GIS輸電線路管理系統的研究和應用

湯振鵬 劉孫俊

【摘要】 GIS系統（Geographic information system）利用了計算機存儲系統，對地域資源信息進行存儲管理。本文設計了江門市風力區劃分部圖軟件，利用了GIS技術，實現了對區域內各觀測站點、傳輸線路、不同高度標塔、不同時期的最大風速圖的計算和統計，病進行了可視化的展現，滿足了設計輸送電力的路線的設計需求，并能夠很好的減少成本。

【關鍵詞】 地理信息系統 三維地理信息系統 輸電線路管理 研究和應用

在電力工程建設的過程以及建成后的安全保障等，風力會產生很大的影響。隨著天氣氣象的不斷改變，輸電線路暴露在外界，所受到的載荷也不斷的發生變化，大風、覆冰都會破壞輸電線路的外載荷。對于特高壓多數超的輸送電路來說，其輸送距離長，風場變化復雜，地形多變，風力變化格外的大。在此過程中，可以說風速設計標準在很大程度上決定了線路抗風的能力，在設計輸電線路的過程中，最終要的就是設計輸電線路的風俗。本文針對傳統設計中的成本高、標準低等問題，結合輸電線路的地形，結合數值模型等多種資料，展開了風速特征和風力分布等方面的研究，建立起了準確、完整的風力分布圖，提升了輸電線路的安全性。

一、GIS輸電管理系統

1.1 GIS 技術

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是利用計算機技術顯示和存儲整個地球或部分區域的環境與資源信息。GIS 反映人們賴以生存的現實世界（資源或環境）的現勢與變遷的各類空間數據及描述這些空間數據特征的屬性。GIS 是在計算機軟件和硬件的支持下，以一定的格式輸入、存貯、檢索、顯示和綜合分析應用的技術系統。它是一種特殊的空間信息系統，它以采集、存儲、管理、處理、分析和描述部分或整個地球表面（包括大氣層）與空間和地理分布有關的數據空間信息系統。地理信息系統作為新興的技術體系支持空間定位信息數字化獲取，管理和應用。隨著計算機技術、空間技術和現代信息基礎設施的飛速發展，它在經濟信息化進程中的重要性日益顯著。特別是隨著“數字地球”概念的提出，人們對 GIS 的重要性有了更為深入地了解。自 20世紀 90 年以來，地理信息系統在全球獲得了空前迅速的發展，被廣泛應用于各個領域，產生了巨大的經濟和社會效益。

1.2輸電線路信息化

總體來講，電力系統分為發電、變電、輸電、配電，輸電線路（Power Transmission Line，簡稱 PLT）。負責實現發電、變電、配電之間的能量傳導是電力系統的重要組成部分。輸電線路的信息多樣且復雜，單純使用人工管理既缺經濟性也缺乏安全性。隨著計算機技術的飛速發展，對于輸電線路網絡管理的自動化與信息化成為電路運行管理人員和相關科研人員關注的焦點。多年來，電力工作者基于電子計算機設計并開發出一些輸電線路信息管理系統，并成功的提高了輸電線路規劃、設計、施工、運維的經濟性與安全性及輸電線路生產的效率。近年來，電網點樣等級的不斷提高、規模的不斷擴大，以及電網的商業化運營都給輸電線路網絡的管理提出了一定的要求和挑戰。同時，隨著輸電線路數據采集手段的豐富、通訊方式的不斷完備，輸電線路的信息量也迅速增加。這就使得輸電線路信息管理系統本身也需要不斷完善，這成為當代電網信息化過程中重要的研究方向。

1.3 GIS輸電管理系統

GIS輸電管理系統將新興的三維地理信息系統技術引入書店線路信息管理系統，從而形成了一個適應時代的輸電線路信息管理系統。此系統將虛擬技術和可視化技術進行了完美的融合，實現了輸電系統的瀏覽、管理、查詢、顯示燈功能，能夠實現對于輸電線路信息的綜合存儲和管理，為決策提供理論的支持，具有提升輸電的勞動生產力，降低運營成本等優點。

二、GIS輸電線路管理系統研究

2.1系統總體構建

本文所述的系統所采取的構架是J2EE三層開發體系結構，技術框架選用Spring + Spring。從使用者層面來講，即訪問系統的人來說，采取的是B/S方式接入門戶訪問，無論是何種用戶，系統提供的訪問時一樣的，登入系統后，再分別提供不同的個性化定制的內容和服務。

