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摘要 通过分析自来水管网管理需求，对地理信息系统建设提出分步实施方案，并对各阶段进行效果预期，达到逐步推进、最终形成专家系统，达到管网全面管控的目的。
关键词 自来水管网；建设；地理信息系统
中图分类号 P208 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0133-01
城市配水管网如城市的血液，遍布城市的各个角落。管径不一，材质各异，敷设时间长，地表复杂，传统的管理方式是管网巡检人员利用管线图纸甚至是工程竣工档案，或者在图纸缺失的情况下，凭经验、凭记忆对地下配水管线及设备点进行定位。由于配水管网在地下与各种设施呈立体交叉状分布，错综复杂，这就需要一个有效地技术手段来进行管理，地理信息系统（GIS）由于其所具有的空间特性，用来管理管网资料，并在上面拓展应用，势在必行。
GIS具有数据的采集、存储、管理、运算、分析、显示和打印功能，通过将管线属性等空间信息抽象处理为点、线图层，图层中每个对象的空间位置与管材、口径、建设年代等信息相结合，准确地描述了管网特征，并能及时更新，直观反映管线及设备井各种信息。
随着城市规模不断增大，供水服务要求的不断提升，对供水管理工作提出了更高的要求，GIS作为管线基础数据提供系统，结合系统所具有的空间特性，将其作为自来水管理信息化系统中的一个点来考虑，建立水力模型，可以拓展出更加丰富的应用。例如传统的管线GIS系统实现爆管分析、用水、停水范围分析等功能。如果结合管网数据采集系统（SCADA）、用户用水数据，建立水力模型，可以更加准确的反映管网的运行工况，对管网工况进行预判；在积累故障处理、应急预案前提下，可以逐渐形成专家系统，为建设、事故处理、决策等提供更加明确地依据。
要达到更好地使用要求，仅仅靠地理信息系统本身难以实现，这就对地理信息系统的建设提出了要求，强调数据准确性、采用更加开放的系统架构、具备更好的可集成性，在系统的建设之初就为未来做好准备。分阶段建设，可以更好的实现未来的目标。
西安自来水信息化规划，将GIS作为其中一个点来考虑，将其建设为四个阶段：①供水GIS系统；②供水管网设施管理信息系统；③建立管网水力建模；④专家系统。
1 第一阶段供水GIS系统的建设
改系统是一个充分运用地理信息系统技术，将供水企业的整个制、输、配、用水的管线及附属设施的空间图形数据、属性数据、档案数据和多媒体文件数据融为一体的应用系统。实现了供水设施的图形数据、属性数据、档案数据和多媒体文件数据的动态维护；实现管线及各种设施的快速查询、空间定位、辅助设计、资产统计、网络分析等；除此之外，还为爆管、漏水事故的抢修、维护保养、施工等提供开关闸方案及受影响范围等相关信息。
该阶段是以后各阶段的基础。本阶段旨在把自来水公司的输配水管网放置到本市的坐标系统中，结合基础地形图，把实际存在的输配水管网在无缝模拟出来，并形成之间的连接关系，达到模拟地下管网现状并进行数字化管理的目的。本阶段为数据积累期，力求数据准确。
效果预期：为公司的管网规划设计、施工监督、竣工测量、日常维护提供数据基础，并进行数据的统一计算机化管理。
2 第二阶段供水管网设施管理信息系统
供水管网设施管理信息系统核心业务功能包括供水设施管理、巡线管理、图档管理、材料管理、业务考核管理等几个功能模块组成。
该阶段旨在把第一阶段的地理信息数据紧密结合到相关的业务中来，提升业务的管理水平。本阶段需要第一阶段的数据作为基础。
效果预期：建立以供水GIS系统为基础、以供水设施管理业务为线索、集业务管理、考核和数据更新维护于一体的供水设施信息管理系统软硬件应用平台，以实现对各种供水设施管理信息的快速查询、检索、统计、及时修改更新、空间分析与资源共享等，实现供水设施管理数字化目标，达到把大量单一、零散、缺乏内在联系的信息资料变成有机、综合的信息资源，为决策分析提供及时、准确、权威的信息服务的目标。
3 第三阶段管网水力建模系统
管网水力建模系统是对前期GIS系统建设的功能补充，水力模型的实时动态化也使得GIS中管网的运行动态化。在此基础上，GIS系统利用其强大的空间分析功能，为管网运维提供更高层次的服务，达到优化管网的设计和调度，为相关业务提供合理的辅助决策支持的目的。
