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电力三维
GIS
综合信息管理平台建设方案
第
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电力三维
GIS
综合信息管理平台建设方案
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1.
项目概述
1.1.
项目背景
经过近十几年的发展，我国各行各业的的信息化建设已到一定的程度，并也取得了一定的成果。信息化
的建设也推
动着地理信息科学的发展，特别是互联网网络技术、通信技术、数据库等技术
的综合应用，正改变而且已经改变了
人们的生活习惯，观念。
地理信息系统（
Geography Information
System
）
，是一种集采集、处理、存贮、管理、分析、和
输出地理空间数据的
计算机综合信息系统，
其核心是用计算机来
表达、
处理、
存贮和分析空间信息，
是
近年来发展迅速的一门信息技术。
目前其技术已经广泛触及到了社会生活的各个角落。电
子地图、
GPS
卫星导航、手机地图、数字地球、数字城市、<
/p>
多人津津乐道的
Google Earth
，这些眼下最时尚的新事物，其核心技术正是
GIS
技术。<
/p>
GIS
的应用已经成为新一轮信
息化建设
的亮点，从而也大大推动了社会的信息化建设，并日益深入到国土、交通、环保、电力、电信、民航、房
产等领域，并融入
IT
，成为
< br>IT
中的一个重要一员，逐步走向社会化与大众化，关键的是，它在政府与企业信
息化应
用中已经起着越来越重要的作用，产生了不可低估的社会效应。
< br>
目前，基于
Web
的
WebGIS
还是
GIS
发展的主流，而三维
GIS
的真实直观感和移动
GIS
的移动便捷性，越来越得到
更多人的喜爱，
也成为业界的研究热点。
随着
GI
S
技术的不断发展，三维
GIS
在整个
电力行业中得到越来越广泛的应用，基于真实场景数据的三维模拟，已
经在电网管理、故
障抢修、安全监控等各个方面显示出非凡的作用。国家测绘局陕西基础地理信息中心凭借优越的
< br>影像、数据条件，利用先进的
GIS
、
< br>RS
以及虚拟现实等技术将数字地面模型、输变电设备模型和各种电力部门专业<
/p>
属性信息有机结合起来，建立电力三维地理信息平台，可实现与基础地理信息数据相结合的
电力专业数据的查询、
更新，电网电路的检修和安全检控，实现大场景内电网的空间表现
和分析、管理功能。平台通过先进的三维可视化
手段，将整个输变电业务和管理全过程纳
入计算机管理，规范输变电业务流程，加强电力部门的协作和管理职能，
提高地理部门输
变电生产、管理能力和决策水平。
2.
总体技术架构
2.1.
系统总体架构页
图
2-1
系
统总体架构图
系统总体设计坚持数据、管理、服务、应用相
分离的架构思想，在保持灵活性和扩展性的前提下，实现基础空间地
理数据的管理和共享
，实现现有资源数据的整合、共享和交换，实现现有系统和服务的整合和综合展现应用，实现
与
CA
认证系统的集成。
系统框架包括空间基础网络层、数据层、服务层、应用层、安全认证层、展现层
6
个层次和空间信息资源安全保障
体系、空间信息资
源管理制度体系。
1
）空间基础信息网络层
空间基础信息网络层包括现有的政务内网和外网、计算机主机及存储设备，是空间基础信息平台的
通信基础，是空
间基础信息数据中心的“脉络”
，把各机构的地
理空间数据库连接成松耦合系统，即在物理上是分散的，而在逻辑
上是一个整体。
2
）数据层
数据层包括公共专题数据库、社会专题数据库、空间基础地理数据库、城市三维仿真模型
库、元数据库、公众电子
地图数据库和统计数据库。空间基础地理数据库，包括遥感影像
数据库、数字高程模型数据库、地形图数据库和三
维仿真模型库，以及元数据库，公众电
子地图数据库。
空间数据管理系统完成对空间基础数据的管
理、维护、更新和同步等功能。它提供了空间数据备份
/
恢复、
数据更
新、数据编辑、数据导入
/
导出
、数据转换、数据质量检查等功能。
3
）服务层
服务层包括空间数据目录服务、空间基础数据服务、空间数据分析服务、空间数据交换服务、元数据服务。服务
层
利用
GIS
平台引擎获取空间数据，
按照
OGC
的
WMS/WFS
标准发布空间数据。用户通过
WebService
方式获取相关
服务。本期主要实现目录服务、元数据服务、遥感影像服务、数字高程
模型服务、地形图服务、矢量地图服务和城
市三维景观服务，并提供数据下载服务。
4
）应用层
应用层是整合服务层所提供的数据服务，建立面向不同主题的综合应用。要建设的三维韶
钢地理信息服务平台，它
是一个面向最终用户的应用系统框架模板，其他专题应用可利用
此应用框架模板快速搭建系统。
5
）安全认证
安全认证主要是确保系统数据的访问安全，与
CA
认证平台
挂接。
6
）展现层
展现层是通过集团内网、互连网，面向集团、企业、公众的宣传门户。
7
）运维支撑系统
提供系统的控制
、管理、监控和维护等后台保障，保证系统稳定运转。主要功能包括用户管理、服务管理、日志管
理、统计分析、系统监控等系统维护与管理功能。
用户管理，
包括用户信息管理、
用户目录管理等，
提供用户与各个数据、
应用服务、
数据交换等子系统
的授权映射，
这些人员包括系统维护管理人员、数据维护管理人员、系统使用人员，就是
用户目录管理。
服务管理，包括服务目录管理、服务状态管
理、服务配置管理等功能。
日志管理，提供对系统访问日志的管理。
< br>统计分析，
提供用户对系统访问量、
访问成功率的统计等
。
系统监控，
监控和报告系统状态，
系统故障检测和恢复。
2.2.
