燃氣行業管網圖檔管理系統的研究與實現

陳丹丹，王 忠

（四川大學 電氣信息學院，四川 成都 610065）

0 引 言

電子圖檔管理是產品數據管理的基本功能，也是企業實施CIMS工程的主要功能單元之一。對于各類大中型設計院及企業來說，工程圖檔是寶貴的資產，是值得長期保存的資料。由于圖檔的數量龐大、種類繁多，不僅需要較大和較好的場所來儲存大量的圖檔資料，還需要人工進行維護管理。傳統的圖檔管理方法，在管理過程中經常出現圖紙與實際不符或缺失，圖紙數據丟失、不全，新，舊版本數據混淆等現象。傳統管理方法不僅不能滿足數據信息的存儲使用，還給圖檔管理增加了許多工作量。隨著網絡技術的發展，采用瀏覽器／服務器（B／S）架構模式、基于Web的圖檔管理系統引起了業界的廣泛關注。在對圖檔管理系統的操作系統平臺選擇、開發環境設計、后臺數據庫設計、架構選擇、實現B／S架構的技術和圖檔管理系統的程序設計方面進行深入研究的基礎上，設計出一套B／S架構模式的圖檔信息管理系統。

1 行業問題研究

城市燃氣管線是一個縱橫交錯的巨大的能源輸入網絡，是城市賴以生存和發展的物質基礎，是維持城市正常運轉的“生命線”。然而，燃氣管網具有復雜的空間和非空間屬性，燃氣管網圖紙和附屬設備繁多，大大增加了管網資源管理的復雜度和工作難度。此外，不少燃氣管網資源的管理單位還面臨陳舊的工程管線圖紙。由于缺乏電子圖檔，紙質圖檔的查詢、更新都極不方便，附屬屬性的管理也跟不上新的應用發展需要，導致燃氣管線數據難以綜合利用，在一定程度上影響了燃氣輸配、調度、管控等工作。

通過對大量燃氣公司的調查研究，發現燃氣運營管理部門在燃氣管網運營、管理方面，存在如下突出問題：

（1）管網圖檔管理水平與行業標準要求存在一定差距。隨著 《城鎮燃氣管網搶修和維護技術規程》、 《城鎮燃氣管理條例》等相關行業規范和標準的出臺與實施，業界對城市燃氣運營及施工管理的電子化、信息化的要求越來越高。然而不少燃氣運營管理單位仍采用原始的紙質化的圖檔管理模式，與行業最新標準的要求存在較大差距。

（2）陳舊的圖檔資料與實際情況不符導致施工事故時有發生。部分燃氣管網在二、三十年前建設、施工和投運，這部分管網工程檔案手工繪圖精確度差、圖紙陳舊破損、市政施工導致參考地標發生變化等情況突出。由于圖檔質量問題導致的燃氣施工事故時有發生，嚴重影響了燃氣輸配管理單位的安全生產工作。

（3）傳統紙質圖檔的種種弊端影響運營單位的生產管理成效。早期的管網施工圖紙大部分都是紙質文檔，紙質文檔存在反復涂改致使信息難以辨認、查閱不便、無法按照關鍵信息進行檢索等諸多弊端，造成圖檔管理部門常常不能準確而有效地為施工單位、上級主管部門、同級業務部門提供管線資料，甚至影響燃氣管網工程的實施。

（4）缺乏信息化支撐手段嚴重制約著運營部門的圖檔管理的工作效率。近年來，隨著城市建設的步伐加快，舊城區拆遷改造、輕軌、地鐵、交通干道建設等市政工程劇增。這都要求燃氣運營管理部門提供大量原有的城市燃氣管網圖紙和接收成批的新燃氣工程竣工圖檔。缺乏信息化的圖檔管理支撐手段嚴重影響對管網圖檔的精確提供和新建工程的快速接收，制約了燃氣管網運營管理部門的工作效率。

2 應用需求研究分析［1－2］

由于燃氣管網運營、管理方面存在以上問題，目前仍采用傳統紙質圖檔管理的燃氣公司，都迫切需要建設一套信息化的圖檔管理平臺，實現圖檔資料的維護、上傳、下載，滿足圖檔信息的智能檢索需求，并提供多維度的綜合數據分析，進而提升燃氣管網管理部門的工作效率，提高對燃氣管網數據需求單位的服務水平，從而提高燃氣公司的市場競爭能力。

