1、 基于網絡GIS技術的城市配電管理系統設計與實現：指導教師姓名、職稱：計算機技術：計算機應用摘 要傳統管理信息系統只能對一般的數據進行管理，不能實現空間數據的管理，更不能實現空間數據與屬性數據的交互，存在一定的局限性。因此有必要將GIS引入到配電管理系統當中，以實現接口訪問、數據集成和共享。這對于提高電力系統生產效率和效益、管理質量和科學決策水平等具有十分重要的現實意義。本文先是介紹課題研究背景、國內外研究現狀和課題研究的主要內容。接著講述網絡GIS、配電管理管理系統，論述了系統實現的關鍵技術：ASP.Net開發語言、ajax技術、JS技術等。本文重點講述了系統需求分析、系統設計和系統實現。需

2、求分析是對系統的基本功能進行分析，對系統性能要求進行描述；接著進行配電GIS系統概要設計、詳細設計和數據庫設計。概要設計包括系統設計原則、系統框架，然后重點分析了系統詳細設計；系統角色主要分為兩個：管理員用戶和普通用戶。根據城市配電管理系統的特點以及其業務管理情況，系統包括五個功能模塊：一是設備查詢模塊、二是線路查詢模塊、三是設備管理模塊、四是線路管理模塊以及設備故障管理模塊等。然后利用.Net開發工具進行系統編碼開發，嚴格按照軟件工程的思想對系統進行了功能實現，展現了系統的關鍵功能。本文最后對研究內容進行總結，指出了當前系統存在的不足，并對系統的后續完善和未來做了展望。本系統的實現，能夠對城

3、市配電實現科學化、規范化管理，能較好的為城市化進程的推進和具體應用提供支持。該項目的應用和實施，能夠及時管理城市配電、為城市居民的用電提供更好的服務。關鍵詞：信息化；網絡GIS技術；配電管理1 緒論1.1 選題背景及意義傳統的配電系統實際上是我們通常所說的管理信息系統（MIS)7, 管理信息系統只能對一般的數據進行管理，不能實現空間數據的管理，更不能實現空間數據與屬性數據的交互，存在一定的局限性。因此，在管理信息系統的基礎上發展地理信息系統，將GIS引入到配電的管理系統當中，并且與用電管理系統、電力負荷管理系統及SCADA等其他子系統互相結合、實現接口訪問、實現數據集成和共享。為各級管理人員提

4、供一套簡單、迅速、方便的配電網運行管理系統已成為現代電力企業提高管理水平和工作效率的有效手段。我國在加快實現工業化和現代化的道路上，信息化是必然選擇。在中國改革開放以來，特別是中國加入世界貿易組織后，我國經濟獲得舉世矚目的發展速度，從溫飽國家躋身于中等層次的發展國家。隨著全球經濟一體化到來，經濟發展是受整個世界范圍的影響，經濟的發展不再是一個國家的事情。在2008年，全球經濟危機。中國政府拿出大量資金，投資公路鐵路、高速公路、城市建筑等，以此來刺激消費。這些重工業需要大量電力,各行各業的用電負荷迅猛增長, 同時，我國政府大力提倡城市化建設，城市化建設成果豐碩、城市變化日新月異，因此配電設施大幅

5、度增加，配電網變更頻繁且用戶也對電力供應的可靠性和電能質量提出了更高、更為苛刻的要求，因此，電力系統管理也變得越來越復雜。電力體制改革在世界范圍內越來越深入，隨著這股浪潮，國內電力體制改革緊跟步伐，電力企業正全面走向市場經濟1。人們目前討論的熱點是如何利用現代科學技術特別是信息化技術來提升企業競爭力，提高企業效益，完善電力企業的服務手段，以此來滿足各行各業對電力企業的要求2,3。但是，由于電力企業的電網運行、維護、管理及市場與客戶服務的需要越來越復雜，傳統的信息處理技術已不能適應。因此，將地理信息系統技術運用于電力企業信息系統建設是電力行業發展的一個突破點，其面臨的問題是電力企業關注的重點4。

6、對于配電系統來說,涉及的配電設備具有數量多、分布廣,且均與地理位置有關,并且電力系統用戶廣泛、類型繁多，輸電路線錯綜復雜，要有效實現配電系統的配電規劃管理、設備運行管理、設備故障的快速查找等,都離不開配電設備相關的地理位置信息。所以,一個完整的、高效的配電專業化管理系統中離不開設備的地理信息。而現在的地理信息大部分是通過地理信息系統（GIS)來管理的。地理信息系統（GIS)是在管理信息系統的基礎上發展而來的。自上個世紀中期計算機產生以來，人們應用計算機來處理和管理信息，把計算機應用于各行各業。在上個世紀末，網絡技術開始發展，計算機技術和網絡技術的結合使用，實現了管理信息系統，更是進一步提升了數

7、據的管理和維護的能力。隨著計算機技術的快速發展以及競爭的日益加劇，各個行業都紛紛采用措施，使自己在激烈的競爭中立于不敗之地。計算機管理信息系統被廣泛應用到各個行業領域，受到管理者的一致歡迎，因此也促使其不斷發展和完善，更進一步為各個行業企業的管理和維護提供便利，促使其管理體系和規范更加科學化。管理信息系統由來已久，西方發達國家有關管理信息系統的研究和實際應用也有比較長的歷史。其理論研究成果和實際應用情況促進了其他國家的信息管理系統的研究和應用。地理信息系統也是伴隨著計算機硬件技術、軟件技術、網絡技術而不斷發展的。地理信息系統已經從最初的單一化的簡單應用，到現在已經拓展到了多元化、層次化、復雜化

