西安市供水管网管理决策支持系统开发与应用.pdf

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1、水利水电技术?第 39卷?2008年第 4期W ater R esources and Hydropower Engineering Vol?39N o?4西安市供水管网管理决策支持系统开发与应用张?雄1,2,党志良2,杨卓颖1,黄以明2(1?西南电力设计院,四川 成都?610021;2?西安理工大学 市政工程系,陕西 西安?710048)摘?要:供水管网管理决策支持系统采用先进的计算机技术、网络技术、通信技术、地理信息技术及决策支持技术,以 V isual Basic 6?0为开发平台,与 SQL Server、MapInfo、M atlab等的高度集成,能实现决策管理的各项主要功能,如:检

2、索查询、统计分析、地图浏览及编辑、用水量预测、管网宏观模拟、管网优化调度、水力水质数据可视化、事故处理、信息发布、系统管理及联机帮助等。关键词:供水管网;决策支持系统;系统开发;西安市中图分类号:TP39;TU991(241)?文献标识码:B?文章编号:1000-0860(2008)04-0083-04Development and application of decision-m aking support system for water supply net work in Xi?anZHANG Xiong1,2,DANG Zh-i liang2,YANG Zhuo-ying1,HUA

3、NG Y-im ing2(1?CPECC SouthwestElectric Power Design Institute,Chengdu?610021,Sichuan,China;2?X i?an University ofTechnology,X i?an?710048,Shaanx,i China)Abstract:The decision-making support syste m for thewater supply network inX i?an is developedw ith advanced computer tech-nology,network technolog

4、y,communication technology,geographical infor mation technology,decision-making support technolo-gy?Based onV isualBasic 6?0,the syste m is highly integratedw ith the softwares,such as SQL Server,M apInfo andMatlab etc?,and then can realize all the functions concerned for the decision-making andmana

5、ge ment i?e?searching and retrieving,statisticanalysis,map scanning and editing,water-consumption forecasting,network macroscopic si mulation,opti m ization for networkcontro,l visualization of hydraulic and water-quality data,accident treat ment,infor mation issuing,syste m manage ment,onlinehelp a

6、nd so on?K ey words:water supply net work;decision-making support syste m;syste m development;X i?an?收稿日期:2007-10-25作者简介:张?雄(1981?),男,四川南充人,工程师,西安理工大学硕士研究生。?城市供水管网的科学化管理是实现城市安全、可靠以及经济供水的保证,但目前我国绝大部分城市供水管网管理方法和技术还较为落后,基本上还是采用传统的信息管理方式和基于经验的决策,与发达国家相比存在较大差距。针对我国供水管网管理的现状,本文以具有典型代表性的西安市供水管网为研究对象,进行管网管理

7、决策支持系统研究,力求实现管网管理的科学化、自动化和可视化。1?系统建设目标供水管网管理决策支 持系统(WSNDSS)选用M apInfo为地理信息系统平台,利用先进的计算机技术、网络技术、通信技术、地理信息(GIS)技术及决策支持技术在建立管网基础信息库的基础上,紧密结合供水管理的业务流程,使系统能够处理以供水管网为核心内容的空间信息和其它相关信息,对供水规划、设计、调度、抢修以及供水管网运行管理提供强有力的科学决策支持,力求实现供水管网的科学化和自动化管理。其近期目标主要是实现管网基础信息的人性化管理、管网运行数据的统计分析、管网水力水质仿真、用水量优化调度、事故处理以及信息发布等;其远期

8、目标是通过构建管件模板库实现管网辅助83张?雄,等?西安市供水管网管理决策支持系统开发与应用水利水电技术?第 39卷?2008年第 4期图 1?供水管网决策支持系统开发框架结构?设计、智能决策和三维可视化显示。2?系统开发运行环境2?1?服务器端操作系统:W indows 2000 Server或 W indows 2003Server。W eb 服 务 器:M icrosoft Internet InformationServer 5?0以上(IIS 5?0以上)。地理信息发布服务器:M apInfoM apXtreme 3?0以上。图形分析与显示软件:MapInfo Professiona

9、l 7?0以上。数据库:SQLServer 2000或 SQL Server 2005。数值计算与求解软件:M atlab 6?5以上。办公软件:Office 2000以上。2?2?客户端操作系 统:W indows 2000 以 上。浏览 器:I E6?0。部分客户机还可以安装三维可视化插件以及配置外围设置,如绘图仪、打印机、光盘刻录机以及扫描仪等。3?系统框架结构3?1?系统总体结构根据系统的总体目标、功能需求、设计原则以及所要具备的项目技术内容确定本决策支持系统总体框架结构,如图 1所示。3?2?系统网络结构基于供水管网管理业务的发展需要和系统前瞻性的设计思路,系统网络采用三层的 B/S

