基于GIS采集技術(shù)的輔助業(yè)擴(kuò)報(bào)裝支持系統(tǒng)

冉 懿

（國(guó)網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院，烏魯木齊 830000）

基于GIS采集技術(shù)的輔助業(yè)擴(kuò)報(bào)裝支持系統(tǒng)

冉 懿

（國(guó)網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院，烏魯木齊 830000）

針對(duì)傳統(tǒng)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝系統(tǒng)耗費(fèi)資源多、工作效率低的不足，開發(fā)設(shè)計(jì)了基于GIS采集技術(shù)的輔助業(yè)擴(kuò)報(bào)裝支持系統(tǒng)，文章從任務(wù)需求、系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)來源、GIS采集系統(tǒng)、決策機(jī)制幾方面分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用效果進(jìn)行了闡述。

GIS采集系統(tǒng)；業(yè)擴(kuò)報(bào)裝；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

業(yè)擴(kuò)報(bào)裝是供電企業(yè)營(yíng)銷工作中的重要組成部分，是增供擴(kuò)銷、優(yōu)化服務(wù)的主要途徑。然而以往業(yè)擴(kuò)報(bào)裝牽涉部門單位多，申請(qǐng)和審批手續(xù)繁瑣，業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，工作效率低，并因此影響企業(yè)的形象[1]。雖然供電企業(yè)管理信息系統(tǒng)（management information systems，MIS）已得到廣泛應(yīng)用，但基于辦公自動(dòng)化的MIS無法解決電力系統(tǒng)空間位置分布問題。在業(yè)擴(kuò)報(bào)裝流程中，現(xiàn)場(chǎng)勘查和調(diào)度是影響工作效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅時(shí)間長(zhǎng)、成本高，而且方案制定依賴于業(yè)務(wù)人員的經(jīng)驗(yàn)[2]。地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）將與地理位置相關(guān)的變電站、線路、負(fù)荷等信息存入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)人員在接到業(yè)擴(kuò)申請(qǐng)就能夠通過電子地圖了解客戶周邊的電力設(shè)施分布情況，去現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)前就能初步擬定供電方案，減少了現(xiàn)場(chǎng)勘查次數(shù)和成本，提高了方案制定的精細(xì)化程度和工作效率，所以GIS與MIS結(jié)合可以為業(yè)擴(kuò)報(bào)裝提供強(qiáng)大的輔助支持功能，實(shí)現(xiàn)增供擴(kuò)銷、優(yōu)質(zhì)服務(wù)的目標(biāo)。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 任務(wù)需求

根據(jù)《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》規(guī)定，業(yè)擴(kuò)報(bào)裝的主要流程包括業(yè)務(wù)受理、供電方案制定與審批、工程設(shè)計(jì)與施工、竣工驗(yàn)收、裝表接電等?；谏鲜隽鞒绦枰紤]以下任務(wù)需求。對(duì)于用戶來說，可以在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)報(bào)裝申請(qǐng)、用電變更申請(qǐng)，查詢業(yè)務(wù)流程、電量電費(fèi)等信息，以及通過GIS功能實(shí)現(xiàn)地圖基本操作與綜合查詢等。在功能需求方面，供電部門獲得用戶申請(qǐng)后，要對(duì)用戶資料進(jìn)行審查，然后制定供電方案。GIS輔助業(yè)擴(kuò)報(bào)裝系統(tǒng)將為工作人員快速制定方案提供幫助，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、線路走向、變電站及周邊環(huán)境等情況，提供直接而有效的信息，再利用空間分析和輔助決策系統(tǒng)提供優(yōu)化的方案。當(dāng)現(xiàn)有系統(tǒng)內(nèi)缺少必要的信息，或者制定方案后要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)，這時(shí)工作人員攜帶移動(dòng)式GIS采集器，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量獲取必要的數(shù)據(jù)，并上傳系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備用電檔案管理、用戶權(quán)限管理等功能。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用多層架構(gòu)，利用組件技術(shù)將界面控制、業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)映射相分離，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部松耦合，具有適應(yīng)業(yè)務(wù)變化的靈活性和服務(wù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)韌性。系統(tǒng)架構(gòu)總體上分為展現(xiàn)層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。展現(xiàn)層通過Web和移動(dòng)平臺(tái)來表現(xiàn)，并采用服務(wù)器C/S模式和客戶端B/S架構(gòu)。服務(wù)層以GIS空間信息服務(wù)為核心，貫通營(yíng)銷服務(wù)層和配電服務(wù)層。數(shù)據(jù)層基于空間數(shù)據(jù)模型和電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?，建立各種類型的數(shù)據(jù)庫，如圖1所示。

圖1 業(yè)擴(kuò)報(bào)裝輔助支持系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 數(shù)據(jù)來源