8、的應用范圍6，可以說GIS已經滲透到了現代社會的各個領域，尤其是電力行業。本系統的初步實現，能夠對城市配電實現科學化、規范化管理，實現城市配電系統管理的自動化、效率化、公平化的目標。并且此系統作為城市綜合管理系統的一個分支，能較好的為現代化建設、城市化進程的推進和具體應用提供支持。該項目的應用和實施，能夠及時管理城市配電、為城市居民的用電提供更好的服務。1.2 國內外研究現狀二十世紀80年代后期，由于計算機硬件的性價比不斷提高、網絡技術發展迅速，國外電力GIS開始大規模發展，其應用主要經歷了“CAD+數據庫”和“傳統GIS應用”兩個階段。最早出現的地理信息系統“CAD+數據庫”屬于單機版，主要

9、基于傳統數據庫技術，利用CAD簡單設置位置，進行簡單的數據輸入、數據存儲、數據修改等操作。功能比較單一，缺乏空間數據匯總、數據統計等數據整合操作，不能進行綜合分析；應用范圍受限，不能大規模應用。至上個世紀80年代后期，計算機硬件、網絡技術開始發展，隨之而來的是地理信息系統的進一步發展，開始出現“傳統GIS應用”，也就是管理信息系統。人們利用關系數據庫，結合網絡技術，為網絡化管理信息系統存儲和處理數據，并加強數據的統計整合和綜合分析能力；可以實現分布式管理，應用范圍更為廣泛。但是這種“傳統的GIS應用”只管理屬性數據，不能管理空間數據；也不能實現空間數據與屬性數據的交互，存在一定的局限性到90年

10、代初，就進入到“AM/FM/GIS應用”階段。到目前為止，許多發達國家，如西歐、北美等，正在積極籌建“數字化電網”項目，希望利用“數字化電網”建設以解決以往電力系統中遇到的各種限制電力發展的重要問題。很多的電力公司企業廣泛采用GIS作為他們的基礎平臺。GIS已經作為“協同工作環境”的重要工具，該系統正在逐步整合企業內部資源管理和客戶關系管理等功能，走向更高層次的管理、決策支持和運行控制系統。因此，建立“數字電網”和“協同工作環境”為特征的電力GIS是發達國家電力企業為增強自身競爭能力（降低生產成本、提高服務水平)而進行生產經營“業務流程重組”工作，提高電網運行科學管理水平所必不可少的工具。我國

11、計算機技術和網絡技術起步晚于發達國家，信息技術應用也比較薄弱。但在國家領導高度重視下和中國信息技術高速發展下，我國科學技術取得長足發展。中國國家領導人高度重視信息化建設。2000年5月，中國共產黨的十五屆五中全會上，正式確立了信息化建設的戰略方針，提出信息化是我國現代化建設的重要舉措。我國第一個信息化專項規劃在兩年后正式發布；隨后又陸續出臺了振興軟件綱要（2002-2005)、信息資源開發利用規劃（2004)、以及2005年發布電子商務發展指導意見等，這些方針政策極大地刺激了我國信息化建設的發展。我國在二十世紀80年代才開始GIS的研究和應用，我國地理信息管理系統的研究比發達國家起步晚至少30

12、年，現在所運用的地理信息管理系統研究方法、技術基本上是學習和模仿西方發達國家的。想要成為世界強國，就必須把提高我國的信息化管理及運作水平，結合我國的實際經濟環境及信用體系，在學習和借鑒發達國家經驗的基礎上，創造出適應中國國情、具有中國特色的地理信息系統的新理論、新技術和新方法。在我國領導人和各個學者研究人員的大力支持下，我國地理信息系統的研究和應用取得良好發展。雖然將GIS運用到電力行業，特別是配電管理中是從二十世紀90年代才開始嘗試，因此，我國電力企業運用GIS技術較晚，但是發展速度很快。近十年，由于政府和電力部門認識到了電力行業的高效管理及生產對國家至關重要，所以大力投入電網和配電管理的數

13、字化科技化建設，對電力GIS的發展有巨大的推動作用。目前國內許多大城市，如北京、上海、廣州、深圳、武漢、石家莊等地區均建立了適合該地區電力系統特點的配電地理信息系統，應用情況總體處于局部“AMFMGIS”應用向全面推廣發展階段12。在2006年4月29日，國家電網公司提出了在全系統實施“SG186工程”的計劃。 “SG186工程”將鎖定四大目標：目標之一是建造“縱向貫通、橫向集成”的一體化企業級信息集成平臺，讓公司上下能暢通的共享信息和數據；目標之二是建造能夠適應公司管理需求的八大業務，利用這八大應用提高公司各項業務的管理能力；目標之三是健全規范有效的六個信息化保障體系，并推動信息化健康快速可

14、持續發展；目標之四是力爭到我國“十一五”結束，全國信息化水平達到國內領先、國際先進，初步建成數字化電網、信息化企業。國家正在推進“SG186工程”，其中的數字“1”，指的是一體化企業級信息集成平臺。此平臺的建設，既符合企業發展的戰略構想，也符合日常的工作需要；數字“8”是指在信息系統中需要健全的8個應用，建設財務（資金）管理、營銷管理、安全生產管理、協同辦公管理、人力資源管理、物資管理、項目管理、綜合管理等八大業務應用；數字“6”指建立健全六個體系，分別是信息化安全防護體系、標準規范體系、管理調控體系、評價考核體系、技術研究體系和人才隊伍體系13。將GIS技術應用到配電管理當中，國外比國內明顯

