基于GIS的通信管网管理系统架构设计

基于GIS的通信管网管理系统架构设计

管网资源监测管理系统充分利用 GIS 平台，将分布范围广泛的管网设施和地理位置有机地结合，不仅提高了企业的管理水平，而且提升了企业的服务能力。因此，该系统研究具有现实意义和广阔的应用前景。

1 设计方案及原则

11 系统设计方案

地理信息系统是对地理环境中的有关问题进行分析和研究的手段，它是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统。利用计算机建立地理数据库，将地理环境中的各种要素，包括它们的地理分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储，建立有效的'数据管理系统，通过对各个要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足应用和研究的需要，并用图形和数字的方式来表现结果。

通信管网资源与地理空间位置有着密切的关系，本系统充分利用GIS的特点，通过Visual Basic60高级语言嵌入 TopMapActiveX组件进行二次开发，设计了地理位置信息与管网资源数据有机融合的监控管理综合系统。Visual Basic能够提供创建图形用户界面(GUI)的方法，可以方便快捷地调用外部控件，具有功能强大的数据库访问特性;TopMap ActiveX地理信息系统开发组件具有完善的地图 *** 作功能。利用成熟的技术和可靠的数据采集硬件设备，以 Windows 2000/NT为网络 *** 作系统，使用MicroSoft的SQL Server2000作为后台数据库系统，利用 ADO技术实现数据库访问，能够满足系统的时实性和可靠性。

12 系统设计原则

(1)规范性。在系统设计中制定资源分类、编码等一系列方案，同时把通信行业标准考虑到方案之中，做到系统规范化。(2)科学性。编码时采用区段码和从属编码结构，利于计算机的直接存贮和数据库的管理，便于系统数据的快速检索和更新。(3)扩展性。建立一个开放的系统，留有充分的扩充空间，以便对系统扩充或移植。(4)实时性。能进行动态数据的管理，并保持数据的一致性和实时性要求。(5)安全性。对用户权限进行分级管理。

2 系统结构

21 系统功能结构

管网资源监控管理系统是对通信站辖区内的通信管网资源(如管道、人井等)进行计算机管理和监控，包括管网资源数据录入、查询、修改、统计分析、打印输出、地理图形显示、监控数据采集和故障报警显示等功能。系统的功能结构如图1所示。

22 系统网络结构

整个系统主要由GIS工作站、GIS服务器、数据服务器和多通道通信服务器组成，采用客户/服务器结构，各通信站点通过原有的内部 10/100 m网络访问。其中：GIS工作站负责本地管网数据的维护管理和监控;多通道数据服务器完成对管网监测数据的采集与通信;GIS 服务器实现对地理属性数据的存储;数据服务器用来存储管网资源数据信息。系统的网络结构如图2所示。

3 监控管理模块设计

31 资源数据管理

管网资源数据管理包括管网数据(地理信息数据和线路资源数据)录入、数据查询、数据统计和打印输出等模块。

(1)管网数据录入

管网数据录入模块用于对基础地理信息和线路资源信息进行录入、修改、删除、存储。数据库服务器完成基础图形与数据存储处理等功能;系统管理员有权修改用户权限、增删用户账号。

(2)数据查询/统计

系统根据工作人员的需求对基础地理信息和通信网络信息进行查询;按照给定的统计条件对各通信站的分布位置及覆盖区域、管道分布、缆线、人井等线路信息进行统计分析。

(3)打印输出

将GIS中的数据经过分析、转换处理，以直观的图表形式输出。

32 监控数据采集

监控数据采集模块通过传感器完成对管网资源状态数据(压力、温度、水位等模拟量)时实采集与通信，实时监测主要监控点的模拟量是否越限，监控数据判别流程如图3所示。

各通信站点通过监测设备从监测现场采样数据，上报数据经过预处理后输入到系统中，通过与监控标准库的数据进行对比分析来判断管网资源是否发生故障。如果检测判断发生管线受损、模拟量越限时发出报警信息，并对故障位置进行准确定位。如果检测判断没有发生故障，系统不报警，同时继续监测现场数据。

33 地理图形/监控报警显示

借助可视化技术，通过图形及其图形变换、声音传递消息等手段，可以实现更为人性化的人机交互。系统的显示包括地理图形显示和监控报警显示两部分。

地理图形显示是建立在对该系统内所有的管网资源实体分类的基础上，一类实体建立一个图层，整个系统是由所有实体相对应的图层叠加而成的。地理图形显示用于电子底图和线路资源符号的显示，具有漫游、无极缩放、分层显示等功能。监控报警显示将实时监控数据和地理图形相结合，在地理图形界面上实时监控网管设备的运行情况。当发生故障时，在GIS 图形界面上用特殊颜色进行标记，对管网设备故障准确定位显示，并进行声光报警，通知维护人员及时抢修。

