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    一、系統概況

    上海市自來水市北有限公司是集制水供水、營業銷售、排管施工、管線養護、給水凈水儀表設備制造于一體的綜合性特大型供水企業，承擔著為上海市浦西區域蘇州河以北的楊浦、虹口、寶山、閘北、普陀五個區和嘉定區部分地區共305平方公里范圍的供水重任，目前市北公司供水區域內總供水規模為298萬立方米/日，擁有75毫米口徑以上地下供水輸配管線總長度逾3000公里，供應服務人口約400萬，客戶水表數130余萬只，年供水量約8億立方米。

    為了適應上海國際化大都市的要求，市北公司把確保安全供水和提高產品質量、工程質量和對外服務質量作為中心工作來抓，確立了“水質以國際水平為準，供應以城市需求為準，服務以客戶滿意為準”的服務質量目標，企業整體素質不斷提高。

    自2004年初開始，上海市自來水市北有限公司與上海杰獅信息技術有限公司合作，運用ESRI公司的ArcSDE、ArcGIS Engine、MapObjects、ArcPad和ArcIMS等ArcGIS軟件，開始進行上海市北自來水管網綜合管理GIS系統的設計與開發工作，對所轄區域內的管網和設施進行了圖形與臺帳的錄入工作，并在數據共享和系統集成的指導思想下，建立了GIS系統與管網水力模型系統、SCADA系統、PERMALOG供水管網漏水監測系統、用戶數據庫系統的數據接口，為生產工作提供了GIS空間分析、設備設施管理、客戶服務等功能，應用涵蓋了包括工程、運行、維護、客戶服務等多個部門，初步形成了一套適合自來水管網管理的GIS應用系統。

    二、系統框架設計

    在系統的總體結構設計上，我們發現，如果運用傳統的客戶機/服務器（C/S）模式、瀏覽器/服務器（B/S）模式可以有助于分解事務，提高服務器和客戶端的處理速度，也可以保證數據的安全性、共享性；但同時我們也注意到，在供水行業的生產運行工作中，戶外工作相當頻繁，而在戶外工作中又涉及到大量的設備信息與圖紙文檔信息的查詢與統計；戶外工作的同時，也不可避免地產生大量的更新數據。這些都是在以往的C/S、B/S體系框架下所無法滿足的，因此，我們在此次的系統總體框架設計上引入了Mobile/Server（M/S）的概念，建立了全新的C/S、B/S、M/S相混合的系統框架。M/S是Mobile/Server的簡稱，是傳統的C/S、B/S應用體系的延伸，它結合GIS、GPS和GPRS/CDMA前沿技術，把GIS的應用由有線向無線延伸，由室內向戶外延伸，由桌面向掌上延伸，將GIS的信息服務帶到了工作的現場，在為管理決策者服務的同時直接為具體的生產實踐服務。

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    在C/S、B/S、M/S相結合的框架結構上，我們又對系統的內部功能進行了模塊化設計，確保在系統各功能模塊開發完成后，完全可以依據生產管理的流程選擇不同的模塊或組件進行組合，通過設置模塊的功能和模塊之間的關系滿足不同的管理需求。這樣有助于提高軟件的可靠性、可繼承性、可維護性和可擴充性，真正在系統的建設方面貫徹“整體規劃，分布實施”的原則，使得系統按照系統工程的特點分期、分批逐步建設和完善。

圖2

    三、系統主要應用功能

    根據上海市自來水市北有限公司的業務需求，結合系統的C/S、B/S、M/S的一體化框架設計，我們將管網綜合管理GIS系統劃分為以下幾個應用領域：

    1、建立在C/S模式下的GIS桌面應用系統

    該模式下的GIS應用系統主要服務于上海市自來水市北有限公司各級業務部門以及下屬的供水管理所等基層業務單位，以具有強大的數據編輯、設備設施管理、管網網絡分析和輔助決策等功能為特點。它采用了Windows 2000操作系統及ArcGIS Engine、MapObjects軟件包，通過內部局域網絡訪問集中存儲于ArcSDE數據庫中的各級數據，支持多用戶的圖形編輯和大數量用戶的并發訪問，在生產工作中輔助各級工作人員完成對管線數據、設備設施數據、業務運行數據等信息的錄入、存儲、查詢、統計，并在此基礎上提供一系列的基于網絡拓撲分析的高級應用分析功能。具體包括：GIS基礎功能模塊、設備業務信息管理、供停水模擬分析功能、接水閥供水范圍分析功能、監視表的水量校核功能、最優關閥方案輔助生成及圖形化模擬分析功能、樁位影響分析功能、斷水通知單管理功能、道路橫斷面分析功能、用戶數據處理和查詢功能、SCADA實時信息處理功能、與PERMALOG供水管網漏水監測系統的數據接口和輔助分析功能 、與Wallingford水工業智能模擬軟件的數據交換和輔助分析功能等。

    2、建立在M/S模式下的手持GIS/GPS戶外應用系統

    在上海市自來水市北有限公司的生產過程中，戶外工作相當頻繁，而在戶外工作中又涉及到大量的設備信息與圖紙文檔信息的查詢與統計，同時戶外工作中也不可避免地產生大量的更新數據。建立在M/S模式下的手持GIS/GPS戶外應用系統正是針對戶外的工作現場，將室內的信息系統進行延伸，為現場工作人員提供強大的現場應用服務。
我們利用ESRI公司ArcPad軟件并結合先進的GPRS無線數據傳輸技術，為現場工作人員提供圖形瀏覽、設備信息查詢、業務信息管理、現場輔助測量、GPS輔助定位、現場數據采集、閥門操作單電子化流轉管理、GPS實時監控等豐富功能。