15、開始得早，而且管理水平比國內高，技術也比國內先進得多，在功能上也比國內完善得多。但是，由于我國的電網結構、管理方式有自己的特點，這與國外電力系統相差甚大，如果完全引進外國的技術和設備是不適合我國電力系統的實際情況的，對我國電力系統的發展有諸多不利。我們只有面向我國電力企業的實際發展情況和未來需求，才能開發出適合我國電力情況的配電管理地理信息系統。特別是目前網絡GIS技術的飛速發展，結合分布式技術的優勢，這給新一代架構的電力系統的研究發展提供前所未有的時機， 開發基于瀏覽器模式的配電管理系統更加適合目前發展趨勢，也可以大大加快發展步伐節約成本，為我國未來電力發展打下堅實基礎。地理信息系統的研究和

16、應用是我國信息化建設的一個重要支撐力量，尤其將GIS技術應用到城市配電管理中，更是推動了我國城市化建設。因此基于網絡GIS技術的城市配電管理系統的設計和實現，對于我國城市化建設具有重要意義，從更深層次看，也對我國提倡的信息化建設提供了力量。1.3 課題研究的主要內容本文針對配電網設備管理模式的特征，基于地理信息系統理論和計算機技術對配電網設備管理方式進行了分析，根據用戶需求設計與開發了一個基于WEB的發電廠地理信息系統。主要涉及以下幾個方面的內容：1、通過建設基于GIS技術的配電管理系統，總結配電管理系統的相關概念和GIS的相關理論知識，論述配電管理系統結合GIS的相關建設技術和設計要求，討論

17、基于網絡GIS的配電管理系統的優勢所在。2、通過建設基于GIS技術的配電管理系統，根據該行業的具體要求，在數據庫設計中形成數據設計規范、數據之間關系規范等，保證空間數據庫的可用性和擴展性以及容錯能力等要求。3、通過對基于GIS技術的配電系統數據庫的建立，形成符合系統需求的空間數據庫設計架構以及數據組織模式，建立空間數據模型規范，形成滿足電力行業基本要求的空間數據描述規范。4、通過建設基于GIS技術的配電管理系統，在系統的用戶、管理、訪問等方面形成電力行業實際的技術標準、接口規范10；同時總結項目實施經驗，形成適合電力企業實際的項目實施工藝和操作規范。5、通過完成該系統，討論分布式網絡技術在配電

18、管理行業中的運用前景以及采用Client（或Browser) /空間數據庫+屬性數據庫模式11，支持分布式網絡應用環境，支持分布式多重數據庫應用，實現跨部門跨地區信息的共享，可視化管理的優勢所在。6、通過完成基于GIS技術的配電管理系統，研究可以使空間數據可在工業標準的數據庫管理系統中存儲、管理和快速查詢檢索的空間數據庫引擎，并使用它將空間數據加入到擴展關系數據庫管理系統中，提供對空間、非空間數據進行有效地管理、高效率操作與查詢的數據庫接口。1.4 論文組織結構本文共分六個章節，論文章節結構如下：第1章介紹了課題研究的目的及意義，課題研究的主要內容，國內外研究現狀。第2章介紹地理信息系統，網絡

19、GIS、配電管理系統，并介紹了融匯GIS的配電地理信息系統，講述了系統實現的關鍵技術：ASP.Net.ajax技術、JS技術等。第3章闡述針對基于網絡GIS的城市配電管理系統設計的要求，對系統的基本功能進行分析，對系統性能要求進行描述，最后對系統可行性進行表述。第4章介紹了配電GIS系統概要設計、詳細設計和數據庫設計。概要設計包括系統設計原則、系統框架，然后重點分析了系統詳細設計（設備查詢，線路查詢、設備管理、線路管理、設備故障管理等)。配電GIS的數據庫設計，詳細闡述了數據庫設計原則、數據庫設計流程，并在此基礎上分析了空間數據與屬性數據的關聯，最終設計出了配電GIS的數據庫。第5章 說明系統

20、開發平臺、系統運行環境；然后利用.Net開發工具進行系統編碼開發，嚴格按照軟件工程的思想對系統進行了功能實現，展現了系統的關鍵功能。詳細說明了幾個重要功能模塊的實現。第6章對研究的內容進行了總結，總結課題的研究成果。指出了當前系統存在的不足，對系統功能進一步的擴展、應用的繼續深入進行了展望。2 城市配電管理GIS系統理論基礎與關鍵技術本章主要講述地理信息系統GIS和網絡GIS基本理論、以及系統開發實現的關鍵技術，如.Net開發語言、Ajax技術、JS技術等。2.1地理信息系統2.1.1 地理信息系統的概念地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是在

21、計算機技術的支持下，對地理空間相關信息數據進行采集、加工、管理、分析和顯示的技術系統。在GIS中，通過采用適當的空間模型和空間分析方法，提供適時的符合行業要求的地理空間信息服務，為正確的決策分析提供有力依據。2.1.2 地理信息系統的發展及應用現狀上個世紀中期計算機開始出現并應用；上個世紀60年代，地理信息系統隨之產生。隨后在計算機硬件技術和軟件技術的大力發展下，GIS經歷了四個發展階段：第一個階段是開拓期（60年代），這一階段注重空間數據地學處理；第二個時期是鞏固發展期（70年代-80年代），這一時期關注獲取空間數據信息，并對空間信息數據進行管理；第三個階段是技術大發展時期（90年代），這個

22、階段是在其他領域決策支持技術發展下，注重空間決策支持分析；第四個階段是用戶時代（進入新世紀以來）。目前世界上常用的GIS軟件已達四五百種，它們各有特色、各有風格。國外較著名的有ARC/INFO，MAPINFO，MGE等；國內較著名的有SuperMap，MAPGIS，GeoStar等14。目前這些GIS軟件已被成功地應用到了各個相關領域。盡管現在的地理信息系統軟件較多，但是地理信息系統軟件的研究應用方式歸納起來無外乎兩種情況：第一種情況是利用GIS桌面系統軟件來處理加工地理空間數據；第二種基情況是進行二次開發（基于GIS系統提供的開發包和開發接口），利用其二次開發函數庫搭建行業性的用戶專用的地理

