戶同時更新維護(hù)服務(wù)器上同一圖層文件時，如不進(jìn)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(shù)，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(jī)制等多方面問題。

可縮放矢量圖形SVG技術(shù)。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(biāo)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(jìn)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(yīng)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(jī)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(shù)；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(shù)提供了適于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使用的圖形標(biāo)準(zhǔn)，功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展性好，因此SVG是WebGIS的理想的圖形格式。

隨著經(jīng)濟(jì)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(wù)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(biāo)。無疑，電力系統(tǒng)中應(yīng)用WebGIS技術(shù)，無論對電力全行業(yè)，還是對每個電力企業(yè)的科學(xué)管理都提供了一種全新的視野，必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。