基于供水管网监测系统和GIS技术的供水管网系统管理方案研究

摘 要：本文针对水业公司供水管网管理的现状，提出利用GIS和供水管网监测系统集成技术实现供水管网GIS的静态数据和供水管网监测系统的动态数据融合，最大限度提高水业公司的管理水平和工作效率。

关键词：供水管网GIS系统；供水管网监测系统；供水管网调度管理

中图分类号：TP315 文献标识码：A

一、供水管网GIS系统与供水管网监测系统应用现状

随着城市建设的快速发展，供水管线数量急剧增加，形成一个纵横交错的巨大网络，供水管网管理的难度越来越大。针对这一问题，大力推进管网信息化建设，建立起供水管网监测系统和供水管网GIS系统成为各个水业公司的解决之道。这两个系统都比较成熟，构建并非难事，但绝大多数水业公司只是作为单独的软件系统平台使用，相互间数据不共享。只有充分发挥供水管网监测系统和GIS系统的作用优势互补，才能更好地为水业公司的管网管理提供帮助。随着管网信息化建设的发展，如何将GIS静态数据同供水管网监测系统动态数据融合在一起，成为供水管网管理的趋势。

针对维护现状管网资料，GIS系统能将空间信息和属性信息有机地联系起来，对信息的管理十分方便。供水管网监测系统能够检测管网中突发事件运行情况的实时数据，但无法对未来突发事件进行预测。

二、供水管网GIS系统与供水管网监测系统概述

1 供水管网GIS系统

供水管网GIS系统，是利用GIS技术手段，实现管网空间数据、属性数据和拓扑关系一体化管理的计算机系统，它侧重于对管网静态信息进行查询统计、空间分析等管理，能够为管网系统提供必要的地理数据和图形支持，是提高城市供水行业的管理和信息化水平，高效服务群众，是城市供水行业现代化管理的关键。

2 供水管网监测系统

供水管网监测系统的建设，水业公司各相关部门能够及时掌握城区供水管网监测点的运行工作状态，能在最短的时间内发现管网压力、流量突变情况，并迅速解决问题，提高工作效率；实施后可极大的提高供水保证率，实现城区供水管理的信息化和现代化，满足日益增长的用水量需求。供水管网监测系统可以实时采集现场数据，由水司调度中心、通信平台、监测终端、压力变送器和流量仪表组成，在关键点、最不利点处设置测压测流点，采集其流量、压力、余氯等实时数据，另外在管网上还设置了自控调节阀，通过调节阀的开启度使管网上的压力分布均匀。

3 供水管网GIS系统与供水管网监测系统的区别与联系

供水管网监测系统数据库中的数据是实时数据，系统显示实时监测数据。 供水管网监测系统只能监测管网系统中正在发生的情况，无法预测未来将要发生情况，因此没有分析和辅助决策功能。监测站点只可能安装在监测网络上一些关键地位置上，不可能安装在网络上的所有位置上。供水管网GIS系统数据库中的数据是空间数据和属性数据，系统显示的空间和属性数据。供水管网GIS系统具有强大的空间数据管理和显示能力，可以利用GIS系统强大的分析功能，快速判定需关闭阀门和停水区域，为管网抢修提供支持，但它无法根据系统实时监测数据分析和辅助决策。

三、基于GIS和供水管网监测系统集成技术的供水管网调度管理

1 建立供水管网GIS系统

随着GIS技术的日趋成熟、GIS平台的日趋完善，供水企业建立一套供水管网系统已非难事，但是建设好一个供水管网GIS却非易事。基础数据是GIS的灵魂，系统建设成败的关键在于管网数据的真实性、可靠性和完整性。因此建设一套成功的供水管网GIS系统应最大限度地确保数据的准确与全面。

首先，应将用户水表前管线及其相关设施全方位纳入GIS系统；除把全部的管线、阀门、消防栓全面收集外，还应将独立用户水表全部收集到系统中。实践证明，这样的策略对后期系统的拓展有着积极重要的作用。如管网规模较小，可一次性完成，如管网规模庞大应进行分片实施，最终将管网资料并入系统中。

其次，应确保基础资料数据的准确性和完整性；

（1）应聘请专业的管线探测单位对表前管进行全面普查，以便摸清管网的实际情况；

（2）组织临时项目小组将探测结果与现存档案资料进行比对验证，现场抽样核对，确保探测结果的准确性；

（3）为确保管网资料的完整性，组织相关管线部门普查全部水表、阀门、消防栓等附属设施的属性数据。

第三，组建协作管理团队。供水管网GIS系统的管理工作不只是管网管理部门一个部门的事，使用该系统涉及到众多部门，不同的部门在使用上各有侧重点，因此应充分有效地利用各部门掌握的资源，因此形成一个跨部门的协作管理团队势在必行。

第四，严格的数据更新制度。严格的数据更新机制是保证GIS生命力的源泉，应制定一系列数据更新的制度，对涉及到的相关部门规定相应的职责，并制定数据更新的流程和具体的操作方法，确保数据更新的及时性和准确性。