23、信息系統軟件。目前地理信息系統軟件已成功地應用于資源調查領域、環境評估領域、災害預測領域、國土管理領域、城市規劃領域、郵電通訊領域、交通運輸領域、軍事公安領域、水利電力領域、公共設施管理領域、農林牧業領域、統計領域、商業金融領域等幾乎所有行業。近年來，隨著我國經濟建設的迅速發展、城市建設不斷推進，信息化建設受到越來越多的重視，這些都加速了我國地理信息系統應用的進程。地理信息系統在我國的城市規劃管理、交通運輸管理、地理測繪、環境保護、農林牧業、地理勘測制圖等領域發揮了重要的作用。應用地理信息系統，促使各個行業領域取得了良好的經濟效益和社會效益。2.2 網絡GIS概述網絡技術的不斷發展完善，促進了

24、各類系統的網絡化實現，也促使人們要求在網絡上實現GIS，使數據提供者能夠基于網絡發布各類地理空間數據，而數據使用者通過網絡也能快速便捷地在線使用地理空間數據，或者進行下載使用。網絡GIS能夠為GIS應用用戶提供各種在線式服務。隨著計算機網絡技術的不斷發展以及分布式計算技術的廣泛運用，數據成了網絡地理信息系統的重要標識。GIS技術日益發展壯大，網絡GIS可以是GIS發展過程中的一種GIS產品與應用形式，也可以是所有GIS體系下的統稱15。因此，網絡GIS有技術的狹義網絡GIS和宏觀的廣義網絡GIS之分。2.2.1 狹義的網絡GIS狹義的網絡GIS是指將計算機網絡技術和分布式計算技術與GIS結合而

25、成的一種網絡地理信息系統。根據它們的特點，網絡GIS分為如下幾種：1、基于C/S模式的網絡GISC/S（Client/Server，亦即客戶端/服務器模式）是一種典型的分布式體系結構，它是基于簡單的請求/應答協議。在這種模式下，服務器的主要作用就是集中管理數據，包括空間數據和屬性數據。而邏輯計算、分析等工作便分散在客戶端上，服務器與客戶端之間通過網絡協議來通信。基于C/S模式的網絡GIS是構建于局域網絡中，采用分布式系統結構，其功能主要有：空間數據查詢、統計、地圖編輯、空間分析、專題制圖、數據轉換輸出等，是對系統快捷性、安全性、靈活性和高效性等要求較高的應用性GIS。2、基于B/S模式的網絡G

26、ISB/S（Browser/Server，亦即瀏覽器/服務器模式），基于該模式的網絡GIS可以稱之為WebGlS，即互聯網地理信息系統，它是以互聯網為通訊環境，以Web頁面作為用戶操作界面，把Internet和GIS技術結合起來，為用戶提供GIS功能。與傳統GIS相比，其使原來基于單機或局域網的GIS擴展到了整個Internet，使得地理信息共享范圍擴展到了全球。經過合理的組織，WebGIS的透明性較高，為地球系統科學的研究提供一個方便有效的途徑16。此外，WebGIS的開發和應用成本低、使用簡單，能實現真正的信息共享，而且其平臺具有獨立性較強、可擴展性較好、訪問范圍廣泛、平衡高效的計算負載等

27、優點。3、基于Web Service的網絡GISWeb Service可以說是一種可用標準Internet協議來訪問的自包含、自描述、模塊化的可編程邏輯應用，它是一種新的web應用程序分支，可以發布、定位、通過web調用。基于Web Service的網絡GIS是將地理信息系統技術與Web Service這種分布式計算技術相結合的產物，在Web Service上架構地理信息系統可以輕松實現GIS互操作，實現跨平臺無縫訪問。4、移動與嵌入式嵌入式GIS也叫移動GIS，是將GIS與嵌入式設備集成的產物，以嵌入式計算機技術為基礎、以應用為中心，軟硬件皆可裁剪，適用于對功能、成本、可靠性、軟件大小、功能

28、等嚴格要求的微型專用計算機系統。它將經過優化的GIS數據以不同的形勢展現在移動設備終端上，占用內存非常小，但具有強大的空間分析和顯示表達功能。嵌入式GIS是一個新興的發展方向，其具有數據實時性強、使用方便、與定位系統緊密結合等優點，但是由于硬件和網絡環境的限制同樣也有功能較簡單、不便于分析、速度較慢等缺陷。5、基于Grid的網絡GIS基于網格的網絡GIS是指在廣域網中實現空間信息共享，同時它是一個基于協同服務的分布式GIS軟件平臺和技術體系17。將地理上分散的、系統異構的各種計算機、服務器、檢索存儲系統、地理信息系統、虛擬現實系統等，通過高速互聯網絡連接并集成起來，形成對用戶透明的虛擬的空間信

29、息資源的超級處理環境就是網格地理信息系統。6、云GIS云GIS是指通過云計算（Cloud Computing）18來實現的網絡地理信息系統。云計算旨在通過網絡來整合地理上分布的多個成本相對較低的計算實體，使其成為一個擁有強大處理能力的完美系統，并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等模式19,20把這個整合而成的強大的計算能力分布到需要使用該計算能力的各個用戶手中。通過云計算實現的網絡GIS，將更加方便快捷的提供功能強大的空間分析服務，以及實時的高精度高品質的地理空間數據服務。2.2.2 廣義的網絡GIS廣義的網絡GIS可以看作是城域網/廣域網GIS、InternetIntranet GI