系统网络拓扑
系统网络部署需要充
分考虑灵活性和将来的扩展性，同时要充分利用和共享现有的硬件和网络资源条件，所以一期
数据服务和应用服务可以采用下图
（系统网络拓扑图）
所示
的部署方案，
随着以后数据量和应用服务访问量的增加，
可以平
滑无缝的扩展（扩展后的系统网络拓扑图）
。扩展后，空间数据服务布署在数据服务器，
运维支撑布署在管
理平台服务器上，业务系统布署在服务层的应用服务器上。多台应用服
务器组成集群，通过以太网
LAN
与附载均衡
< br>服务器和数据服务器相连，
应用服务器的数量和硬件配置可以根据实际的数据和访
问量来确定，
但数量至少是两台。
2.2.1.
数据部署
整个系统所用到的数据根
据用途可以分为两类：空间基础地理信息数据、第三方专题业务数据。
空间基础地理信息数据用来对实际的地形、地物、地理对象进行图形图像化描述，可视化的表达。它包
括地形数据
（
DEM
）
、影像数据（
DOM
）
、矢量
数据（
Vector
）等，此外还有地址数据。这类数据的特点
是：制作与处理流程复
杂；数据量大，占用存储空间大；几乎全部是二进制数据，可以以
文件和数据库形式来存储；访问频度高，对网络
带宽占用高，所以很容易造成网络瓶颈。
第三方业务数据是各职能部门的专业数据或专题数据，
对这些数据的访问量不大，
一般只有特定的业务应用才需要，
并且这类数据目前是委办局自行维护管理，
所以不用考虑部署问题，将来可以根据系统建设的要求来部署和扩展。
因此可以采用如下数据部署策略：
1
）本期数据部署方案
在本期数据
量和访问量不大的情况下，对于所有的基础空间地理数据以文件或数据库形式统一存储，采用统一的数
据服务器，这些服务器均部署在同一
LAN
（集团
网络信息中心局域网）中。为了提高系统稳定性，数据服务器均采
用双机备份系统，避免
单点故障。
2
）扩展部署方案
在将来数据量和访问量大的情况下对于基础空间地理数据以文件形式按内容进行分类部署，地形数据（<
/p>
DEM
）专用
服务器、影像数据（
DOM
）专用服务器、矢量数据专用服务器，属性数据以数据库的方式
来部署，这些服务器均部
署在同一
LAN
中；同时考虑到服务扩展性，可以根据实际数据访问量增加相应数据的服务器数量，这样各个数据均
有专用的访问通道，实现数据分流和松耦合，提高了系统数据服务性能。同时，为提高系统稳定性， 所有数据服务
器均采用双机备份系统，避免单点故障。
为便于数据存储和维护，提高数据提取速度，可根据需要采用共享独立磁盘冗余阵列（
RAID
）技术，所有数据存储
在共享的磁盘
阵列中。这些数据服务器采用双网卡，一个通过以太网和应用服务器相连，另一个和数据共享磁盘阵
列相连，因此每台数据服务器均可以访问到。
2.2.2.
应用服务部署
本平台主要服务于集团内部网用户，
所以用户对应用服务访问量不大
，
但考虑到以后服务访问量的增大
（对外开放）
，
考虑到可扩展性和系统伸缩性，所以应用服务部署可以采用以下方案：
1
）本期部署方案
采用一台应用服务器部署在集团信息中心局域网内部，数据服务和业务应用服务部署在该应用服务上，用
来提供外
部对应用服务的访问。为了提高系统稳定性，可以采用双机备份系统避免单点故
障。
2
）扩展部署方案
今后系统数据访问量很大，根据需要可采用应用服务器集群和负载均衡器，但考虑到建设成本、系统的安
全性和稳
定性，可采用
Linux +
LVS
服务器集群部署方案。
在虚
拟服务器的体系结构中，一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接，在它们的前端有一个
负载调度器
（
Load Balancer
）
。
负载调度器能无缝地将网络请求调
度到真实服务器上，
从而使得服务器集群的结构对
客户是透明的
，客户访问集群系统提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样。客户程序不受服务
器集群的影响不需作任何修改。系统的伸缩性通过在服务机群中透明地加入和删除一个节点来达到，通
过检测节点
或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性。
集群有一台统一的负载均衡服务器，负责将请求转发给每一台应用服务器进行处理，负载
均衡服务器上运行
Linux
操作系统和
Linux
虚拟服务器模块（
Linux Virtual
Server
，
LVS
）
，并采用双机备份系统，当它出现故障时切换到后备
机来维持服务的正常运行
。
多台应用服务器组成集群，
通过
以太网
LAN
与附载均衡服务器和数据服务器相连，
应用服务器的数量和硬件配置可
以根据实际的数据和访问量来确定，但数量
至少是两台。
2.2.3.
