xxxxxxx

三維管網信息管理系統

設

計

方

案

XXXXXXXXXXXXXXXXX

二零一四年二月

L概述

1.1.項目背景

xxxxxxxxx現所轄管網重要波及四座汽包站、17個小區自來水/供暖/供氣/

污水管網、一種污水處理凈化站、5座污水提高泵站、兩座供暖鍋爐房和真武油

田各廠區、廠辦及生活小區的I供暖、供水、供氣、污水管網等管網監控和管理。

管網管理信息系統是真管中心可以高效工作日勺一種重要保障。由于管線日勺縱橫交

錯、上下起伏，各類管線空間關系復雜，目前的I平面布置圖不可以很好日勺體現出

實際管線的布設狀況。且每年由于開挖事故（例如：天然氣、自來水、污水管等

被挖斷）給油區工作和生活帶來了嚴重的影響。由于三維直觀性強，可從不一樣

方位再現物體，具有較強日勺立體感、逼真感，通過三維可視化可以直觀地看到縱

橫交錯、上下起伏的實際管線建立三維管網系統，有助于全面反應管網的分布狀

況，便于管網的維護、檢測，實現管網信息從無序到有序化管理，這使得開發三

維管網監控信息系統成為了必然趨勢。我們使用真實地理數據，開發一種三維可

視化的管線信息系統。以信息技術和自動化技術為支撐，建設以管網數據采集與

監視控制系統（SCADA系統）、地理信息系統（GIS系統）、仿真系統為一體的三維

管網信息管理平臺，到達管網運行管理的智慧化，可科學管理管網資源及有關的

管網信息，實現整個管網的協調與統一，實現綜合管網規劃設計、輸配管理、圖

檔管理、搶修輔助決策及綜合查詢、記錄等功能，各管網有關部門，可以實目前

各自部門同步查閱、更新管網信息，提高管網信息運用的效率，進而實現辦公自

動化。

1.2.設計內容

L2.L數據庫內容

數據庫分類數據庫名稱數據庫內容

道路、綠化、房建、廠區、廠辦、生活小區、

空間地圖數

空間地圖數據庫自來水站、自來水管道、鍋爐房、供暖管道、

據庫

汽包站、供氣管道、排污管道、凈化站等。

信息管理數顧客登陸權限、顧客對應權限、管網測點數

顧客管理數據庫據采集/存儲/監控管理，可人工補錄監測點

據庫數據。

1.2.2.軟件系統內容

融合先進理念，運用現代信息技術，控制技術和通訊技術，搭建由感知層、

網絡層和應用層構成的三維管網建設及運行智慧叱信息管理平臺，實現對長區廠

辦、生活小區、自來水管道、自來水站、供暖管道、鍋爐房、汽包站、供氣管道、

排污管道、凈化站等信息進行管理，并能更好的服務于社會企業。

感知層一一構建智能化識別、定位、跟蹤、監控的三維管網。

網絡層——由有線和無線通訊網絡（GPRS/CDMA、ADSL、光纖網絡等）與RTU控制系

統（后期各站點自動化改造，可監視和采集液位、壓力、流量、濁度、余氯、泵

頻等多種數據）網絡相連構成通信網絡系統。系統留有多種接口，支持設備的多

種接入方式，到達組網簡樸、傳播可靠、實時在線功能。

應用層一一管網數據采集與監視控制系統（SCADA系統）、地理信息系統（GIS

系統）、仿真系統為一體的管網資源信息管理平臺。