30、S、無線網絡GIS、移動與嵌入式GIS的各種不同的狹義網絡GIS的結合或者說是狹義網絡GIS的統稱。在現代企業中，它們使用的技術方法繁多、GIS數據共享需求多樣，因此，它們使用的GIS并非都是狹義網絡GIS，更多的是幾種狹義網絡GIS的結合，而且同時使用幾種網絡結構和不同的分布式對象技術。 2.2.3 網絡GIS的特點與單機的GIS相比，網絡GIS使GIS大眾化及空間數據的共享成為可能，這主要是因為網絡GIS具有傳統GIS無法比擬的優點。具體表現在：1、成本低廉，全面取代桌面GIS系統。網絡GIS是一個多用戶的空間信息系統，用戶無需擁有自主版權的GIS軟件系統就可以通過網絡使用GIS功能。2、

31、網絡GIS中的WebGIS采用頁面操作，這大大簡化了傳統窗口操作的難度，而且使得系統使用范圍更加廣泛。3、使企業的事務與GIS專業有機結合。網絡GIS的出現可以使企業成員的交流合作與GIS專業操作有機結合，構成企業群體生產力。4、GIS處理能力增強。網絡GIS是一個分布式處理系統，它可以充分利用各種網絡資源，采用分布式的協同計算來完成復雜、計算量大的地理空間計算任務。這樣，一些復雜的大規模查詢可交給性能較好的服務器或者是綜合利用網絡資源來執行，而數據量較小的簡單操作則可由本地計算機完成。這是一種比較理想的全局優化模式。5、網絡GIS容易實現大范圍的數據分發。6、動態性。根據用戶的請求隨時隨地向

32、用戶動態提供其所需的個性化空間信息服務。7、較強的互操作性。在網絡GIS開發過程中必須遵守一些互操作規范，這樣可以保持數據的一致性，如開放地學數據互操作規范（OpenGIS）。這使得網絡GIS對數據的共享性以及互操作性要有較強的支持能力。8、跨平臺性。網絡GIS具有分布性、多用戶性等特點，這決定了網絡GIS必須具有較強的跨平臺性能，即能夠適用于各種異構系統。2.3 城市配電管理GIS系統簡介城市配電管理GIS系統是一個基于數據庫技術、計算機網絡技術和地理信息系統（GIS）的，主要對變壓器，桿塔，斷路器，隔離開關，變電站等電力設備進行管理、檢修和運行的高級信息管理系統，其一般包括自動繪圖（Aut

33、omatic Mapping，AM）、設備管理（Facility Management，FM）和地理信息系統，因此，也稱為AM/FM/GIS。配電管理中的電力設備數量多且分散，其運行管理工作大多與地理位置緊密有關，城市配電管理GIS系統充分利用地理信息系統對地理坐標和空間位置的展現能力以及空間分析能力，可以快速的獲取、存儲、檢索、分析和顯示電力設備的空間信息和屬性信息，從而建立信息化的數據庫管理系統，為管理部門提供更加豐富、直觀的信息資料和決策依據。城市配電管理GIS系統的主要功能是利用空間數據庫與關系數據庫等相關技術綜合管理空間數據與屬性數據，通過空間分析與檢索定位等GIS功能，提高調度員與

34、設備維護人員了解設備工況與處理設備故障的能力。設備管理系統根據這些廠家數據以及運行工況，對這些電力設備進行定期檢修與經常性維修，使設備處于良好的工作狀態，并延長其使用壽命。在該系統中，為了突出廠站、線路和設備等行業相關的走向和連接關系，GIS可以對地理圖采用分層消隱的辦法去掉不需要顯示的部分（如房屋建筑）。城市配電管理GIS系統與電網自動化是兩個不同但聯系緊密的系統，是不能相互替代但又相互支持的系統。配電自動化系統是一個實時監控系統，主要目的是縮短停電時間、提高供電可靠性，它采集的實時信息可支持城市配電管理GIS系統的實時化，擴大了配電GIS的應用范圍。而城市配電管理GIS系統提供的地理信息，

35、可以對配電自動化系統進行可視化運行，更加真實和實用。配電自動化是電網建設和改造中的現代化管理的重要手段，而配電網GIS是配電自動化的重要組成部分。通過搭建這樣的平臺可以隨時了解配電網絡分布的情況，相關設備屬性信息，從而方便配電網運行維護，提高設備管理的水平和工作效率。2.4 系統實現關鍵技術根據系統實現的要求，本系統擬采用開發語言為ASP.NET3.5，軟件開發平臺為Microsoft Visual Studio 2008，地理信息系統開發平臺為ArcGIS 服務器，有的高級算法會調用到ArcGIS的開發組件ArcObject，數據庫平臺為Microsoft SQLServer2008，并且采

36、用了ESRI公司的空間數據庫引擎建立起空間數據與屬性數據之間的關聯21。另外系統還涉及JavaScript技術，Ajax等技術。2.4.1 ASP.NETASP.NET是微軟在2000年第二季時正式推動.NET策略下產生的，ASP.NET的前身ASP技術，是在IIS 2.0上首次推出（Windows NT 3.51)，當時與 ADO 1.0 一起推出，在IIS 3.0 （Windows NT 4.0)發揚光大，成為服務器端應用程序的熱門開發工具，微軟還特別為它量身打造了Visual InterDev開發工具，在1994年到2000年之間，ASP技術已經成為微軟推展Windows NT 4.0平