研究發現，燃氣管網管理部門在圖檔管理方面的迫切需求包括：

（1）建立數字化的圖檔管理信息管理平臺。由于國家城鎮化進程的快速推進，城市燃氣管網實施工程日趨增多，舊網改造工程要求燃氣管網運營管理單位能夠快速、準確地提供特定區域、特定線路或滿足特定規則的施工圖檔資料。同時，新建工程的批量竣工需要管理部門快速接收、歸檔燃氣工程圖紙及相關資料，加之行業信息化建設的大勢所趨，都促使各燃氣管網運營管理單位建設一套信息化的圖檔管理支撐平臺，以全新的數字化圖檔管理方式替代原有傳統的純紙質的圖檔管理方式。

（2）滿足圖檔信息的智能查詢、檢索需求。燃氣管網管理部門常常需要為管網信息使用單位批量提供符合特定要求的圖檔資料，例如：提供特定區域、特定街道、某個施工單位、特定施工年限、特定歸檔類型的燃氣管網圖檔信息。傳統的紙質圖檔管理方式很難快速而精確地滿足上述要求，建設信息化的圖檔管理支撐系統即能有效滿足類似的智能的圖檔信息查詢、檢索需求。

（3）支持多維度的信息統計分析要求。燃氣公司各部門常常需要從不同的維度去研究和分析網管網圖檔數據，例如：管線長度、管件種類及數量，各施工單位施工的管線長度、工程數量、運行狀況等，各類管線的總長度、工程數量、施工單位施工質量分布情況，各類管線的建設年限、故障發生率、管網運行狀況等。燃氣管網圖檔管理系統的建設，能有效的支撐管網信息的多維統計分析需求。

（4）及時排查管網安全隱患促進安全生產。通過圖檔管理系統的建設與實施，能有效的發現現存的燃氣管網圖檔資料中存在的資料缺失、繪圖錯誤、圖紙與現實情況不符、管線廢棄等問題，梳理出這些問題，有利于燃氣公司及時組織工程隊開展探管、排查、糾錯、核實等工作，降低工程施工的安全隱患，促進燃氣公司安全生產工作。

（5）進一步提升燃氣管網部門的運營管理工作效率。圖檔管理系統建成之后，大量的信息維護、查閱、檢索和統計分析工作，通過圖檔管理系統提供的軟件功能，即可輕松完成，從而提高燃氣管線管理部門的工作效率和服務水平。

3 圖檔管理系統的實現［3］

3.1 系統架構設計［4－6］

燃氣管網圖檔管理系統，采用業界主流的分層體系架構，在邏輯上劃分為數據持久化層、業務邏輯層和數據展示層3個層次。數據持久化層包括對數據庫操作訪問的封裝和圖檔文件管理的封裝，并對業務邏輯層提供操作接口；業務邏輯層封裝所有的系統功能組件、包和對象，調用數據持久化接口實現對數據庫的訪問和對文件的上傳、下載；界面交互層，是軟件用戶操作系統的Web 界面，還包括JavaScript、AJAX 等客戶端交互功能。

根據對燃氣行業城市燃氣管網運營管理客戶需求的研究分析，結合業界信息化系統建設的主流技術及解決方案，設計圖檔管理系統的體系架構如圖1所示。

圖1 圖檔管理系統體系架構

圖檔管理系統，包括用戶交互界面、工程信息管理、工圖檔信息查詢、數據庫訪問封裝、文檔管理封裝、系統管理等功能模塊。

程信息管理，實現對工程基本信息的錄入、修改功能，同時提供竣工圖、設計圖掃描件的上傳、下載功能。

圖檔信息查詢，實現對燃氣工程信息的查詢，工程管線圖的查詢、關鍵信息智能檢索、信息統計、綜合分析等功能。

系統管理，實現系統輔助功能的集中管理，包括用戶的集中分配、維護、密碼修改、密碼重置，系統權限的集中分配、統一鑒權，系統重要操作日志的自動記錄和集中查閱，系統運行基礎數據字典的統一管理等功能。

