基于GIS的通信管網管理系統架構設計研究

王春光

摘 要：該文以基于GIS的通信管網監控管理系統設計為研究對象，分析了設計方案及原則，給出了系統結構的設計思路和方法，探討了監控管理的模塊設計，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：GIS 通信 管網 監控管理系統

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-02

隨著通信行業的日益發展，通信業務的不斷擴大，通信管網設施中的管道、人井、氣嘴等設備的數量規模也日益增加，設備型號和管網資源的拓撲結構呈現出多樣性和復雜性，這使得通信部門對管網資源的管理和監控的難度增加。然而，隨著經濟的發展和時代的進步，用戶對服務質量的要求越來越高，通信企業也面臨著如何減少設備故障，提高服務質量，提高企業經濟效率的挑戰。因此，加強和提高通信管網資源的管理監控自動化水平是通信部門迫切需要解決的問題。通信管網資源設施的分布和地理位置密切相關，可以采用地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術作為通信企業的管理監控平臺，利用地理空間拓撲將分布范圍廣泛的管線設施和地理位置有機地結合，通過采集管網資源的實時信息對整個系統進行監控，提高系統的自動化水平和服務質量。

1 設計方案及原則

1.1 系統設計方案

地理信息系統是對地理環境中的有關問題進行分析和研究的手段，它是一種采集、處理、傳輸、存儲、管理、查詢檢索、分析、表達和應用地理信息的計算機系統。利用計算機建立地理數據庫，將地理環境中的各種要素，包括它們的地理分布狀況和所具有的屬性數據，進行數字存儲，建立有效的數據管理系統，通過對各個要素的綜合分析，方便快速地獲取信息，滿足應用和研究的需要，并用圖形和數字的方式來表現結果。

通信管網資源與地理空間位置有著密切的關系，本系統充分利用GIS的特點，通過Visual Basic6.0高級語言嵌入 TopMapActiveX組件進行二次開發，設計了地理位置信息與管網資源數據有機融合的監控管理綜合系統。Visual Basic能夠提供創建圖形用戶界面（GUI）的方法，可以方便快捷地調用外部控件，具有功能強大的數據庫訪問特性；TopMap ActiveX地理信息系統開發組件具有完善的地圖操作功能。利用成熟的技術和可靠的數據采集硬件設備，以 Windows 2000/NT為網絡操作系統，使用MicroSoft的SQL Server2000作為后臺數據庫系統，利用 ADO技術實現數據庫訪問，能夠滿足系統的時實性和可靠性。

1.2 系統設計原則

（1）規范性。在系統設計中制定資源分類、編碼等一系列方案，同時把通信行業標準考慮到方案之中，做到系統規范化。（2）科學性。編碼時采用區段碼和從屬編碼結構，利于計算機的直接存貯和數據庫的管理，便于系統數據的快速檢索和更新。（3）擴展性。建立一個開放的系統，留有充分的擴充空間，以便對系統擴充或移植。（4）實時性。能進行動態數據的管理，并保持數據的一致性和實時性要求。（5）安全性。對用戶權限進行分級管理。

2 系統結構

2.1 系統功能結構

管網資源監控管理系統是對通信站轄區內的通信管網資源（如管道、人井等）進行計算機管理和監控，包括管網資源數據錄入、查詢、修改、統計分析、打印輸出、地理圖形顯示、監控數據采集和故障報警顯示等功能。系統的功能結構如圖1所示。

2.2 系統網絡結構

整個系統主要由GIS工作站、GIS服務器、數據服務器和多通道通信服務器組成，采用客戶/服務器結構，各通信站點通過原有的內部 10/100 m網絡訪問。其中：GIS工作站負責本地管網數據的維護管理和監控；多通道數據服務器完成對管網監測數據的采集與通信；GIS 服務器實現對地理屬性數據的存儲；數據服務器用來存儲管網資源數據信息。系統的網絡結構如圖2所示。

3 監控管理模塊設計

3.1 資源數據管理

管網資源數據管理包括管網數據（地理信息數據和線路資源數據）錄入、數據查詢、數據統計和打印輸出等模塊。

（1）管網數據錄入

管網數據錄入模塊用于對基礎地理信息和線路資源信息進行錄入、修改、刪除、存儲。數據庫服務器完成基礎圖形與數據存儲處理等功能；系統管理員有權修改用戶權限、增刪用戶賬號。

（2）數據查詢/統計

系統根據工作人員的需求對基礎地理信息和通信網絡信息進行查詢；按照給定的統計條件對各通信站的分布位置及覆蓋區域、管道分布、纜線、人井等線路信息進行統計分析。

（3）打印輸出

將GIS中的數據經過分析、轉換處理，以直觀的圖表形式輸出。

3.2 監控數據采集

監控數據采集模塊通過傳感器完成對管網資源狀態數據（壓力、溫度、水位等模擬量）時實采集與通信，實時監測主要監控點的模擬量是否越限，監控數據判別流程如圖3所示。

各通信站點通過監測設備從監測現場采樣數據，上報數據經過預處理后輸入到系統中，通過與監控標準庫的數據進行對比分析來判斷管網資源是否發生故障。如果檢測判斷發生管線受損、模擬量越限時發出報警信息，并對故障位置進行準確定位。如果檢測判斷沒有發生故障，系統不報警，同時繼續監測現場數據。

3.3 地理圖形/監控報警顯示

借助可視化技術，通過圖形及其圖形變換、聲音傳遞消息等手段，可以實現更為人性化的人機交互。系統的顯示包括地理圖形顯示和監控報警顯示兩部分。

地理圖形顯示是建立在對該系統內所有的管網資源實體分類的基礎上，一類實體建立一個圖層，整個系統是由所有實體相對應的圖層疊加而成的。地理圖形顯示用于電子底圖和線路資源符號的顯示，具有漫游、無極縮放、分層顯示等功能。監控報警顯示將實時監控數據和地理圖形相結合，在地理圖形界面上實時監控網管設備的運行情況。當發生故障時，在GIS 圖形界面上用特殊顏色進行標記，對管網設備故障準確定位顯示，并進行聲光報警，通知維護人員及時搶修。

4 結語

管網資源監測管理系統充分利用 GIS 平臺，將分布范圍廣泛的管網設施和地理位置有機地結合，不僅提高了企業的管理水平，而且提升了企業的服務能力。因此，該系統研究具有現實意義和廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 劉春，姚連璧.車載導航電子地圖中道路數據的空間邏輯描述[J].同濟大學學報，2008，30（3）：346-351.

[2] 鄭江南.通信GIS的設計與實現[J].浙江大學碩士學位論文，2009（2）.

[3] 嚴寒冰，劉迎春.基于GIS的城市道路網最短路徑算法探討[J].計算機學報，2010，23（2）：210-215.

[4] 吳信才.地理信息系統原理與方法[J].北京：電子工業出版社，2006：1-67，91-112

[5] 彭程，何紅波.GIS在鐵路通信線路管理中的應用[J].地礦測繪，2006，18（1）：32-34.

[6] 白樹仁，周炎濤，王書亮，等.GIS在通信管理中的應用[J].計算技術與自動化，2007（12）：114-118.