水利水电技术第４２卷２０ｌ１年第１期 基于移动Ｇ Ｉ Ｓ技术的供水管网巡线系统 设计与开发 曾 武 ，徐速 １０００８５） （１．江苏江南水务股份有限公司，江苏江阴２１４４３４；２．北京清华城市规划 设计研究院，北京摘要：基于移动ＧＩＳ技术设计开发了供水管网巡线系统的结构和功能框架。该系统以中心管理者 和现场巡线人员的双向信息沟通的方式实现了高效巡线。这种新的供水管网巡线模式具有定位精 确、信息全面准确、统一计划和控制以及信息实时响应速度快等优点，可显著提高供水管网的管 理维护能力。 关键词：移动ＧＩＳ；供水管网巡线；系统设计；系统开发 中图分类号：ＴＵ９９１：Ｐ２０８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—０８６０（２０１１）０１—００９２．０４ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｅ ＧＩＳ ｂａｓｅｄ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｗａｌｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ＺＥＮＧ Ｗｕ ，ＸＵ Ｓｕ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｗａｔｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｙｉｎ ２１４４３４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｏｂｉｌ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ａ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｗａｌｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｗｏ—ｗａｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｅｎｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｗａｌｋｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｗａｌｋｉｎｇ ｍｏｄｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｍｅｒｉｔｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｒｅｃｉｓｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｃｏｒｒｅｃｔ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｕｎｉｉｆｅｄ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｑｕｉｃｋ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ，ｅｔｃ．，ａｎｄ ｔｈｕｓ Ｃａｌｌ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｏｂｉｌｅ ＧＩＳ；ｗａｌｋｉｎｇ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ；ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 供水管网及其附属设施是水司重要的基础性 资产，其投资额大，具有使用周期长、使用地点 分散、隐蔽性强、材料多样、设施型号复杂、建 设更新快等特点，使其十分难以管理。