基于移動GIS的電網規劃線路數據維護系統設計與應用

郭建豪 王凱 王義元 張發駿 王婷婷 雷翔

摘 要：采用傳統測量工具在電網規劃現場勘察時，存在實時性差、用時長等特點，本文在分析電網工程數字化發展現狀基礎上，應用移動GIS技術[1]，為青島市供電局在移動端構建電網規劃線路數據維護系統，有效提升了青島市網架數據資產整合工作效率。用戶在該系統上可實現信息的數據采集、離線存儲、移動查詢和智能反饋，輔助開展35kV及以上電網工程數字化電網及可視化應用研究，實現全市數字化電網工程規劃成果的集中管理和分類展現，為青島市后續的電網路徑規劃提供有效支撐。

關鍵詞：移動GIS;電網規劃;離線存儲

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.032

本文著錄格式：郭建豪，王凱，王義元，等.基于移動GIS的電網規劃線路數據維護系統設計與應用[J].軟件，2021，42（02）：105-107+128

Design and Application of Data Maintenance System for Power Grid Planning Line Based on Mobile GIS

GUO Jianhao1， WANG Kai2， WANG Yiyuan1， ZHANG Fajun1， WANG Tingting2， LEI Xiang2

（1. State Grid Shandong electric power company Qingdao power supply company， Qingdao? Shandong? 266002; 2.Beijing North-star Technology Development Co.，Ltd.， Beijing? 100120 ）

【Abstract】：When using traditional measurement tools to survey the power grid planning site， there are characteristics such as poor real-time performance and long time consumption. Based on the analysis of the current status of the digital development of power grid engineering， this article applies mobile GIS technology[1] to build a mobile terminal for Qingdao Power Supply Bureau. The power grid planning line data maintenance system has effectively improved the efficiency of the integration of data assets on the grid in Qingdao. Users can realize data collection， offline storage， mobile query and intelligent feedback of information on this system to assist in the development of digital power grid and visualization application research of 35kV and above power grid projects， and realize the centralized management and classified display of the city's digital power grid project planning results to provide effective support for Qingdao's subsequent power grid path planning.

【Key words】：Mobile GIS;power grid planning;offline storage

0 引言

移動GIS，是以空間數據庫為基礎，地理應用服務為核心，以移動終端為數據采集和應用工具的地理信息系統。當今，隨著智能互聯網技術的快速發展[2]，移動終端設備在軟硬件方面基本實現了web端的主要功能，而便攜式的優勢使其應用場景和范圍更為廣闊。

針對青島市現有電網GIS平臺僅能在電腦端使用的局限性，便攜式移動GIS可使電網規劃人員在現場快速查看設備地理信息和電力設備拓撲信息，并能實時存儲、編輯、定位、輸出數據，極大提高現場勘察的效率。

本研究通過構建電網規劃線路數據維護系統，將GIS平臺功能與移動端結合，以離線服務為主要設計方式，實現移動端與GIS的交互調用，全面輔助電網規劃和前期人員開展現場勘察，提高前期精益化管理質量。

1總體架構

1.1關鍵問題需求分析

隨著移動GIS技術的廣泛應用[3]，電網系統不斷衍生出新的應用需求，將便攜移動端和GIS平臺結合，利用GIS空間分析工具開展電網野外勘察、輔助現場踏勘等工作，成為現階段最主要的需求。目前，國內電網GIS數據移動采集終端功能局限性大、操作相對單一，暫時無法在電網企業開展有效推廣，而且內外業采集過程較為復雜[4]。本研究利用移動GIS端開展青島35kV以上電網規劃和配網信息維護，形成了離線地圖查詢、配網信息現場錄入、路徑離線導航、移動成果可視化管理四個核心業務需求，需求分析如下：