37、臺的關鍵技術之一，數以萬計的ASP網站也是這個時候開始如雨后春筍般的出現在網絡上。由于它的簡單以及高度客制化的能力，也是它能迅速竄起的原因之一。不過ASP的缺點也逐漸的浮現出來：意大利面型的程序開發方法，讓維護的難度提高很多，尤其是大型的ASP應用程序。解釋式的VBScript或JavaScript技術語言，讓效能有些許的受限。 ASP.NET從發展至今已經經歷了ASP.NET、ASP.NET2.0、ASP.NET3.5、ASP.NET4.0，ASP.NET4.0今年剛剛發布的配套在Visual Studio 2010上使用22。但是用于ASP.NET4.0還不是很穩定，所以本系統采用的是AS

38、P.NET3.5。ASP.NET3.5具有如下特征：強大性和適應性、簡單性和易學性、高效可管理性等2.4.2 AJAX技術當Web編程處于Web1.0時代時，即我們通常所說的靜態頁面時，頁面不能進行實時的更新，只能在客戶端瀏覽，當時的網絡技術發展緩慢，好多人看不到web的前途，因為人們看到了東西不能動態的更新。但是當網絡編程跨入Web2.0時代時，web編程得到了快速的發展，因為web2.0采用的是動態編程技術，即我們現在所做的頁面已經不全是傳統的html頁面了，如的.aspx頁面，這種頁面上可以進行數據的事實更新，能夠做到與用戶的動態交互，但是過度頻繁的客戶端與服務器端的交互必定會帶來大量的

39、數據傳輸，而且我們有的時候只需要改變頁面的某一小部分時也會刷新整個頁面，這就會給用戶不好的感受，特別是在WebGIS平臺應用上，由于地圖數據量大，如果是太頻繁的刷新地圖肯定會造成信息傳輸的擁堵，因此在這種情況下Ajax技術應運而生。AJAX也就是“Asynchronous JavaScript技術 and XML”（即JavaScript技術和XML)，異步數據傳輸。 Ajax 應用程序由以下基本技術組成：（1）HTML技術，用于建立 Web 表單并確定應用程序其他部分使用的字段。（2）JavaScript技術，JavaScript代碼是運行 Ajax 應用程序的核心代碼，幫助改進與服務器應用

40、程序的通信。（3）DHTML 或 Dynamic HTML技術，主要是用于動態更新表單。我們將使用 div、span 和其他動態 HTML 元素來標記 HTML。 （4）文檔對象模型DOM。 文檔對象模型 DOM 主要通過 JavaScript技術用于 代碼來處理 HTML 結構和（某些情況下）服務器返回的XML。2.4.3 JavaScript技術JavaScript技術是一種客戶端腳本語言，是原型化繼承的面向對象的動態類型，JavaScript技術嚴格的區分大小寫。JavaScript技術是由Netscape公司的LiveScript發展而來，主要目的是為了解決服務器端語言23。由于網絡技

41、術的迅速發展，現在數據的傳輸量也變得越來越大，因此為了給客戶提供更流暢的瀏覽效果。就必須將一些不必要的程序處理放在客戶端，JavaScript技術就是用來做客戶端程序處理的腳本。JavaScript技術是一種采用小程序段的方式實現編程的腳本語言。像其它腳本語言一樣, 它提供了一個簡易的開發過程，JavaScript技術同樣也是一種解釋性語言。與其他同類型語言相比它具有如下幾點性質：1、簡單性。JS技術是一種利用Java基本語句和控制流的簡單而緊湊的設計, 是學習Java語言一種非常好的過渡。而且它的變量類型是采用弱類型，而非使用嚴格的數據類型。2、安全性。由于JS技術采用下列措施：不允許訪問本

42、地的磁盤，不能將數據存儲到服務器上，不允許對網絡文檔進行修改和刪除，只有通過瀏覽器才能實現信息瀏覽或動態交互，從而有效地防止數據的丟失，因此，它是一種安全性語言。3、動態性。由于JS技術是客戶端腳本語言，因此，它直接對用戶或客戶輸入做出響應，不用經過Web服務程序。它對用戶的響應方式是以事件驅動進行的。 4、跨平臺性。JS技術只是依賴于瀏覽器本身，而與具體操作環境沒有關系，只要能運行瀏覽器的計算機，并支持JS技術的瀏覽器就可正確執行。現在幾乎所有的瀏覽器都支持它，因此不管在什么操作平臺下都可以使用，實際上JavaScript技術最杰出之處在于可以用很小的程序做大量的事。無須有高性能的電腦，軟件

43、僅需一瀏覽器，無須WEB服務器通道，通過自己的電腦即可完成所有的事情。 2.4.5 ArcGIS系統ArcGIS系統是美國ESRI公司70年代后期推出的地理信息系統，早期的ArcGIS稱為ArcInfo，最早主要運行在UNIX操作系統下，后來陸續移植到基于Windows NT操作系統的平臺上和基于DOS的平臺上（PC ArcInfo，ArcView 3.X）29。在上個世紀末期，美國ESRI公司又推出全新的基于桌面的地理信息系統，稱為ArcGIS系統。ArcGIS系統包括六個部分。一是ArcGIS桌面、二是工作平臺、三是ArcGIS服務器（早期版為ArcIMS)、四是Arc對象、五是ArcSD

44、E以及Arc移動端。Arc地圖用來完成數據的顯示分析和制圖，ArcCatalog用來實現數據的管理，而數據的轉換和空間運算等操作則通過ArcToolBox來進行，與以前的版本不同，在ArcGIS9之后的版本中，與以前版本不同的是ArcToolBox不再作為一個單獨的軟件出現，它是前兩個程序的一部分，嵌套在其中直接使用。而且在ESRI宣布的ArcGIS10中各模塊的整合度更高。除此以外，ArcGIS9中還有用于三維分析的軟件ArcScene、ArcGlobe和用于閱讀地圖的ArcReader軟件。但是前兩個軟件必須要有3D模塊支持才可以使用。Arc地圖用來完成數據的顯示分析和制圖，ArcCata