管网巡线 是管网管理中的重要手段，它能够帮助管理部门 术，简单而言它是一种可运行在移动终端（如ＰＤＡ） 上的ＧＩＳ系统，具有很强的移动特性，使得工作人员 可以在现场查询、编辑、录入地理信息数据 Ｊ，近 年来在城市基础服务中得到了较快的发展 。目前 国内许多供水企业已经搭建了ＧＩＳ平台 Ｊ，但是有 及时发现和清除管网设施中的问题，减少漏损， 延长资产使用寿命，具有重要的意义。传统的供 水管网的巡线工作多依靠老员工的经验，对人的 依赖性较大，管网设施无法在现场精确定位，巡 线信息无法及时记录、查询，造成管理部门无法 及时掌握管网设施的运行状况，巡线工作缺乏计 划性，效率较低，对给水管网的安全稳定运行造 成隐患。 关移动ＧＩＳ技术的应用仍不多见。本研究开发了基于 移动ＧＩＳ技术的供水管网巡线系统，可显著提高供水 管网巡线工作的成效。 １系统建设目标 本系统的总体建设目标是利用移动ＧＩＳ技术，开 收稿日期：２０１０—０６—２１ 作者简介：曾武（１９７７一），男，工程师，总经理助理。 ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４２Ｎｏ．１ 移动ＧＩＳ技术是当前颇具前景的高速发展的技 曾武，等∥基于移动ＧＩＳ技术的供水管网巡线系统设计与开发 发供水管网巡线系统，利用移动ＧＩＳ快速、便捷、精 确的特点全面提升供水管网巡线工作的效果和效率。 系统要实现的具体目标如下。 （１）现场定位精确、信息全面准确：系统基于 准确的数字地图，利用ＧＰＳ定位和ＧＩＳ查询精确地 定位管网设施，并现场即时查询管线走向、材质、 状态、事件等信息，管理数据库储存的是巡线计 划、巡线记录统计、巡线人员考勤记录等数据。在 数据库之上的是数据服务器和ＧＩＳ服务器，其中数 据服务器负责数据库的管理和维护，ＧＩＳ服务器则 为地图管理应用程序、管理终端浏览页面及移动终 端应用程序提供服务接口，包括地图查询服务、编 辑服务、工单管理服务等。在其之上是各种应用程 序，其中地图管理应用程序和管理终端页面是通过 内部局域网互联的，地图管理应用程序的主要功能 设施尺寸、维修记录等，从而大大提高现场工作效 率。 （２）方便管理人员计划和控制巡线工作：系统 可由管理人员根据管网状况和供水变化统一制定 巡线计划，使工作更有针对性。现场人员的工作 应利用移动ＧＩＳ终端的工作单管理来进行流程化 管理，使整体的巡线工作在有序、可控的情况下 开展。 （３）信息可实时更新，响应速度快：系统应为 现场人员和公司总部之间搭建一条快速畅通的信息 通道，巡线人员发现的现场问题、事故的详细信 息、照片都可以实时地传输到指挥中心，从而使管 理人员可以全面控制巡线工作的进度和完成情况， 及时获得最新的现场信息，从而提升整体的管网维 护水平。 ２系统架构和功能设计 ２．１ 系统结构设计 基于移动ＧＩＳ技术构建供水管网巡线系统，系统 总体结构如图１所示。 图１ 基于移动ＧＩ￥技术的供水管网巡线系统结构 供水管网巡线系统最底层是数据库，其中管网 ＧＩＳ数据库储存了供水管网的Ｇ１Ｓ数据，巡线记录 数据库储存的是巡线人员在巡线过程中记录的设备 水利水电技术第４２卷２０１１年第１期 是管理基础地图数据，管理终端浏览页面是供管理 者使用的网页页面，主要功能是制定巡线计划、审 核巡线记录、统计分析巡线结果、考核人员绩效 等。移动终端应用程序是为现场巡线人员提供的安 装在移动设备上的程序，通过移动通信网络与ＧＩＳ 服务器进行互联，主要为巡线人员提供任务下载、 巡线记录上传等功能。 ２．２ 系统功能框架设计 系统功能框架设计如图２所示。基于移动 的供水管网巡线系统 基础ＧＩＳ数据Ｉ厂 笪塑 堡 堡墨 丝 维护功能广１＿ 蓓 西聂磊丽豆系蚕面面琵 巡线方案制定 巡线 管理功能 堡垡 墨里堕 两 巡线任务下载、查看 移动ＧＩＳ终端 操作功能 移动终端管网设施地图查看 巡线结果录入、上传 图２ 基于移动ＧＩ￥的供水管网巡线系统功能框架 系统的主要功能可分为基础ＧＩＳ数据维护功能、 巡线管理功能和移动ＧＩＳ终端操作功能等三大功 能。