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1、GIS内核 Geotools Geotools是一套基于Java平台的开源GIS API中间件，实现了完整的GIS底层功能。
2、空间数据导入/转换地理数据的获取 地理数据来自文件、数据库和WMS/WFS服务器。
文件方式：支持读取的地理数据文件：ESRI Shape、Mapinfo Tab/Mif、Geomedia Access等，建议使用Shape文件格式，Oracle和PostgreSQL提供Shape文件导入数据库的程序。
WMS/WFS服务器：Internet上有很多开放的GIS应用服务器，例如NASA、InterGraph、TerraServer等，通过它们获取各种免费地图资源。
Google Map资源：Google Map没有采用标准的WMS/WFS协议，可以通过调用开放的Google Map API，附加自定义的WMS/WFS图层，实现应用目的。例如：通过Google Map可以免费获取高分辨的Google Map卫星地图。
3、空间数据引擎
开源：PostgreSQL（PostGIS）、MySQL（41以上）
商业：Oracle、DB2、ArcSDE
开源商业空间数据库推荐使用PostgreSQL。
使用商业空间数据库引擎，例如Oracle Spatial、ArcSDE，可以非常方便的处理地理数据，更好的处理海量数据，以及与现有商业软件共享数据。
4、应用服务器 Geoserver Geoserver是一个基于J2EE的开放的GIS应用服务器，实现了OGC(Open Geospatial Consortium)制定的WMS和WFS（WFS-T）规范，Geoserver是整个GIS应用系统的中枢部分，承担大部分业务处理任务。（新版本（133）增加了对Google Earth KML/KMZ的支持。）
需要注意的是，Geoserver不只是WebGIS服务器，它可以为桌面应用程序（Udig、Mapinfo）或移动设备（支持J2ME的PDA、手机）提供地图支持。
5、桌面应用程序（C/S） Udig、GVSig
Udig 是一个使用Eclipse RCP和GeoTools构建的桌面地理信息系统，采用Eclipse SWT图形组件，具有更快的运行速度。Udig可以直接读取Shape文件，访问DB2或Oracle空间数据库，访问OGC WMS/WFS服务器。 Udig提供浏览、查询、编辑、测量等基本的GIS *** 作功能。
6、Web应用程序（B/S） Mapbuilder Mapbuilder是一个采用AJAX(Asynchronous JavaScript and XML)技术开发的WebGIS客户端，它的内部结构基于MVC(Model-View-Controller)，具有良好的可读性和可扩展性，兼容 Firefox 10+, Internet Explorer 60+, Mozilla 13+, Navigator 6+等浏览器。

有时候需要搭建一个内网地图服务器供内网使用，这时候就需要发布一下离线地图，这里着重讲一下如何使用ArcGIS Server发布地图服务。
工具/原料
水经注万能地图下载器
ArcGIS
方法/步骤
1
打开水经注万能地图下载器，将地图切换到“谷歌地图”（图1）。
2
点击“下载”→“框选下载”框选上需要下载的地图（图2）。
3
双击，在d出的对话框中选择“高级模式”，设置好任务名称和勾选上下载级别（图3）。
4
点击“列表”→“高级任务”就可以看到下载任务，把鼠标放在任务上就可以看到“导出拼接”按钮（图4），点击。
5
在d出的“导出数据”对话框中“导出类型”选择“瓦片：ArcGIS Server”（图5）。
6
打开ArcGIS，点击“添加数据”将导出的瓦片添加进来（图6），加载后的效果如图7。
点击“文件”→“共享为”→“服务”，准备将地图发布服务（图8）。
在d出的对户框中选择“发布服务”（图9）。
在d出的对话框中设置好连接和服务名称（图10）。
在d出的对话框中选择“使用现有文件”（图11）。
在d出的“服务器编辑”对话框中点击“缓存”→“使用缓存中的切片”→选择“切片方案文件”→选择下载目录下的configxml配置文件（建议从生成的文件夹内单独复制出来放在别的文件夹内方便查找）→再选择“发布服务后，手动构建缓存”→最后点击“发布”完成地图的发布（图12）。
打开“目录”，打开“GIS服务器”，找到刚刚发布的服务，可以看到是空白的，这个时候就需要手动导入下载的瓦片。在服务上单击右键选择“管理缓存”→“导入缓存”（图13），在d出的对话框中“源缓存数据集”一栏选择导出的瓦片数据（图14）。
缓存导入成功后，打开ArcGIS Server管理器（>