45、log用來實現數據的管理，而數據的轉換和空間運算等操作則通過ArcToolBox來進行，與以前的版本不同，在ArcGIS9之后的版本中，與以前版本不同的是ArcToolBox不再作為一個單獨的軟件出現，它是前兩個程序的一部分，嵌套在其中直接使用。而且在ESRI宣布的ArcGIS10中各模塊的整合度更高。除此以外，ArcGIS9中還有用于三維分析的軟件ArcScene、ArcGlobe和用于閱讀地圖的ArcReader軟件。但是前兩個軟件必須要有3D模塊支持才可以使用。ArcGIS系統的結構圖如圖2-1所示。圖2-1 ArcGIS系統的結構圖嵌入式ArcGIS引擎，簡稱AE，是嵌入式GIS產品，

46、這是由于使用Arc對象開發出來的程序仍然無法脫離ArcGIS平臺，為了進一步的開發GIS市場，節約用戶成本，所以ESRI公司將Arc對象中的一些組件單獨的打包出來組成了AE。使用這樣一個嵌入式GIS程序的組件庫開發程序，就不在需要安裝GIS桌面版程序，只需安裝ArcGIS運行時（ArcRuntime)就行了。ArcGIS 服務器、ArcIMS用于開發網絡地理信息系統，ArcIMS功能比較局限，只能實現一些地圖的基本操作和一些簡單的空間分析功能30,31，它可以定制擴展，建立起網絡地圖發布系統。ArcGIS 服務器則相當于是一個ArcIMS的升級版本，它能夠實現地理信息系統的許多高級功能，而且可

47、以在客戶端調用Arc對象的接口，因此，可以說Arc對象可以實現的，ArcGIS 服務器都可以實現。它是通過ArcGIS 服務器 Management（服務管理器)發布地圖服務，然后通過程序調用發布的地圖服務是實現網絡地理信息系統的發布。移動GIS提供了移動領域內的GIS，是當前應用比較熱門的GIS領域。比如車載導航系統，車輛定位系統等等。在本系統中主要使用了ArcGIS Desktop、ArcServer、Arc對象、ArcSDE ，Desktop用于制圖即地圖矢量化，建立空間數據庫，并使用ArcSDE（空間數據引擎)建立起空間數據庫與屬性數據庫（sqlserver)的連接。2.4.6 數據庫

48、技術數據庫采用關系型數據庫 。數據庫系統是整個系統的信息中心，在城市配電管理系統中，所有的數據都存儲在數據庫中15。城市配電管理系統中，數據庫的設計不僅決定著系統效率，還決定著數據安全。數據庫需要對數據設定備份，實現高效率查詢數據因為采用開發語言來編程，所以利用基于ODBC連接原理的Web訪問技術來訪問數據庫。ODBC技術在數據連接模式表現出一次性特點，也就是說，WEB請求的處理過程中，每一次都需要重新訪問數據庫連接，導致數據庫需要執行相應的連接和關閉兩種控制模式的轉變，這中操作步驟的雙重性導致數據節點錯誤影響幅度的增加，數據庫的穩定性較低，出現重啟的可能性較高。甚至由于連接申請超出內存上限導

49、致服務器癱瘓。為了降低ODBC的數據庫訪問錯誤的潛在風險，我們通過云計算的理念來克服上述缺陷。為了解決連接的一次性創建和關閉問題，創建一個持續運行不關閉的全局的 “連接” 對象來實現對網絡服務器數據庫的高效連接。而為了解決連接問題，采用數據庫連接池技術。連接池的基本工作原理：數據庫的訪問機制主要是利用一定數量被預先放入緩沖池中的連接，降低了數據庫連接錯誤。2.5 本章小結本章主要講解了配電管理系統開發的理論基礎（地理信息系統和網絡化GIS技術）和系統研發過程中所用到的幾個典型的關鍵技術，主要包括軟件開發語言、Ajax技術、JS技術以及數據庫管理系統的知識等。軟件開發工具采用.Net技術，軟件開

50、發結構采用客戶端/服務器結構，數據庫管理系統采用的是sql server。3 系統需求分析本章主要講述系統需求分析，包括系統用戶角色分析、系統功能分析（本章重點）、系統性能分析、系統可行性分析（經濟可行性、技術可行性）。3.1 用戶角色分析本文旨在根據城市化建設對城市配電管理方面的需要，探討基于網絡GIS的城市配電管理系統的設計和編程開發方式。通過與配電管理工作人員、系統用戶等進行探訪，了解城市配電管理的主要操作、業務流程、管理規章制度，了解城市配電管理系統需要包含的主要功能模塊。系統角色分為兩類：一類是系統管理員；第二類是普通用戶。系統管理員：擁有普通用戶權限以及系統的所有管理權限，他可以在

51、任何情況下對系統做全面管理以及訪問設置；普通用戶只能登陸系統后查詢相應的設備路線等相關信息，不能對系統的一些參數和設置等進行更改。更不能對用戶進行創建和刪除以及更改用戶角色權限。3.2 系統功能需求根據城市配電管理系統的特點以及其業務管理情況，系統包括五個功能模塊：一是設備查詢模塊、二是線路查詢模塊、三是設備管理模塊、四是線路管理模塊以及設備故障管理模塊等。功能一：設備查詢功能模塊。需要提供設備查詢功能，提供對高壓、低壓配電管理所使用的各項設備的查詢管理，包括設備狀況查詢、設備相關信息查詢以及設備使用記錄查詢等。功能二：線路查詢模塊。需提供路線查詢功能，提供對線路電桿信息、用戶地理位置信息、線