该阶段旨在把将管网的运行状态模拟出来，特别是根据实施运行的数据模拟出管网实时运行的状态。将这些动态数据与GIS的空间分析等功能结合，为管网运维提供更高层次的服务，达到优化管网的设计和调度，为相关业务提供合理的辅助决策支持的目的。本阶段除需要前两阶段的地理信息数据及业务数据外，还需要调度SCADA的数据和用户用水数据。
效果预期：通过管网水力平差，为管网管理提供科学指导，为规划设计和改造、扩建管网提供优化方案，科学指导选定管网中的测流、测压和水质监测点并优化测点位置。同时GIS系统结合水力计算的结果，为建立最后阶段的专家系统打下基础。
4 第四阶段专家系统
本阶段是在前三个阶段的基础上，结合客户服务系统，收集预案、应急处理办法，积累经验，形成专家库，利用计算机技术最终达到专家系统。为供水管理服务提供管网运行检测预警、应急指挥、智能决策分析等功能。
该阶段旨在抽取前期前面阶段的相关数据和其他综合业务MIS系统的基础数据，结合诸如GIS 可视化技术、分布式数据库技术、网络技术等多种技术手段，综合分析，得出高效的决策指导方案。
效果预期：建立以供水GIS系统及供水管网设施管理信息系统为基础、集成管网建模系统、管网运行检测预警系统、应急指挥系统、智能决策分析系统为一体的企业综合管控平台，为企业提供智能分析、调度决策及应急指挥等应用，实现供水管网管理的
数字化、信息化及科学化，达到降低漏失率，提高服务水平，提高供水水质和供水安全的目的。
这些阶段是结合企业的实际情况和软件项目建设规范从系统功能上逻辑划分的，不是完全的承接关系，可以根据建设效果重新组合。
5 结束语
GIS作为自来水信息化中的一个重要系统，如果过分强调其重要性，完全利用GIS来作为自来水信息化系统是不可取的，充分利用他的空间属性，结合客户服务系统、水费超收系统、SCADA系统，采用SOA架构，系统总线技术，最终形成一个完善的综合管理业务平台，才能够更加实用，达到更好的供水服务效果。
参考文献
[1]于静洁，赵洪宾.城市给水管网管理信息系统的建立，同济大学报：自然科学报，2005，33（3）：339-341.
[2]李恒利，李香莉.GIS在城市配水管网管理中的应用，2009第八届ESRI中国用户大会论文集：454-456.
作者簡介
张勇（1976—），男，陕西省西安市，现职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：自来水信息化、供水技术。
关键词 自来水管网；建设；地理信息系统
中图分类号 P208 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0133-01
城市配水管网如城市的血液，遍布城市的各个角落。管径不一，材质各异，敷设时间长，地表复杂，传统的管理方式是管网巡检人员利用管线图纸甚至是工程竣工档案，或者在图纸缺失的情况下，凭经验、凭记忆对地下配水管线及设备点进行定位。由于配水管网在地下与各种设施呈立体交叉状分布，错综复杂，这就需要一个有效地技术手段来进行管理，地理信息系统（GIS）由于其所具有的空间特性，用来管理管网资料，并在上面拓展应用，势在必行。
GIS具有数据的采集、存储、管理、运算、分析、显示和打印功能，通过将管线属性等空间信息抽象处理为点、线图层，图层中每个对象的空间位置与管材、口径、建设年代等信息相结合，准确地描述了管网特征，并能及时更新，直观反映管线及设备井各种信息。
随着城市规模不断增大，供水服务要求的不断提升，对供水管理工作提出了更高的要求，GIS作为管线基础数据提供系统，结合系统所具有的空间特性，将其作为自来水管理信息化系统中的一个点来考虑，建立水力模型，可以拓展出更加丰富的应用。例如传统的管线GIS系统实现爆管分析、用水、停水范围分析等功能。如果结合管网数据采集系统（SCADA）、用户用水数据，建立水力模型，可以更加准确的反映管网的运行工况，对管网工况进行预判；在积累故障处理、应急预案前提下，可以逐渐形成专家系统，为建设、事故处理、决策等提供更加明确地依据。
要达到更好地使用要求，仅仅靠地理信息系统本身难以实现，这就对地理信息系统的建设提出了要求，强调数据准确性、采用更加开放的系统架构、具备更好的可集成性，在系统的建设之初就为未来做好准备。分阶段建设，可以更好的实现未来的目标。
西安自来水信息化规划，将GIS作为其中一个点来考虑，将其建设为四个阶段：①供水GIS系统；②供水管网设施管理信息系统；③建立管网水力建模；④专家系统。
1 第一阶段供水GIS系统的建设