10、结构模式(Browser/W eb Server/GIS Server),包括客户机、应用服务器以及网络服务器。客户机负责数据的可视化显示和用户交互;应用服务器负责应用处理过程,能够进行大量的数据分析工作,因此减少了网络的阻塞;网络服务器端只需进行数据的管理工作。这种体系结构使得管理者只需要 W eb浏览器,就可以向分布在网络上的服务器发出请求,实现管线图形、属性信息的浏览、查询、统计、打印。同时,Internet用 户也 可以通过网络查看供水企业发布的供水管理信息(包括供水法规及用户停水通知等)。4?系统集成供水管 网决策 支持系 统以Visual Basic 6?0为开发平台,实现了 V

11、isual Basic 6?0与 M apInfo、M atlab、SQLServer、AutoCAD、Excel等的无缝集成,并将其应用于供水管网运行管理中,较好地满足了系统的各种功能需求。通过综合比较,系统开发中:V isual Basic 6?0与SQL Server的集成采用 ADO(ActiveX Data Objects)技术 1,2,与 Matlab 的集成采用 ActiveX 技术 3,与M apInfo的集成采用 OLE+CallBack技术 4,与 Auto-CAD的集成采用 ActiveX Automation技术 5,与 Excel的集成采用 OLE技术 6。5?系统实

12、现5?1?系统界面设计为方便用户使用,系统操作界面应符合 W indows界面准则,界面设计在充分满足用户需求的基础上,还要考虑界面的构成或布局、界面元素的位置、界面元素的一致性等问题,以提高应用程序界面的实用性和美感。总的说来,系统界面设计时所遵循的基本原则主要有:简洁美观、主次分明,有一定的记忆功能,提供简单的错误处理,提供信息反馈,操作可逆以及良好的联机帮助等。本决策支持系统所包含的界面主要有登陆界面、系统主界面、功能实现界面以及对话框界面等。5?2?系统功能实现供水管网决策支持系统紧密结合供水管理的业务流程,具有良好的人机交互界面,能实现供水管网管理的各项主要功能,如用水量预测、管网宏

13、观模拟、管网优化调度、水力水质数据可视化、事故处理、检索查询、统计分析、地图浏览及编辑、信息发布、系统管理及联机帮助等。84张?雄,等?西安市供水管网管理决策支持系统开发与应用水利水电技术?第 39卷?2008年第 4期(1)用水量预测。系统用水量预测模块支持时用水量预测、日用水量预测、月用水量预测及年用水量预测 4种水量预测类型,每种类型又提供多种预测方法和预测模型,预测者可以根据需要选用合适的预测方法和预测模型。具体预测时,预测者既可以调用已经过求解和验证的模型进行预测,也可以自己调入数据(数据既可以从数据库中转入,也可以其它方式人工录入)先对模型进行求解和检验,满足精度要求后再进行预测。

14、(2)管网宏观模拟。利用本系统进行管网宏观模型模拟时,操作人员应按照需要选择合适的模拟方法和模拟模型;通过调用数据库(本系统也支持 Excel表转入的数据)中的管网运行水力信息数据进行模拟计算,并输出模拟结果。(3)管网优化调度。管网优化调度模块优化调度模型主要有两种,即直接优化调度模型和间接优化调度模型;优化计算方法也主要有两种,即遗传算法和非线性规划算法。具体优化调度时,操作者应根据需要选择合适的优化调度模型和优化计算方法,并输入所调度时段的预测水量(也可以从数据库中转入,或调入水量预测模型进行预测),进行优化计算。图 2是采用两级优化调度模型和遗传算法进行管网优化调度计算的功能界面。图

15、2?管网优化调度窗口(4)水力水质数据可视化。系统可实现管网水力水质数据的二维和三维可视化显示。决策者可从数据库中调入管网水力水质监测数据或模拟数据,通过 M apInfo的图形功能接口,即可实现管网水力水质数据的多维可视化显示。通过浏览可视化的图形界面,决策者能快捷、方便、全面地掌握管网运行信息,为实现供水系统的经济、安全运行提供技术支持。图 3所示为管网二维等水压线渲染图。图 3?二维等水压线渲染图(5)事故处理。事故处理模块主要提供爆管分析和消防事故分析两种功能,二者都需先确定事故点(可以使用联机分析,也可以人为指定),然后进行关闸搜索或消火栓搜索,并生成相应的报表,发出停水通知和抢修(

16、险)通知,图 4所示即为爆管分析窗口。图 4?爆管分析窗口(6)检索查询。系统支持 3种检索查询方式,即普通查询、专业查询及高级查询,可实现属性?空间互动的联动查询功能(包括属性数据到属性数据、属性数据到空间数据、空间数据到属性数据以及空间数据到空间数据的检索查询)。其中普通查询方式主要实现系统属性数据到属性数据的检索查询,并且支持多级查询功能;专业查询主要实现系统属性数据到空间数据以及属性数据到属性数据的检索查询,支持复合查询方式(如?与?、?或?、?非?查询)和专业查询方式(如管点编号、管段材质、敷设年代等),85张?雄,等?西安市供水管网管理决策支持系统开发与应用水利水电技术?第 39卷