（1）離線地圖查詢。現場網絡往往信號較弱，難以搜索到，平臺需在離線狀態下，內置基礎地理數據，數字高程模型、行政區劃、道路等信息，為數據查詢提供數據支撐。

（2）電網信息查詢定位。平臺中輸入現狀和規劃電網數據、障礙物數據，交叉跨越等信息，實現線路信息查詢定位，包括空間和屬性查詢。

（3）離線導航。為用戶提供地理位置定位查詢，根據平臺內置離線地圖及地理搜索算法，為現場信息維護提供地理導航。

（4）移動成果可視化管理。為提高精益化管理水平，用戶可查詢青島地區35kV以上不同電壓的規劃成果，實現可視化分類展示，實現信息離線瀏覽。

1.2系統整體框架

相較于傳統的三層結構設計模式[5]，電網規劃線路數據維護系統整體框架設計包括以下七層結構：

（1）數據存儲層：平臺數據按照其數據結構屬性，分為結構化和非結構化數據。其中，前者采用數據庫存儲，后者采用文件方式存儲。

（2）持久層：數據持久層位于實體層和數據庫之間，基于GreenDAO[6]構建，將數據庫存儲從服務層中分離出來，為整個項目提供統一和安全的數據持久機制。

（3）數據實體層：實體層是對數據庫表、視圖等的邏輯映射，在系統中起到數據傳輸，承上啟下的作用。

（4）業務接口層：業務層主要通過本地DAO的形式，將應用服務層的數據進行轉換，并解析為領域對象模塊所需業務數據結構。

（5）數據控制層：負責將前端請求傳遞至后臺應用中，并對數據進行封裝、解析以及安全性加密。

（6）業務層：實現離線地圖查詢、配網信息現場錄入、路徑離線導航和移動成果可視化管理，輔助現場開展電網數據核查。

（7）展現層：用戶與系統交互的界面，該系統界面適配于移動終端，保持界面交互的易用性和友好性，提升用戶體驗。

2 技術路線

本系統采用MVP+Retrofit+RxJava的整體技術框架，底圖數據包括高清衛星影像及導航地圖數據、行政區劃等信息。為提高圖像顯示效率，地圖切片會存儲在內存里，以自定義的大文件或file格式存儲。移動端的采集數據是通過自定義工具、自定義離線數據格式，將采集到的地物經過坐標轉換，以geometry轉換成json的形式存儲到移動端sqlite數據庫中完成采集。再由GIS地圖組件完成展示，并支持離線查詢、離線編輯。

本系統自定義一套kml格式，并兼容通用的kml數據，支持網頁端和移動端互相導入導出離線數據。導航部分采用Android提供的GPS訪問相關API，并配合定位系統返回的坐標實時修正實現地圖導航。系統搭建過程中，采用多級緩存技術通過數據引擎緩存、應用實例緩存、處理結果緩存等方法，減少輸入/輸出操作和重復計算，提高了平臺的工作效率。

3 系統功能設計與實現

3.1系統實現

本系統采用前后端分離的形式進行開發及部署，移動端包含初始離線數據瀏覽，支持在線瀏覽后緩存切片，供下次離線瀏覽，更適應于野外信息采集。

平臺圖層數據包括矢量圖層和影像圖層，具備地理坐標加密和變換、定位等功能。采用ArcGIS Server為GIS應用服務器提供空間數據查詢檢索、空間計算和空間分析等地理信息服務，對電網數據開展數字化電網可視化應用，建立了國網內部統一的工作環境，結合離線地圖查詢、配網信息現場錄入、路徑離線導航、移動成果可視化管理等平臺功能，達到電網工程移動規劃的建設目標。

3.2離線地圖查詢

結合青島市地理位置，收集和整理所在區域內高清衛星影像（L0級-L18級瓦片數據）、市、縣級行政區劃等基礎信息，并進行加密處理;對以上數據進行數學投影，以點、線、面地理要素實現地圖符號化，實現通道信息的分類數據處理;再利用GIS工具發布離線地圖服務，在移動器端實現離線地圖的存儲和查詢等，如圖2所示：

3.3電網信息查詢定位

規劃人員在系統上可進行規劃線路、站址等信息的屬性和空間查詢，協同開展規劃設計工作，輸入關鍵詞可支持查詢相關地物，實時定位，如圖3所示：

3.4離線導航

在離線模式下，預先下載所在區域的地圖導航數據，規劃人員在系統上輸入起終點，支持按照駕車、騎行和步行等方式規劃最短路徑，輔助現場導航。系統可獲取移動端所在位置，在離線網絡環境中完成地理導航，如圖4所示：

3.5規劃成果可視化管理

規劃人員可在移動端離線查看青島地區最新電力規劃成果，分類渲染和準確繪制不同電壓等級電網規劃線路，支持連續縮放查看，信息離線修改等，便于野外開展調查復核工作，提高工程管理的精益化質量，如圖5所示：

4 結論

本文充分利用移動GIS的優勢和特點，搭建了電網規劃線路數據維護系統，并運用離線地圖查詢、配網信息現場錄入、路徑離線導航、規劃成果可視化管理等功能輔助開展青島市35kV以上電網規劃數據管理工作，形成了一套基于移動GIS技術開展工程規劃和管理的新工作模式。現階段實現了Android版本應用的基本功能，為下一步將在后續工程規劃中開展更廣泛的應用。

參考文獻

[1] 于喻.基于移動設備的電力營銷服務系統的設計與實現[D].天津：天津大學，2015.

[2] 張青，陶彩霞，陳翀.移動互聯網數據可視化技術及應用研究[J].電信科學，2014，30（10）：8-14.

[3] 吳斌.試論GIS在城市電網規劃中的作用[J].中國新技術新產品，2013（12）：40.

[4] 張智恒.智能配電網大數據應用技術與前景分析[J].南方農機，2019，50（16）：205.

[5] 任培祥，范光甫，刁富陽，等.移動終端電力三維GIS平臺設計與實現[J].電力勘測設計，2015.

[6] Sunny Kumar Aditya & Vikash K.A.Android SQLite Essentials[M].Packt Publishing Limited，2014.