本方案以三維GIS技術為支撐，結合海量的業務數據，充足考慮系統的可

用性、易用性，實現了管網的三維可視化管理，地圖操作，信息存儲，查詢，記

錄分析，報表輸出、打印等功能，形成一套完善日勺三維管網信息管理系統，支持

C/S和B/S系統架構。

主界面是真管中心所轄廠區廠辦、生活小區、自來水管道、自來水站、供暖

管道、鍋爐房、汽包站、供氣管道、排污管道、凈化站等平面布置信息總圖?？?/p>

以清嘶看到不一樣顏色日勺管網交錯分布，藍色是供水管，褐色是污水管，綠色是

供氣管，粉色是供熱管。

分界面各管網以三維立體圖形展現，直觀一目了然（各管網分屬不一樣界面）。

實時顯示管網壓力、流量等數據點信息，可點擊管網查看守線信息（含管道編號、

管線長度、起始點、建設年代、材質、敷設方式等），也可漫游管網地圖（縮放、

平移等）。

1.2.3.管理中心配置

序號設備、軟件名稱數量備注

1服務器2通信、數據、Web服務器

2打印機1

3投影儀1

4幕布1

5管理互換機1

6路由器1

7硬件防火墻1

8不間斷UPS電源1

9原則機柜119時2000mm

10數據庫軟件1SQLServer2023以上

Windows2023Server以

11服務器操作系統軟件1

上

12客戶端操作系統軟件2WindowsXP以上

13管網監測系統軟件2

1.3.設計原則

1.3.1.先進性與實用性相結合的原則

在保證系統整體構造、操作系統平臺、軟件平臺、開發平臺、應用功能等方

面總體先進日勺前提下，盡量采用實用成熟的技術，增進項目日勺建設成功。

1.3.2,安全性與易用性相結合的原則

在保證系統安全的前提下，充足考慮實際運行和操作日勺簡樸化、原則化。

1.3.3.前瞻性與經濟性相結合的原則

系統設計時在設備容量、計算機性能、軟件平臺指標等方面應有合適的超前

量，以延長系統的生命周期。同步要把握好系統設備日勺性能價格比，重視經濟實

用。

1.3.4.基礎性與應用性相結合的原則

系統FJ基礎性工作是為了更好地為應用服務,系統口勺應用服務也需要一種堅

實n勺基礎保障，在貫徹基礎性的工作的同步，應用要及時跟上。

1.3.5,通用性與特色性相結合的原則

應當盡量采用目前通行的、成熟口勺和具有普遍推廣價值口勺技術和處理方案,

有助于技術交流，防止走不必要口勺技術彎路，也有助于項目成果的推廣和應用。

同步，在詳細應用上，尤其是在某些關鍵技術和創新點上應當結合本系統的詳細

規定和真管中心信息管理的詳細狀況、具有特色。

2.基礎數據和基礎資料準備

2.1.基礎空間數據

1、1：500的CAD電子圖

需要精確的CAD電子圖，包括點、線、面分層明確；空間數據圖層分層明確；

線段與線段結合點誤差小等；

2、管線管網施工圖、竣工圖等，以求真實可靠，最佳實際對比；

3、各管線管網信息匯總表。

2.2.三維建模

管線的資料大多是二維矢量線數據，系統根據二維數據日勺平面坐標、埋深、

管徑等數據進行虛擬再現批量生成三維管網模型，關聯屬性數據庫，并且提取管