客户端部署
集团各职能部门等用户
的计算机作为客户端，通过集团内部专网提供数据、应用服务和数据交换。
3.
系统功能规划
3.1.
电力三维系统功能综述
一、基于
GIS
的电力三维系统基本功
能包括：
主要功能模块
具体实现的功能
基本操作
实现地图缩放、漫游、快速定位功能；
实现任意角度、速度、任意模式的飞行浏览、指北回正等功能；
实现视图输出等基本操作功能；
基本信息查询
实现名称模糊查询、坐标查询等基本查询功能；
实现专题业务信息的分类查询；
周边信息查询
实现目标点位周边任意半径范围内的信息查询。
双向查询功能
通过空间位置查询设施属性信息；
通过设备属性查询其所在的空间位置。
查询定位
对所有查询目标的结果，均可进行快速定位。
多媒体信息
实现文本、图片、视频
、数据库（
Excel
）等多媒体信息的查看。
量测功能
实现距离、面积、高度量测功能。
电力线
模拟架设
在三维地图上快速模拟电力线架设线路情况；
GIS
分析功能
剖面观察、通视分析、视域分析
二
、基于
GIS
的电力三维系统的其它专业应用功能：
功能模块
具体实现的功能
设备管理
设备台帐信息，设备变动信息，设备报废信息，设备历史信息
管理；
设备图纸管理和设备技术档案管理；
设备查询统计
对设备资产管理和对设备（变电设备、输电设备、继电保护设
备、通讯设备、远动设备、电测设备等）的查询、分类汇总和
统计查询等。
输变电运行
管理
变电和输电的运行管理进行监督和查询；
线路评级状况，设备评级情况，两票执行情况查询；
各种运行记录及设备的各种运行状态情况查询。
输变电设备
监控管理
基于
PDA
掌上电脑能全面的管理输电线路和变电站的设备巡检工作，
对监控点视频实时监控。
预案模拟
模拟突发状况的紧急预案，并对其进行浏览，制定处理方案
3.2.
视频监控子系统
重要生产现场监控
：系统在所有重要生产现场、原料场安装视频头，在指挥中心配置
DLP
投影单元组成的多媒体、
全数字的组合投影显示墙，组合墙可采用
9
×
5
、
< br>2
×
2
、
2
×
4
组合，共
57
面投影单元，这样在多媒体组合显示墙上
既可以切换观
察前端
45
路监控电视图像，包括生产现场图像、矿山图像等，
又可以以各种灵活的方式在组合屏上
以任意大小、任意位置、任意组合显示各路图像、计
算机图形及
GPS
电子地图等。
<
/p>
举一个例子来说明系统功能：领导走进指挥中心，指挥中心的环形多媒体、全数字的组
合投影显示墙正显示着各生产现场、原料场紧张而有序的工作场面
，领导调出全韶钢的三维电子沙盘，通过
VR
技
术的使用，完全有身临其境的感觉，领导可以在其中实时漫游，每到一个分厂，系统即显示当前状态，生
产指标完
成情况等最重要提示信息，领导可以随时调出该分长所有资料，生产计划、报表
等信息，掌握该厂生产管理状况，
领导可进入厂区、
厂房、
在虚拟现实的环境下、
查看高炉、
转炉等的
生产、
安全状况，
领导如果对某处感到有问题，
可以随时切换，调出当前的视频监控图像，检查当前情况
,
领导即使出差在外，甚至在国外，也可通过互联网连接
指挥中心的视频服务器，
进而监控、查看分厂、原料场的生产状况。
多媒体监控中心
三维系统中集成监控视屏
3.3.
移动办公子系统
实现用户在室外使
用移动终端比如智能手机、
PDA
进行办公。
< br>
3.3.
移动办公子系统
实现用户在室外使用移动终端比如智能手机、
PDA
进行办公。
3.3.1.
数据采集
数据采集：用户在办公现场把采集到的采集数据，比如设施设备空间位置信息（
GP
S
采集）
，属性信息，图像信息（拍摄的照片）及视频语音<
/p>
(
录像录音
)
信
息，通过移动网络传到平台控制中心，工作人
员就可以在三维
G
IS
平台上实现具体位置和模型的浏览、查询、分析，辅助管理决策。
< br>
PDA
属性采集界面
3.3.2.
监控报警
监控报警：系统监控中出现了警报情况，可通过移动网络把报警的信息（属性，地
图，图片等）可以语音、彩信、短信的方式发送给相关负责人，可通过移动终
端设备（手机，
PDA
）进行在地图上
进行报警位置定位，属性查询，做路径导航、规划。
手机地图定位
3.4.
电力三维地理信息系统界面
1
、
输电网
络三维可视化显示（从高空俯瞰大范围区域电力线路布局、走向）
2
、
三维高压变电站区（简单模拟）
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