第一，表示層。此層是客戶終端層，也就是Web瀏覽器。客戶端使用瀏覽器就能夠減少客戶端的保障工作，省去桌面軟件的安裝程序，只要啟動Web瀏覽器就能夠打開并使用系統。

第二，業務邏輯層。此層是可以連接表示層和數據庫之間的紐帶層。這一層不僅能夠支持客戶端對于數據的讀取和存儲于，并且能夠對表示層在業務方面提供支撐的作用。

第三，數據服務層。本層可以為數據庫的訪問提供一個公共的方式，為使用者提供一個直接對Oracle數據庫服務氣的訪問。

2.2系統的技術路線

圖1顯示了風場數據在系統中的生成和發布以及快速顯示的過程。根據所需研究的內容，本系統的重點在于以下的研究：（1）三維地理信息的發布和顯示；（2）電桿和電線的三維模型發布、顯示；（3）實時生成風場格點數據的分布和符號化的表達；（4）風場信息的多功能查詢和表達等技術和方法，對GIS子系統和服務端的功能進行了如下設計。

三、GIS輸電線路管理系統應用

3.1對某地區進行氣象觀測數據的查詢

對某區域現有的觀測站所觀察到的風向和風速相關數據進行整理和統計，并進行展示。查詢的條件包含了觀測站點的站號和查明，以及行政區域的劃分等等。以月或年為統計的周期，以不同的行政區域為劃分的戴維，基于站點所觀測的風場等值線或面等，對數據進行填補。

氣象觀測數據的展示主要以下兩種方式：第一，圖表顯示。能夠實現連續的時間段內對氣象站點提供的風速最大值和平均值進行查詢和統計等的功能，提供數據的文字表格或是柱狀圖、折線統計圖等進行顯示。第二，GIS地圖的數據顯示。利用地圖作為可視化方式進行展示，將某區域在某一時刻的所有站點的極大風速、最大風速的觀察數據進行統計，對各站點的數據進行數字顯示并進行風向標展示，實現某區域各個區縣的風場等值線、面進行展示。

3.2輸電線路數據查詢的展示

對某區域現在所有的書店線路根據實際的電桿、線、塔等所在的經緯度在GIS地圖上予以展示。實現線路定位、地圖縮放等功能進行不同區域、不同路線的定位，實現整條書店線路或者風場分段數據的查詢和顯示。對于展示方面來說，就要對電力線路的近遠景和塔標的三維進行不同的展示，模擬地區的輸電線路分布。

3.3電力標塔風場數據的查詢和顯示

可以說，電力標塔表示了輸電線路支撐的節點。作為區域內風力劃分的最小分析單元，GIS系統對于店里標塔在不同的高度和重現期內的最大風速進行了計算和展現，在不予以特殊說明的情況下，可以進行各標塔10米、15米、30米、50米、70米、100米的極大風速顯示。同樣也能夠根據使用者輸入不同的高度，對輸入的某一高度進行風場數據的實時模擬計算和顯示，從而滿足用戶的實際需求。

可以通過以下兩種方式進行呈現：第一，圖表方式。對某個特定的重現期內，查詢和計算店里線路的不同高度最大風速和極大風速，通過表格的方式予以展示，同事提供此輸電線路中的各標塔之間的最大風速的折線統計圖或者柱狀圖統計圖進行對比展示。第二，GIS地圖數據展示。通過三維地圖的方式對某一特定的重現期內所有標塔的最大風速、風向等進行課時化的展示，并且采取3D模擬場景進行數據還原和展示，從而增強展示的效果。

3.4用戶的管理

用戶管理主要是對系統內部的使用人員的信息和個人資料進行更新和維護，并對用戶的權限進行分配和調整。系統的默認角色有系統管理員、領導和普通用戶等。系統的管理員可以對用戶的權限進行分配以及更行，也可以新增用戶的權限信息。

3.5管理基礎數據

基礎數據管理是對系統基礎數據如輸電線路信息、標塔經緯度、行政區劃信息、氣象站點信息進行動態配置，從而實現數據的維護性。

四 、結論

本文中提到的風力區劃分圖軟件基于GIS技術，實現了江門地區氣象觀測站點、電力線路、最大風速等計算、總結、查詢、顯示等。研發出的系統優化了系統的擴展性、穩定性、精密性、體驗性等方面的問題，可以展現出所測區域內，重現出不同的高度風力分配圖，同樣也能夠依據路線的要求，展現出分辨率較高的最大風速，從而能夠提升路線設計的科學性，降低成本，提升路線的防風能力，保障運營安全性。

參 考 文 獻

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