2 建立供水管网监测系统

管网监测系统总体划分成二个层次：最上层是福州市琅岐海峡水业有限公司供水管网监测系统监控中心，底层是市政管网压力流量信息采集和水质在线监测采集等信息采集站。系统主要由压力流量信息采集站、压力信息采集站、水质在线监测站、计算机通信网络系统、应用软件系统等组成。

2.1 供水管网监测系统功能

（1）实现对供水管网水质信息的实时采集，并集中监测报警。同时对实时数据进行最优化的存储、分析和管理；

（2）实现对供水管网的压力、流量信息的实时接收及动态显示，并对数据进行分析、存储、预警与管理；

（3）实现对供水管网的压力、流量、水质监测点设备设施情况、维护情况规范化建档管理；

（4）系统采用B/S结构。各职能工作人员通过IE浏览器，经用户名和密码认证后登录相应级别管理系统，进行相关操作与管理。

2.2 网络总体结构

监测站点采用CDMA/GPRS无线通信方式及高速工业以太网，将站点的各种信息数据传送到监控中心站。监控中心站建立计算机局域网络、数据接收/监测系统，为水业公司供水管网监测系统提供监测站的流量、压力、水质在线等实时信息的查询、统计等业务。

2.3 供水管网监测系统配置

管网监测系统主要由监控中心管网监测系统的数据库服务器及相关软件、城区内各个管网流量压力监测站点以及中国电信的VPDN专网的无线通讯网络组成。

现场监测点中的采集器采集流量压力值，定时通过VPDN传输至监控中心服务器。内网监控用户通过访问服务器安装的B/S结构管网监测软件，实时查看管网流量压力值。

（1）现场监测点组成

①采集箱

通过在供水区域各个管网分区分界点、高低区域控制点上安装压力变送器、流量计等仪表，然后通过安装简单灵活的监测站点采集装置，采集压力变送器及流量计的检测值，并通过无线通讯远传至监控中心。采集装置安装方式采用壁挂式或坐地式等形式。

②供电方式

供电方式采用市电供电或市电蓄电池混合供电等方式。

③流量计

采用电池供电的超声波插入式流量计。可解决现场供电不方便、安装流量计需停水问题。

由于城区供水大部分采用环网供水，各监测点的流量会出现反向流量，选择流量计时考虑检测反向流量功能的流量计。

④压力变送器

压力变送器必须选择低功耗的压力变送器。

⑤监测点设置

拟设置管网测压测流点15个，并预留大用户测压测流点3个；设置管网测压点10个。

（2）监测系统监控中心组成

监控中心配置数据库服务器一套、路由器一套以及UPS电源一套。数据库服务器站配置一台高性能电脑，液晶显示器，并安装数据平台软件、数据采集软件和管网监测系统软件，用于远程监测现场采集点数据信息，并对现场采集点上传的信息进行处理、存储、分析、发出相应的报警。

管网监测系统软件采用BS结构设计，由实时监测、数据查询、数据报表、数据图表、系统设置等主要功能模块组成。系统采用高效的工业实时数据库，支持SQL，支持局域网、广域网上浏览操作。系统留有网络接口用以和办公自动化系统和企业MIS系统连接，实现企业内部的数据共享。

2.3 供水管网GIS系统与SCADA系统集成

2.3.1 集成的目的

通过供水管网GIS系统与管网监测系统的集成，实现两个系统的优势互补。管网GIS系统向管网监测系统提供图形数据和属性数据的同时，管网监测系统能向GIS系统提供管网运行的实时数据，实现静态和动态数据的有机结合，增强数据表达能力，为准确掌握管网运行状况提供保障，大大减少数据传输和维护的工作量，保障数据的完整性、统一性和可靠性。

2.3.2 集成的原则

（1）供水管网GIS系统与管网监测系统相互独立，确保两个系统运行的安全、稳定和高效；

（2）管网空间数据和属性数据均来源于GIS系统，实施数据均来自于管网监测系统，要确保两个系统的实时刷新速度相关。

2.3.3 集成方式

在供水管网GIS中集成供水管网监测系统的功能，供水管网GIS和供水管网监测系统由各自的平台支撑，他们之间通过建立数据库连接，实现数据共享。供水管网GIS系统与供水管网监测系统实时数据库相对独立，它们之间通过数据表链接实现数据库关联。管网GIS数据库与供水管网监测系统数据库之间通过建立数据库链接实现了逻辑上的一体化。首先在GIS数据库中建立一个用于专门存放实时数据的数据表，并通过建立唯一索引使其与其他数据表相关联；当供水管网监测系统采集到实时数据，供水管网监测系统实时数据库将新的数据复制到GIS系统数据库的数据表中；最后，GIS系统对从供水管网监测系统中获取的数据进行分析管理，并加以显示。图1为供水管网GIS中集成供水管网监测系统体系结构图。

结语

基于供水管网监测系统和GIS技术的供水管网系统实现供水管网GIS的静态数据和供水管网监测系统的动态数据融合，最大限度提高水业公司的管理水平和工作效率，能够增加供水安全性，具有良好的应用前景。

参考文献

[1]王勇.基于ArcGIS的供水管网地理信息系统的研究与实现[D]. 长江大学， 2012.