數據庫訪問封裝，實現對系統數據庫操作封裝，包括數據的基本插入、修改、刪除、查詢等基本操作的原子化封裝。

文檔管理封裝，實現對掃描件文檔的上傳、下載、圖檔在線閱覽等功能的封裝。

3.2 數據庫設計［7－8］

城市燃氣管網圖檔管理系統主要涉及工程基礎信息、竣工圖信息、設計圖信息、工程建設單位、圖紙類型、歸檔人、資料錄入人等核心數據；此外，還有系統管理相關用戶、權限、日志等輔助信息。通過深入分析數據關聯關系，結合管網運營管理單位的實際應用需求，建立的業務數據模型如圖2所示。

3.3 應用軟件研發［9－10］

燃氣管網圖檔管理系統，采用經典B／S 開發語言PHP5.3.8進行開發，整個系統的服務端基于非常流行的Yii框架進行架構。Yii是一個基于組件、用于開發大型Web應用的高性能PHP 框架，幾乎擁有了所有的特性，包括MVC、DAO／ActiveRecord、I18N／L10N、caching、基于JQuery的AJAX支持、用戶認證和基于角色的訪問控制、腳手架、輸入驗證、部件、事件、主題化以及Web服務等。

在圖檔管理系統的研發過程中，工程施工單位原本是用普通的下拉框方式實現，讓用戶進行選擇。然而燃氣工程的施工單位多達500多個，普通的下拉框選擇起來極其麻煩，并且操作效率極低。

因此，借鑒字符串全文檢索算法的思路，采用類似搜索引擎的分詞技術，建立漢字與韻母映射分詞庫，自行設計了高效分詞檢索算法，最終實現：通過輸入施工單位名稱漢字的首字母，能夠非常迅速而準確地檢索到相應的施工單位名稱，并且自動定位到輸入框中。例如：工程施工單位是“成都市煤氣公司工程處十分隊”，只需要在輸入框中輸入“cdsmqgsgccsfd”即可精確定位且自動選擇。

燃氣管網圖檔管理系統用戶大部分不是計算機及相關專業的人員，因而系統在整體架構格和界面設計方面，采用運行穩定、高效，操作簡便、易用的設計及開發原則。

燃氣管網圖檔信息管理界面如圖3所示。

圖2 業務數據模型

圖3 燃氣管網圖檔信息管理界面

燃氣管網圖檔信息查詢、檢索界面如圖4所示。

圖4 燃氣管網圖檔信息查詢、檢索界面

3.4 系統部署實施

燃氣管網圖檔管理系統，開發語言采用PHP5.3.5 版本，數據庫服務器選用業界主流的企業級數據庫產品MySQL5.0版本，WebService采用ApacheTomcat7.0版本。

燃氣管網圖檔管理系統，在邏輯上需要部署3臺服務器：Web應用服務器、數據庫服務器、文檔服務器。Web應用服務器部署ApacheTomcat7.0，對外提供WebService服務，響應客戶端用戶的系統操作請求；數據庫服務器部署數據庫產品MySQL5.0，存儲系統運行的所有系統數據；文檔數據庫，專門用于存儲各類工程圖檔、圖紙及相關資料等附件文檔。在實際應用部署中，客戶可以根據自身設備的性能、圖檔及資料的容量，靈活部署應用到硬件服務器上。

燃氣管網圖檔管理系統的系統部署網絡拓撲圖如圖5所示。

圖5 燃氣管網圖檔管理系統部署網絡拓撲圖

4 結束語

在本文研究的課題范圍內，沿用本文闡述的技術解決方案，采用文中描述的系統體系架構、數據庫設計思路和應用軟件開發技術，能夠成功開發出燃氣管網圖檔管理系統，并成功應用于燃氣公司管網運營管理部門，有效的解決了行業客戶在燃氣生產、運營管理過程中的實際問題，提高其工作效率和管理水平，節約了管理勞動力和管理成本。總體來說，這是一次比較成功的研發，新的圖檔管理系統基本能滿足客戶的要求，并且性能穩定、良好。

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