17、?2008年第 4期对查询结果支持扩展显示功能及超链接功能;高级查询主要支持与系统空间数据有关的检索查询功能,包括空间数据到属性数据、空间数据到空间数据以及属性数据到空间数据的检索查询,操作者可对任意给定区域范围内的管网信息(包括地理信息)进行检索查询,对查询结果也支持多种方式的显示格式,并且可根据使用者要求进行多种数据格式的相互转换。(7)统计分析。系统支持两种形式的分析统计功能,即空间数据分析和属性数据分析。空间数据分析模块既可以进行断面分析和空间信息量测算(如在空间地图上进行距离测算、面积测算等),也可以进行空间信息分类统计(如操作者可以对指定空间范围内的管网数据、地理数据进行分类统计,

18、并生成各种统计图和统计报表);属性数据统计分析模块既可以对管网基础数据进行统计分析(如管段敷设年代、管材、阀门等),也可以对管网运行数据和用户信息进行统计分析(如管网用水量水质以及水压、水厂运行成本、用水户信息等)。(8)地图浏览及编辑。本功能模块能实现地图编辑(包括图形输入、管线管点以及闸阀编辑等)、图层控制、图幅调用、地图鸟瞰(鹰眼)以及基本的地图操作等功能,其中地图基本操作功能主要包括有图形放大、缩小、漫游、按比例显示等。(9)信息发布。不同用户可以根据其访问权限,通过 W eb浏览器访问公司主页、查看供水动态、获取客户服务、进行信息检索及下载相关资料等。(10)系统管理。系统管理包括用

19、户管理(添加、删除用户以及设置用户权限等)、系统维护(定期数据备份、系统运行日志管理等)、安全管理(在线用户监控、用户重要操作记录、病毒监控等)以及模型库、数据库、方法库管理等。通过系统管理功能不仅可以设置系统的安全等级、更改用户权限、进行数据备份、实行在线监控,而且还可以对系统进行升级换代。由于系统管理在决策支持系统运行过程中起着举足轻重的作用,因此系统管理工作应实行严格的准入制度。(11)联机帮助。联机帮助能够对本决策支持系统中各功能模块的使用方法和注意事项等进行详细的介绍和说明。6?结?语西安市供水管网管理决策支持系统,以 V isualBasic 6?0为开发平台,与多种应用软件无缝集

20、成,并提供二次开发接口。系统紧密结合供水管理的业务流程,能实现管网运行管理中的各项主要功能,可为西安市自来水公司的科学化管理提供必要的决策支持,实现供水企业经济、安全、高效运行。参考文献:1?刘?钧,马旭东,施?健?VB访问 SQL Server的几种编程接口及其应用 J?微型电脑应用,2001,17(6):51-53?2?李晓黎,张?巍?V isual Basic+SQL Server数据库应用系统开发与实例 M?北京:人民邮电出版社,2004?63-97?3?严泽民,辛显雪?探讨 VB与 MATLAB相结合的几种方法 J?辽宁工学院学报,2005,25(5):299-301?4?张?峰,秦

21、庚仁,刘久艳?VB与 M apInfo结合进行地理信息系统(G IS)二次开发 J?2004,13(5):7-8?5?董长吉,王海爽?VB对 AutoCAD二次开发在巷道断面设计中的研究与应用 J?煤炭技术,2004,24(8):43-44?6?李光飞,周桂云?在 VB中使用 Excel对象的分析 J?浙江海洋学院学报(自然科学版),2002,21(3):83-87?(责任编辑?林雁庆)?简?讯?中国小水电可持续发展研究?成果通过专家评审?2008年 3月 13日,水利部国际合作与科技司在杭州主持召开了水利部水利规划及重大专题?中国小水电可持续发展研究?项目成果评审会。评审委员会由来自清华大学

22、、世界能源委员会中国国家委员会、国家发改委能源研究所、国际小水电中心、浙江大学、河海大学等十多家科研院所和高校的知名可再生能源、小水电专家组成。评审委员会对研究成果给予了高度评价,认为该项目基于我国经济、社会、环境可持续发展的要求,首次对我国小水电可持续发展进行了系统的研究,研究目标明确、内容全面,技术路线可行,研究结论对相关政策制定有重要的参考价值。项目在评估小水电竞争力的变化、小水电科学规划方法、小水电可持续发展的技术路线和框架、分省区环境及发展能力评价框架体系、小水电发展的激励政策框架和建议等方面的研究成果具有创新性,达到了国内领先水平。评 审委员会还建 议进一步加 强成果的推 广应用,并围绕?中华人民共和国可再生能源法?有关小水电实施细则的制定开展研究。(摘自?中国水利 国际合作与科技网?2008年 3月 13日)86