    在為戶外工作提供強大的數據支持同時，手持GIS/GPS應用系統也為室內的工程管理人員提供著強大的現場指揮和現場工作調度功能。一方面他們可以對現場的移動終端進行實時監控，了解他們的實時位置和行動軌跡，查詢當前工作狀態，另一方面還可以方便地進行點對點的信息傳輸，動態發布工作指令，確保對現場的及時、有效的工作管理。

    3、建立在B/S模式下的WebGIS應用系統

    該系統主要服務于上海市自來水市北有限公司各級管理人員和業務查詢人員，使他們在不安裝應用系統客戶端的情況下，也可以通過WEB瀏覽器，實現對管網數據的圖形瀏覽、設備資料查詢統計、業務資料查詢等功能，極大地方便了他們的工作。

    四、開發和應用的一些體會

    1、需要在管理上和技術上雙重保證GIS系統數據的動態管理

    強大的數據支持是一個成功的GIS應用系統不可或缺的重要因素，全面、及時、準確的業務數據是系統建設的“血液”。在系統建設之初，我們就把建立一個有效的數據維護流程機制放在一個重要的位置，在管理上和技術上對它進行“雙保險”。

    在管理上，上海市自來水市北有限公司在項目啟動的同時，就組成了項目領導小組，配備了熟悉現場、熟悉業務的工作人員負責圖形數據的校對與編輯，并且相繼制定了一系列圖紙管理規定和考核辦法，在工作流程和制度上來控制、保證GIS數據的準確性和時效性。

    在技術上，一方面通過專門的探測隊伍，配備探測儀、全站儀、GPS等探測儀器，對試點區域進行地下管線的全面排摸，調查和繪制最新的現場管網圖形數據，保證數據來源是最新的和準確的。系統有針對性地建立了對外業探測數據自動轉換處理功能，GIS系統可以直接對這些數據進行無縫轉換，并存儲到ArcSDE中。

    另一方面，對于勘測區域以外的大量閥門、水表等設備，如果沒有進行過勘測，而且附近市政設施變化又比較大的區域，現場工作人員很難用以往的設計圖紙做參照物來標示這些設備，此時，工作人員在工作的現場便可以利用手持GIS/GPS系統，直接借助便攜式GPS儀采集設備位置，利用掌上電腦編輯和維護相關管網和設備的資料，確保了系統數據的動態更新。把以往戶外工作現場這塊“信息孤島”與室內的完整信息系統進行了有機地連接，荒島不荒，孤島不孤。

    另外，對上海市自來水市北有限公司原來已經擁有和使用中的工程圖紙，系統采用圖紙掃描的方法，建立一個工程圖紙影像資料庫，圖形編輯人員可以借助工程圖紙影像資料為背景來進行管網數據的維護與編輯。系統采用圖形的無縫拼接技術，確保編輯過程的高效和靈活。

    2、必須考慮與其他外部系統建立全面的數據集成

    作為一個動態的管網綜合信息系統，與其他相關業務系統的集成也是關鍵。系統在建設的初期，我們便考慮到與上海市自來水市北有限公司目前已經投運和正在實施的用戶數據庫系統、SCADA實時數據采集系統、PERMALOG供水管網漏水監測系統、Wallingford水工業智能模擬軟件系統的數據接口，在基礎數據和業務數據上實現最大限度的結合。
良好的數據接口和數據集成將有助于各個信息系統發揮所長，提高用戶整體應用水平。例如我們在與Wallingford水工業智能模擬軟件系統的接口處理過程中，就確定由GIS系統直接按照雙方的數據接口生成它所需要的網絡拓撲結構，并整理出相應的基礎臺帳數據，供模型的高級計算分析使用，而模型的計算結果又通過數據接口傳遞回GIS系統，利用GIS系統良好的用戶界面進行展示，并對GIS的高級輔助分析功能進行數據支撐。

    3、注重對戶外工作現場的GIS應用支持

    像自來水公司這種戶外工作相當頻繁的用戶，必須在GIS的應用系統建設過程中充分考慮對戶外工作現場的GIS應用支持，只有這樣，才能使系統成為一個真正實用的系統，真正為實際工作服務。基于ESRI的ArcGIS基礎上建立M/S體系的GIS應用，可以有效解決在戶外現場的工作需求以及現場指揮對GIS的需求，有助于提高現場數據采集速度、提高應急反應的處理效率。

    例如在以往的工作中對爆管搶修決策方面，往往是由經驗豐富的工作人員在事故現場進行爆管分析，定位速度慢，準確性低，不能及時把現場準確位置發給指揮中心，也不能及時查詢相關設備的臺帳信息。如果遇到某些閥門出現故障，需要擴大停水區域時，很難快速進行關閥方案的再次制定。而開始使用手持GIS/GPS系統后，位于室內的指揮人員可以實時了解現場工作人員的方位、行動軌跡和目前的工作任務，合理安排搶修人員在最短的時間內抵達事故現場。而搶修人員在到達現場后就可以利用GPS進行準確定位并借助GPRS無線數據傳輸進行現場數據的上傳和周邊設備資料的調閱。服務中心利用上傳的數據進行快速、準確地最優關閥方案分析，顯示受影響的用戶，得出最佳操作方案，然后無線傳輸到搶修現場的終端設備，大大加快了公司對爆管事故的反應速度，縮短了修復時間，減少了對用戶的影響，降低了水量損失，從而取得顯著的經濟和社會效益。