改系统是一个充分运用地理信息系统技术，将供水企业的整个制、输、配、用水的管线及附属设施的空间图形数据、属性数据、档案数据和多媒体文件数据融为一体的应用系统。实现了供水设施的图形数据、属性数据、档案数据和多媒体文件数据的动态维护；实现管线及各种设施的快速查询、空间定位、辅助设计、资产统计、网络分析等；除此之外，还为爆管、漏水事故的抢修、维护保养、施工等提供开关闸方案及受影响范围等相关信息。
该阶段是以后各阶段的基础。本阶段旨在把自来水公司的输配水管网放置到本市的坐标系统中，结合基础地形图，把实际存在的输配水管网在无缝模拟出来，并形成之间的连接关系，达到模拟地下管网现状并进行数字化管理的目的。本阶段为数据积累期，力求数据准确。
效果预期：为公司的管网规划设计、施工监督、竣工测量、日常维护提供数据基础，并进行数据的统一计算机化管理。
2 第二阶段供水管网设施管理信息系统
供水管网设施管理信息系统核心业务功能包括供水设施管理、巡线管理、图档管理、材料管理、业务考核管理等几个功能模块组成。
该阶段旨在把第一阶段的地理信息数据紧密结合到相关的业务中来，提升业务的管理水平。本阶段需要第一阶段的数据作为基础。
效果预期：建立以供水GIS系统为基础、以供水设施管理业务为线索、集业务管理、考核和数据更新维护于一体的供水设施信息管理系统软硬件应用平台，以实现对各种供水设施管理信息的快速查询、检索、统计、及时修改更新、空间分析与资源共享等，实现供水设施管理数字化目标，达到把大量单一、零散、缺乏内在联系的信息资料变成有机、综合的信息资源，为决策分析提供及时、准确、权威的信息服务的目标。
3 第三阶段管网水力建模系统
管网水力建模系统是对前期GIS系统建设的功能补充，水力模型的实时动态化也使得GIS中管网的运行动态化。在此基础上，GIS系统利用其强大的空间分析功能，为管网运维提供更高层次的服务，达到优化管网的设计和调度，为相关业务提供合理的辅助决策支持的目的。
该阶段旨在把将管网的运行状态模拟出来，特别是根据实施运行的数据模拟出管网实时运行的状态。将这些动态数据与GIS的空间分析等功能结合，为管网运维提供更高层次的服务，达到优化管网的设计和调度，为相关业务提供合理的辅助决策支持的目的。本阶段除需要前两阶段的地理信息数据及业务数据外，还需要调度SCADA的数据和用户用水数据。
效果预期：通过管网水力平差，为管网管理提供科学指导，为规划设计和改造、扩建管网提供优化方案，科学指导选定管网中的测流、测压和水质监测点并优化测点位置。同时GIS系统结合水力计算的结果，为建立最后阶段的专家系统打下基础。
4 第四阶段专家系统
本阶段是在前三个阶段的基础上，结合客户服务系统，收集预案、应急处理办法，积累经验，形成专家库，利用计算机技术最终达到专家系统。为供水管理服务提供管网运行检测预警、应急指挥、智能决策分析等功能。
该阶段旨在抽取前期前面阶段的相关数据和其他综合业务MIS系统的基础数据，结合诸如GIS 可视化技术、分布式数据库技术、网络技术等多种技术手段，综合分析，得出高效的决策指导方案。
效果预期：建立以供水GIS系统及供水管网设施管理信息系统为基础、集成管网建模系统、管网运行检测预警系统、应急指挥系统、智能决策分析系统为一体的企业综合管控平台，为企业提供智能分析、调度决策及应急指挥等应用，实现供水管网管理的
数字化、信息化及科学化，达到降低漏失率，提高服务水平，提高供水水质和供水安全的目的。
这些阶段是结合企业的实际情况和软件项目建设规范从系统功能上逻辑划分的，不是完全的承接关系，可以根据建设效果重新组合。
5 结束语
GIS作为自来水信息化中的一个重要系统，如果过分强调其重要性，完全利用GIS来作为自来水信息化系统是不可取的，充分利用他的空间属性，结合客户服务系统、水费超收系统、SCADA系统，采用SOA架构，系统总线技术，最终形成一个完善的综合管理业务平台，才能够更加实用，达到更好的供水服务效果。
参考文献
[1]于静洁，赵洪宾.城市给水管网管理信息系统的建立，同济大学报：自然科学报，2005，33（3）：339-341.
[2]李恒利，李香莉.GIS在城市配水管网管理中的应用，2009第八届ESRI中国用户大会论文集：454-456.
作者簡介
张勇（1976—），男，陕西省西安市，现职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：自来水信息化、供水技术。