線之間拓撲關系，以三維GIS技術為支撐建立三維模型。

三維管網視圖效果

2.3.管網實時數據監控、歷史數據記錄、報表輸出

在安裝SCADA（自動監控）日勺管網中，監控點按照固定日勺時間周期（例

如：2秒）搜集管網日勺多種物理量指標參數，三維管網系統提供動態數據接口實

現與SCADA對接，在三維場景中實時監控遠程的設備運行狀況。

流量計瞬時流量監控圖

在管網中，具有監測功能的設備記錄了海量日勺歷史數據，三維管網系統以

記錄圖表E內形式進行查詢展示，例如供水管網日勺流量計按日、月年等周期記錄。

三維管網系統有多種報表輸出功能，如：不一樣類型的管線均有各自ITJ使用

年限，三維管網系統根據管線的建設年代和使用年限，記錄出超期服役口勺管線列

表，在三維地圖上高亮突出顯示，并且以報表的形式輸出。

2.4.空間數據編碼規則

2.4.1.管線分類與代碼

管點及管線命名規則我們用z打頭代表自來水給水類，w代表污水排水類,

N打頭代表供暖類，Q打頭代表供氣類，對于管線點、管線線的編號遵照一定的

規定，并參照有關規定，這樣才能實現不一樣系統見日勺數據共享。

2.4.2.管線、管點數據表

三維管網系統在三維場景中點擊管線模型查看屬性表格，以獨特的屬性氣泡

形式展現管網業務信息，操作簡便，體現力強，支持多種報表、圖片等形式的數

據展現；也可以輸入查詢條件進行模糊查詢屬性表格，并在三維場景中定位到管

線模型。

管線數據表

字段名稱字段類型字段長度與否為空

編號

起點點號

以占占號

起點高程

終點高程

戶號

管網類型

管線型號

管線產地

介質

管徑

材質

起點埋深

終點埋深

建造年代

流向

流量

接口方式

地址

報廢年限

維修次數

維修記錄

管線屬性設置

O區

管段編碼：jslCOO管線類型：給水

起點點號：jslCOO終點點號：jslOOl

起點覆土深度：1.1米終點覆土深度：1.2米

起點埋深：1.2米終點埋深：1.4米

管徑:25厘米壁厚：3厘米

材質：塑料▼道路名：安德路

權屬單位：新盛建筑工程有限探查時間:2010-1-11

修建年代：2010-1?4▼線路名稱：linellO

探查單位：新盛建筑工程有限使用狀態：完全占用[vj

管段位置：車行道下▼備注：1

確定關閉

管點數據表

字段名稱字段類型字段長度與否為空

編號

型號

介質

產地

戶號

管徑

埋深

高程

材質

地址

施工單位

接口方式

管網類型

閘距地面

埋設年代

數據來源

開閉狀態

介質流向

介質流量

近來維修日期

報廢年代

，-：選中顯示

白自來水笆謹

!-36屬性表

段

字字段值

點

起

程

高

程

點

高

經

名

戶

號

戶

網

管

莢型自來水管1

圭

筲

線

號

產

管

線

地

一

介

質

管自來水

徑

10c*

17

181.50*

1L'