基础ＧＩＳ数据维护功能主要是为了管理ＧＩＳ数 据库中的数据，由维护人员对管网ＧＩＳ数据进行查 询、修改、添加等操作，使ＧＩＳ数据能实时、准确 地反映当前管网的状态。巡线管理功能是为公司管 理人员提供的，可在ＧＩＳ地图上制定巡线计划，审 查现场巡线人员上传的巡线记录，还可以查询历史 的巡线记录以分析统计问题和故障。移动ＧＩＳ终端 操作功能是为现场人员提供的，可在移动ＧＩＳ终端 （如ＰＤＡ）上下载管理人员制定的巡线计划，进行现 场定位，查询周围管线走向和属性数据，查询阀门 等管网设施位置，对巡线计划中的管网设施进行拍 照和文字记录，并通过无线方式上传巡线结果到系 统数据库中。 ９３ 曾武，等∥基于移动Ｇ Ｉ ｓ技术的供水管网巡线系统设计与开发 ３系统开发与实现 ３．１ 系统开发 系统选用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｅｒｖｅｒ ２００８标准版为 服务器操作系统，采用ＥＳＲＩ ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅｒｖｅｒ ９．３为ＧＩＳ 开发和部署平台，选用Ｏｒａｃｌｅ １１ｇ标准版为数据库软 件，使用ＥＳＲＩ ＡｒｃＳＤＥ ９．３为空间数据引擎，客户端 支持ＩＥ等通用浏览器。使用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２００８为软件系统的开发环境，移动设备采用Ｍｉ． ｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｏｂｉｌｅ ６．１专业版。 ３．２ 系统实现 基于移动ＧＩＳ技术的供水管网巡线系统可以全面 提升传统供水管网巡线的管理模式，系统具有良好的 人机界面，能实现数据维护管理、巡线管理以及现场 巡线人员操作等各项功能。 （１）基础数据维护功能。 管网结构、属性及周边信息是系统中重要的基 础数据，完善的基础数据可为管网巡线的精确定 位、现场信息检索及现场决策提供巨大的支持。基 础数据维护功能包括管网数据的浏览、编辑、删 除、属性查询修改等基本功能，还包括管网拓扑检 查、连通性分析、缓冲区分析等ＧＩＳ矢量数据分析 功能，为管网数据的维护提供了有力的工具，界面 如图３所示。 ： … ｉ鎏 。 ： － ３；譬 堇 一‘… 塑麓… 酶 ～ 一 … … 图３基础数据维护功能 （２）巡线管理功能。 巡线管理功能是系统为管理者提供的管理页面， 如图４所示。 管网管理者可通过巡线管理功能制定巡线计 划，可在ＧＩＳ地图上查看所有的巡线计划，并按照 时间顺序查看巡线路线的演进，从而确保巡线路线 的经济性和合理性。制定计划后可将工作内容派发 给具体巡线人员，以便巡线人员可接收到巡线任务 图４ 系统管理人员端软件界面 单进行工作。在巡线人员上传巡线结果后，管理者 可使用巡线管理功能查看每天或某阶段的工作结 果，统计巡检记录，以分析主要的问题，并修改、 制定新的巡线计划。另外，巡线管理功能可以自动 记录每天巡线人员的工作路线，以方便管理人员进 行绩效考核。 （３）移动ＧＩＳ终端操作功能。 移动ＧＩＳ终端操作功能由运行在移动设备上的 应用程序实现，包括巡线任务单下载、现场定位、 巡线记录、巡线结果上传等功能，程序界面如图５ 所示。 § 《酶 麟 ；。鬻 ０ 菇藤 ¨ｉ 图５系统移动ＧＩＳ终端软件界面 巡线人员每天从移动ＧＩＳ终端上下载当天的 巡线工作单，可在ＧＩＳ地图上看到巡线路线和需 要检查的设施信息。工作人员根据路线，通过终 端的ＧＰＳ定位功能，找到要检查的管网设施，拍 摄现场照片、记录设施状况。每天的全部任务完 成后，可通过无线网络上传当天的巡线记录。巡 线记录会被自动保存到中心数据库中，以供管理 人员进行进一步处理，与此同时设备或设施漏损、 损坏等异常情况会自动以工作单的形式发送到抢 修队，使其安排维修。