系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源如圖2所示。主要來源于營(yíng)銷系統(tǒng)和業(yè)擴(kuò)報(bào)裝輔助支持系統(tǒng)自身，而地理數(shù)據(jù)一部分源于現(xiàn)有平臺(tái)，另一部分新數(shù)據(jù)源于GIS采集系統(tǒng)。公共數(shù)據(jù)主要存放于各專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，部分與GIS關(guān)系密切的存放于GIS平臺(tái)中。地理數(shù)據(jù)和含拓?fù)涞碾娋W(wǎng)信息存放在GIS平臺(tái)內(nèi)，有利于集中統(tǒng)一管理，減輕數(shù)據(jù)同步所引起的系統(tǒng)復(fù)雜性增加問題。分布于各專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，可能在結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上存在較大差異，但通過數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)和信息編碼的統(tǒng)一可以實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的信息共享與集成。

1.4 GIS采集系統(tǒng)

業(yè)擴(kuò)報(bào)裝與位置相關(guān)的數(shù)據(jù)是電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)，即在GIS平臺(tái)中用來描述電網(wǎng)中設(shè)備、設(shè)施、網(wǎng)點(diǎn)等圖形及其屬性的數(shù)據(jù)[3]。與業(yè)擴(kuò)報(bào)裝關(guān)系密切的電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)有配電、用電、通信和公共設(shè)施方面的數(shù)據(jù)，例如變電站、線路、桿塔、井、用戶站等。這些數(shù)據(jù)涉及坐標(biāo)、高程、特征照片等位置形狀數(shù)據(jù)，以及地點(diǎn)、名稱、電壓等級(jí)、性質(zhì)、狀態(tài)等屬性數(shù)據(jù)。以桿塔為例，數(shù)據(jù)處理流程為：外業(yè)數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)文件統(tǒng)一編碼→坐標(biāo)轉(zhuǎn)換→桿塔中心坐標(biāo)計(jì)算→匹配性檢查→數(shù)據(jù)入庫。外業(yè)數(shù)據(jù)采集主要有GPS測(cè)量法、全站儀測(cè)量方法、航攝法、激光掃描法等，其中全站儀法只適于小范圍測(cè)量，GPS測(cè)量法應(yīng)用更廣泛。GPS測(cè)量分車載移動(dòng)測(cè)量和手持GPS定位儀兩種。本系統(tǒng)采用手持GPS定位儀采集數(shù)據(jù)。

1.5 業(yè)擴(kuò)報(bào)裝輔助支持系統(tǒng)的決策機(jī)制

在接到用戶申請(qǐng)并通過審查后，就要依據(jù)用戶需求和已有的知識(shí)初擬供電方案，這個(gè)過程涉及供電方案的決策，主要內(nèi)容包括報(bào)裝容量的確定和報(bào)裝路徑的優(yōu)化。

報(bào)裝容量是指用戶所在供電區(qū)域所能支持的最大用電容量。當(dāng)該容量低于附近現(xiàn)有配變?nèi)萘浚磁渥內(nèi)杂惺Ｓ嗳萘拷蛹{用戶負(fù)荷需求時(shí)，將用戶容量類型歸為低壓用戶，可從變壓器輸出端或輸出干線上接線。當(dāng)報(bào)裝容量超出配變?nèi)萘糠秶?，但沒有超過線路容量時(shí)，可將用戶容量類型歸為專變用戶，可在主干線上引線安裝專用配電變壓器。當(dāng)報(bào)裝容量超出線路容量時(shí)，可將用戶容量類型歸為專線用戶，從電源變電站新增出線間隔。在系統(tǒng)用戶交互界面上輸入報(bào)裝容量，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)定的報(bào)裝容量規(guī)則自動(dòng)確定用戶供電方案的電壓等級(jí)。

圖2 業(yè)擴(kuò)報(bào)裝輔助支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源

報(bào)裝路徑優(yōu)化是指根據(jù)預(yù)定規(guī)則，系統(tǒng)選擇建設(shè)費(fèi)用最小的路徑。影響報(bào)裝路徑的因素包括走廊條件、跨越條件、變壓器負(fù)荷條件和架空條件等[4]。走廊條件是指滿足布線要求的路段，如道路、街巷等。跨越條件是指連接走廊的條件，如走廊之間存在影響跨越的高大建筑物，則不滿足跨越條件。變壓器負(fù)荷條件是在滿足“N-1”準(zhǔn)則前提下，變壓器允許的負(fù)荷率，例如2臺(tái)變壓器最大負(fù)荷率不超過65%，3臺(tái)變壓器最大負(fù)荷率不超過87%，4臺(tái)變壓器最大負(fù)荷率不超過100%。架空條件是能夠采用架空線路的條件。令 Ck為報(bào)裝線路的建設(shè)費(fèi)用，lk為段線路的長(zhǎng)度，Dk為段線路的線徑，則有