20西南

21接口方忒

22所■屬前5

23點號

24行政區

25所在街道

26管

27地址新建住宅樓以西

28數據球潺

29報醫年限

30維修次數

?段娟碼)$029給水

?設方式84起方有號“0011

線0有￡tx002l名與分頂黑矍

1.2起6胞面范腥

按士外來屆程1.5技d外宜惠程

錯寸灼面毫存1.6起占，土三度

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修?隼代200J/I1/17釋置時間2OIQ/9/9

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2010/8/19

模工?■時國線餡名弊li?el

0:00:00

乜t50，G?酹公

2.4.3.豐富、規范的管件模型庫

系統提供原則尺寸和規格的模型庫（例如法蘭、流量計、彎頭、止水閥等），

以便顧客在指定位置添加管件，節省建模時間。

2.5.整合業務數據更便捷

管網業務數據包括：屬性信息、實時監測數據和歷史數據等，事要以關系型

數據庫日勺形式存儲。維管網系統可以迅速的自動關聯三維管線模型和業務數據庫,

大幅度減少數據處理的時間成本，使得項目實行更以便、快捷，成本更低。

26空間數據圖層

2.6.1.地形圖層

圖層名稱內容描述

注記各類注記、文本闡明

點狀植被樹木、花壇等

點狀設施路燈

線狀水系及建筑附屬設施圍墻、房屋的邊線、水池邊線、草地邊

線等

道路中心線道路中心線

面狀道路道路面

面狀居民地各類房屋、樓房、運動場

面狀植被草地

面狀水系水庫、池塘等

2.6.2.管線圖層

圖層名稱內容描述

自來水管點（水閥門、自來水井蓋、水自來水閥門（點）

表）

自來水管道自來水管道（線）

污水管道污水管道（線）

污水管點（污水閥門、污水水井蓋）

供暖管道供暖管道（線）

供氣管道供氣管道（線）

供氣管點供氣管點（點）

3.項目技術方案

3.1.系統開發技術路線

?系統的設計是基于GPRS數據傳播技術和網絡技術之上歐J.軟件開發采用

B/S和C/S兩種構造相結合的方式設計：

1）數據匯集處理和前端控制程序等應用系統采用C/S體系構造。

2）各職能管理人員使用瀏覽器訪問系統完畢所有操作，采用B/S體系構造。

C/S與B/S系統構造模式簡介：

軟件開發采用目前比較流行和成熟內應用集成體系構造模式重要有客戶/服

務器（Client/Server,簡稱C/S）兩層體系構造模式以及瀏覽器/服務器

（Browser/Server,簡稱B/S）三層體系構造模式。

B/S構造具有良好的擴充性，對客戶端沒有任何特殊規定，對顧客數也沒有

限制，只需支持網絡并具有瀏覽器功能即可。B/S模式只在服務器安裝應用程序,

客戶端不須安裝程序，直接使用IE或其他瀏覽器即可使用，修改應用程序只與服

務器有關，客戶端不作任何改動，操作簡樸，維擔以便。

C/S構造具有較強日勺互動性，尤其有助于系統歐I維護和復雜功能時實現，可

以對信息進行多種操作，在高速網絡環境下可以滿足不一樣顧客日勺需要。B/S構

造軟件設計（即瀏覽器/服務器應用模式），支持網絡（因特網、局域網）瀏覽、

操作。

系統軟件采用Web技術，局域網顧客可通過內網訪問，經認證顧客名和密碼

后進入對應級別管理系統。監測中心具有公網上固定IP時，廣域網顧客可通過

公網訪問系統。

?數據庫管理系統采用MicorsoftSQLServer2023；可存儲不少于三年/、J多

種歷史數據。假如需要訪問數據庫，三維和二維系統均直接訪問各自數據庫

的方式（采用SDE和ADO.net技術）：

?系統構造總體分為三個層次：數據庫、業務模型、系統前端展現。下面分別

進行闡明：

1）數據庫層：分為業務數據庫和三維模型庫，分別存儲系統業務數據和三

維模型數據；

2）業務模型：分為關鍵業務模型和三維展現引擎；

3）前端系統：分為二維平面系統和三維立體系統。

3.2.軟件運行環境

軟件環境：：windowsxp以上、Microsoft.NETFrameworkSDK\20、

ArcGISEngine9.2Runtime.本軟件SETUP安裝程序

硬件環境：CPU雙核2.0以上、內存1G以上、硬盤至少有120G自由空訶、

顯卡1G獨立顯卡以上。

3.3.軟件系統可定制性強，有良好的可擴展性

軟件操作客戶端采用組態化、模塊化構造開發，可以實現需求的迅速開發,

可以根據顧客的實際需求定制開發操作客戶端。監控系統對外提供了多種數據接

□:數據庫、網絡協議、0PC等，以便其他系統從監控系統中提取數據，以便建

立生產信息化平臺。

3.4.軟件用途和技術特點

3.4.1.1.可以做為真管中心平常辦公使用，應用于自來水、供暖、排污、燃氣等

管網資源管理。提供迅速搶險、維修、檔案管理、取代CAD和紙制地圖新一代高

科技產品。提供高效、精確查詢分析功能；二維平面圖和三維景觀相結合的管網