52、路圖、計量點信息、電壓監測點信息、變電所信息、變臺和箱變信息、電纜信息等的信息查詢。具體需要包括如下功能：1、圖形輸出功能。2、地圖數據動態顯示功能。3、支持電網圖形分層分類、地理圖素分層管理和顯示。4、支持道路名和線路名動態顯示和標注。5、支持多用戶并發編輯各種圖形（包括地形圖）及電網拓撲結構描述。6、支持以設備代碼或名稱以及街道名稱等為索引的地圖的快速定位顯示。7、支持地理編碼引擎、線路設備統計。8、支持圖形相互轉換。9、地理設施圖形采用空間數據庫方式管理，利用空間數據庫引擎，可以實現多用戶并發圖形編輯操作，同時編輯同一部分的配電網圖形。10、支持繪圖報表輸出、各種圖形及其屬性資料的混合編

53、輯輸出、打印輸出功能、查詢與統計分析等。功能三：設備管理模塊。需要提供管理設備的功能，提供對配電管理系統以及線路的各種設備的管理功能。具體包括：1、為使用人員提供方便的查詢、統計、顯示、列表（報表）等多種功能。2、為設備管理提供可視化和層次化的實現手段。3、提供對設備信息的增加、刪除、修改等功能。功能四：線路管理模塊。需要提供路線管理功能，對線路電桿信息、用戶地理位置信息、線路圖、計量點信息、電壓監測點信息、變電所信息、變臺和箱變信息、電纜、開閉所信息進行管理維護。具體包括如下幾個功能：1、對電力線路進行增加、刪除、修改等操作。2、還可以對電力路線進行分析，根據提供的一些條件，分析該線路在某些

54、情況下影響的供電區域3、當電力線路改變過后，該模塊支持路線的在線修改，通過可視化界面即可完成路線的修改。功能五：設備故障管理模塊。需要提供故障設備如何處理的操作，提供對出現問題的設備的檢測以及提供相應的解決策略等功能。該模塊具體又包容如下幾個子功能：1、故障設備定位。2、供電恢復。3、故障信息管理。4、故障停電管理。3.3 系統性能需求分析系統除了完成一定功能外，也應當遵循一定的性能要求，這能使該系統在具體行業中的使用效率和壽命得到保證。依據我國電力企業改革與發展的目標和要求，基于網絡GIS的城市配電管理系統的系統性能方面應滿足以下的要求：1、實用性。城市配電管理GIS系統設計的首要原則是系統

55、能夠實用，因為系統功能是否實用是衡量一個管理信息系統建設成功與否的基本標準。在開發系統之前，可以采取座談等形式多與用戶交流，始終貫徹面向用戶需求的觀點。2、規范性。配電運行管理要規范。通過建立和使用城市配電管理GIS系統，電力企業傳統的運行管理模式將會改變，因此，科學化、規范化地配電運行管理是系統建設的一個十分重要的內容。比如要按統一的規則對配電設備進行編號和管理等。3、開放性。即系統要求具有可擴充性。根據系統工程的特點來保證系統具有良好的集成性和擴充性。為了提高軟件的可繼承性和可維護性，采用開發性平臺和開放的開發工具。4、共享性。電力行業使用的各種設備地理分布十分廣泛，許多部門分別負責電網中

56、各種設施資料的更新與維護，所以必須建立相應的網絡管理機制，通過網絡共享的方式，形成綜合的電網管理系統。5、安全性。采取安全的管理手段、嚴格的保密措、可靠的數據存儲方式等措施，來保證城市配電管理GIS系統的安全性。3.3 系統可行性分析系統可行性分析主要從兩個方面進行分析：第一個方面是經濟可行性分析、另一個是技術可行性方面進行分析。3.3.1 經濟可行性分析本課題基于網絡GIS的配電管理系統系統是采用.net開發工具、GIS平臺。.net是一個免費的、開放的開發平臺；GIS平臺選用的是ESRI公司提供的ArcGIS 9.3，是一個功能強大全面的GIS平臺，具有穩定性。本系統主要使用ArcGIS

57、服務器來實現。并且系統開發對硬件設備要求不算特別高，稍微好的計算機配置是可以支持的。3.3.2 技術可行性分析本課題運用.net開發技術，具有集成化的開發環境（并且具有可視化的特點），全面支持面向對象的軟件開發思想；語法簡單，易學易用，是目前廣泛流行的一種比較理想的網絡編程語言，功能靈活強大28；.net具有簡單易學、上手快等特點。除此之外，.net開發工具開發環境還提供大量豐富的構件，大大節約 的程序開發人員的工作量；利用這些構件，稍加編碼和修改就可以十分便捷地實現自己的應用程序。GIS平臺方面，ArcGIS是一套基于組件的通用程序庫實現的，為開發者提供了多種開發模式。本系統主要使用ArcG

58、IS 服務器來實現。另外還采用了ArcSDE（空間數據庫引擎)，建立空間數據與屬性數據庫的連接。3.5 本章小結通過與配電管理工作人員進行交流溝通后確定了系統的需求分析，包括用戶角色分析、功能需求分析，并從各個方面分析了研發該配電管理GIS系統的可行性，確定配電管理系統是非常有必要的，也是可行的。4 系統概要設計和詳細設計本章進行系統概要設計（網絡拓撲結構設計、系統總體結構設計）和詳細設計（具體系統功能模塊設計），以及系統數據庫的設計和數據庫組織。4.1 系統概要設計4.1.1 系統設計原則基于網絡GIS的配電管理系統數據庫包括地理數據庫和屬性數據庫兩部分，系統設計的好壞會直接影響到后期的系統開發實現以及整個系統的運行效率高低。系統設計的開發一般應遵照以下的開發原則：1、 系統數據完整性原則。配電管理系統需要考慮大量數據信息，在