報(bào)裝路徑的優(yōu)化[5]可歸結(jié)為

式中，Rk為k段線路的網(wǎng)損，I(lk)、Imax(lk)為k段線路的電流與最大允許電流，Us為供電負(fù)荷點(diǎn)s的電壓，Umax、Umin為節(jié)點(diǎn)電壓的上、下限。

求解眾多約束條件的路徑尋優(yōu)問題可采用現(xiàn)代啟發(fā)式算法，如禁忌搜索算法、模擬退火算法、蟻群優(yōu)化算法、遺傳算法等。圖3為遺傳算法的路徑尋優(yōu)搜索流程。

圖3 路徑優(yōu)化遺傳算法的搜索流程

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

2.1 開發(fā)環(huán)境

開發(fā)PC操作系統(tǒng)為64位Windows 7，服務(wù)器操作系統(tǒng)為 Windows 2012 Server。GIS開發(fā)采用ArcEngine 9.3組件，空間數(shù)據(jù)庫采用 ArcSDE10.1引擎，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2012。編程語言為C#。手持GIS終端采用Android SDK工具包進(jìn)行開發(fā)。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)

以GIS采集器功能實(shí)現(xiàn)為例。GIS采集器大都采用嵌入式系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用Android 4.4，其好處是基于成熟的操作系統(tǒng)不必將主要精力集中在底層硬件資源的管理上，而更多的關(guān)注業(yè)務(wù)流程等實(shí)際應(yīng)用功能。針對(duì)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝GIS數(shù)據(jù)采集的需要，主要滿足圖形及屬性的采集與編輯、地圖縮放瀏覽、圖層管理、綜合查詢、用戶管理、文件管理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)同步、通信管理等功能。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用

通過測(cè)試和實(shí)踐應(yīng)用，與傳統(tǒng)工作方式相比，基于GIS采集技術(shù)的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝輔助支持系統(tǒng)可以快速確定最優(yōu)供電方案，提高業(yè)擴(kuò)報(bào)裝工作效率30%以上，同時(shí)打破了營(yíng)銷與運(yùn)檢業(yè)務(wù)之間的信息壁壘，促進(jìn)了兩者之間的協(xié)同，對(duì)電力企業(yè)管理能力的提升發(fā)揮了積極的作用。

3 結(jié)論

為解決以往業(yè)擴(kuò)報(bào)裝效率低、成本高的不足，基于GIS采集技術(shù)的輔助業(yè)擴(kuò)報(bào)裝支持系統(tǒng)充分利用電網(wǎng)GIS平臺(tái)和營(yíng)配一體化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合業(yè)擴(kuò)報(bào)裝工作的特點(diǎn)開發(fā)設(shè)計(jì)，對(duì)于滿足供電企業(yè)營(yíng)銷管理和業(yè)務(wù)發(fā)展工作的需要具有重要價(jià)值。隨著系統(tǒng)的應(yīng)用和不斷完善，必將對(duì)供電企業(yè)增供擴(kuò)銷、提高效益發(fā)揮更大的作用。

[1]劉慧,高曉晶.業(yè)擴(kuò)報(bào)裝“e網(wǎng)通”管控系統(tǒng)的應(yīng)用與探索[J].湖北電力,2014,38(8): 67-70.

[2]金良峰,劉洪波,趙國(guó)波.基于GIS的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝方案輔助制定工具的開發(fā)及應(yīng)用[J].電力需求側(cè)管理,2015,17(4): 52-54,57.

[3]張京奎,李曉莉,高飛,等.電網(wǎng)GIS建設(shè)野外數(shù)據(jù)采集及處理應(yīng)用程序開發(fā)[J].測(cè)繪與空間地理信息,2014,37(4): 43-46.

[4]盧明珠,王熙照,霍建兵.業(yè)擴(kuò)報(bào)裝空間輔助決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2006,30(17): 84-88.

[5]劉路明.配電網(wǎng)報(bào)裝系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].保定:華北電力大學(xué),2005.

The Support System of the Auxiliary Business Expansion and Installation based on GIS Acquisition Technology

Ran Yi
(Xinjiang Electric Power Research Institute of State Grid Electric Power Company,Urumqi 830000)

Traditional business expanding system resource-intensive,low efficiency problems,development and design based on GIS acquisition technology auxiliary business expanding support systems,this paper from the task requirements,system architecture,data sources,GIS acquisition system,decision-making mechanism analysis of several aspects of the system design,and implementation and application effect of the system are described.

GIS acquisition system; business expansion; design; application

冉 懿（1988-），男，重慶長(zhǎng)壽人，本科，助理工程師，技師，主要從事采集運(yùn)維工作。