軟件。

3.4.1.2.專業管網軟件，在管線編碼等方面使用國標相結合；地圖編輯、提供多

種查詢方式、爆管分析、流向分析、斷面分析、預警分析突出實用性。

3.4.1.3.導入導出數據表或人工錄入數據可以使復雜的管網管理變得非常簡

樸.便于維護工作。

3.4.1.4.按多種條件查詢，可以在某個區域內查詢滿足多種條件的要素，并可以

查屬性信息,定位地圖要素功能，滿足顧客復雜查詢。

3.4.1.5.斷面分析可以在不需要實地挖管道，便可以在電腦.上查看守道日勺材質、埋

深、管徑、歷史建設年代、距離等信息；為工作人員提供以便。

3.4.1.6.地圖道路線打印可以根據一條道路畫打卬區域,此時可以打印出道路兩

旁歐I管線等信息便于維修人員使用。

3.4.1.7,二維、三維切換以便，可輸出CAD二維平面圖。

3.5.系統演示操作流程

系統操作流程：啟動-〉顧客登陸-〉連接空間數據庫-〉版本識別-〉二維平

面主界面瀏覽-〉三維單管網信心瀏覽-〉信息數據查詢分析-〉二維和三維互操

作-〉報表輸出,CAD輸出。

4.系統基礎功能與場景設計

4.L二維登陸及文獻操作

4.1.1.系統登陸界面與系統初始化界面

登陸界面:

在這里輸入顧客名,密碼進行軟件登陸.

輸入后點擊“登陸”就會進入本系統二維管網信息主控界面（如下圖）。直觀顯

示各測點位置分布狀況、流量壓力等信息及狀態，并以多種不一樣顏色表達正常、

警戒狀態。管理人員可以通過鼠標拖動擺布測點『、J位置。通過鼠標選擇測點可直

接進入測點詳細信息顯示界面，內容包括：測點的基本信息及最新監測數據顯示、

控制功能等。

“開閡?y日"3目咖…|而nsd-卜）6他斷“||四三mr|*二m...|用西，三■二*a-啟u；oi

當選擇詳細各管網或用管線觀測器可進入單管網三維信息界面，三維場景就

會顯小出來。

??也

在單管網三維地圖上進行多種操作:包括管線、管點信息打開、地圖縮放大、

地圖▼查詢,

9打開

導

點

音網類型起點埋滋

行

管畿型號終點埋浮敢

所

古線產地舊造時間在

趨

址

放大介質沆向地

a音徑接口方式

W局部放大31

?查詢QJ!取消（。J

平移、漫游、全圖等。管網信息、監控數據查詢分析、報表瀏覽。

L■。水KCMn悔t

配水管線閘門統計

口役M，螺岐(S)跆慎(JS)戶重《摩)

1565?56

201311511C

246a219

322320

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7567822?24680

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15061162EO23314

200M581112

2502BT19176

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■A

5.空間數據編輯、屬性修改

5?1.二維地圖中增長管線

顧客在地圖中畫一條線段，系統根據線段形狀將該管線保留至數據庫中,

對于該管線的屬性信息，顧客可以通過屬性窗口進行修改編輯操作。

52二維地圖中增長管點

顧客在地圖中進行鼠標點擊，系統根據點擊日勺坐標生成管點數據，并將

該管點保留至數據庫中，對于該管點日勺屬性信息，顧客可以通過屬性窗口進

3|增加省點增加管線區域查詢三維顯示

三］因

行修改編輯操作。

5.3.管點管線管點屬性表（EXCEL數據表）導入

真管中心（給水）管線明細表

序H區域名稱用在區域（?）規格《傳役）?使用壓區《BPe）長話投產時間存在主》同派第注

1好水主營收DM1S93106tfm

|2的水主皙娛1??DK50350it維i的年

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|U結水交甘筑5^5DIT323884

6.系統打印

系統可打印各測點信息、歷史紀錄、歷史曲線、事件記錄、操作記錄、報表,

CAD地圖等;

6.1.地圖打印模塊

顧客在地圖窗口上選擇一種矩形框，然后將矩形框中的數據加載到打印控件

中，進行打印輸出顯示。也可以選擇某個地物，然后自定義緩沖區半徑，進行緩

沖區范圍打印，并且打印輸出時可以顧客自定義指北針、比例尺、標題等裝飾?信

息。

操作：選擇打印菜單中的全圖打印，就會將地圖打印出來。

臉@在卜金，IaP」旻示比冽：|二J

點擊圖中的放大、縮小、漫游可以進行地圖操作.

點擊打印可以打印出A4符面的地圖.

6.2.管線登記表打印

打印出某一管線、管點、井蓋的I地圖上空間位置和屬性信息。

-自未水苣道屬性值

裝22

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類

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