完整的巡线工作流程如图６ 水利水电技术第４２卷２０１１年第１期 曾武，等∥基于移动ＧＩ ｓ技术的供水管网巡线系统设计与开发 ］ｃｒ—；Ｐ】 Ａ 口Ｈ— ‘’ １眉－＂１、且士土Ｈ ｌＪ．７ 兀帆 ｌ￣＇６／Ｊ ＂ＧＩＳ端 ｑ下载巡线工单Ｉ＿ 确认巡线路线卜＿ 巡线定位 —＿．Ｊ设Ｉ 录施、状拍态照记 Ｊ Ｌ 巡线结束卜＿＿．１ 工单上传 －ｌ Ｉ ｌ中管心理 制端 甏 巡Ｈ查 巡 Ｉ是 Ｊ 通知抢修 巡线记录审核Ｈ巡线数据入库卜＿一—＿Ｊ 图６基于移动ＧＩＳ技术的巡线工作流程 所示。 新的移动ＧＩＳ技术成果，具有一定的技术领先性，但 ４结论 这种模式的实现需要不断加强基础ＧＩＳ数据的维护工 作，除了要很好地利用ＧＩＳ数据管理程序外，还要形 成有效的数据维护管理机制，保证ＧＩＳ数据能反映当 前管网的状况。 参考文献： 康铭东，彭玉群．移动ＧＩＳ的关键技术与应用［Ｊ］．测绘通报， ２００８（９）：５Ｏ・５３． ］Ｊ ｊ本研究设计了基于移动ＧＩＳ技术的供水管网巡 线系统的构架和功能框架，并进行了系统开发和实 现。该系统由中心管理者和现场巡线人员的双向信 息沟通实现高效的管网巡线工作。系统由数据库、 ＧＩＳ服务器、地图管理应用程序、管理终端页面及 移动终端应用程序组成，现场人员配备具有ＧＰＳ功 能的移动ＧＩＳ终端，利用专用软件实现工单制定和 执行、现场定位、信息记录、信息上传等功能。这 种全新的供水管网巡线模式可改进传统的管理方 式，对实际的管网设施巡线工作有很好的实用价 ［２］ 王伟星，龚建华，杨卫军，等．面向公共卫生突发事件的移动 ＧＩＳ设计与实现［Ｊ］．计算机工程与应用，２００８，４４（６）：２５—２８． ［３］ 陈江春，刘桔，谭建军．基于移动ＧＩＳ的烟草农田信息采集系 统设计与实现［Ｊ］．广东农业科学，２００９（１１）：１８４．１８７． ［４］ 康永滨．地理信息系统在城镇供水管网管理中的应用［Ｊ］．中 国农村水利水电，２００６（１１）：１３１—１３４． ［５］ 何伟，陈凯，程志勇，等．ＧＩＳ在深圳市供水水源网络管理信 值，具有定位精确、信息全面准确、统一计划和控 制、信息实时响应速度快等优点，可显著提升供水 管网的管理维护能力。 基于移动ＧＩＳ技术的供水管网巡线系统采用了最 息系统中的应用［Ｊ］．中国农村水利水电，２００２（１２）：４３．４５． （责任编辑林雁庆） （上接第９１页） 统软件的研究［Ｊ］．微计算机信息，２００６，２２（２８）：２５８—２５６． 王立端，杨雷，战兴群，等．基于ＧＰＲＳ远程自动雨量监测系 统［Ｊ］．计算机工程，２００７，３３（１６）：１９９．２００． 许景辉，何东健．基于ＧＰＲＳ的小型水文信息采集系统研究 ［Ｊ］．水力发电，２００７，３３（２）：１９．２０． 水位实时监测的部分数据结果。 ５结语 本文利用．ＮＥＴ技术和ＧＰＲＳ无线传输技术实现了 地下水的水位实时自动监测，确保了管理者能够及时 准确地获取地下水信息。目前，该监测系统在使用单位 已经运行一年多，数据传输实时、准确，为管理者的决 韩斌杰．ＧＰＲＳ原理及其网络优化［Ｍ］．北京：机械工业出版 社．２００３． 曹卫，董航飞，李宗宝．ＧＰＲＳ技术在水利监测系统中的应用 ［Ｊ］．排灌机械，２００７，２５（５）：４０—４１． 策提供了科学依据，节约了大量人力、物力和财力，受 到一致好评。同时该系统也为其他数据采集和远程监测 提供了一种较为通用、理想的信息采集处理模型。 参考文献： ［１］ 陈秀宏，钱东平，赵瑞明．基于掌上电脑的地下水自动监测系 水利水电技术第４２卷２０ｌ１年第１期 ，盛占石，陈照章，等．基于ＧＰＲＳ的水质自动监测系统 的设计［Ｊ］．传感器与微系统，２００９，２８（７）：７７—７８． 胡胜利，胡彪．基于ＧＰＲＳ无线技术的水资源计量监测系统的 设计［Ｊ］．水利水电技术，２０１０，４１（４）：８８—８９． 邵江丽．基于ＧＰＲＳ技术的水情自动测报系统设计［Ｊ］．华电技 术，２００９，３２（２）：２４．２５． （责任编辑林雁庆）
