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三維GIS在接觸網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬管理中的運(yùn)用
發(fā)布日期：2017-03-14 來(lái)源：《上海設(shè)備管理》
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近年來(lái)高速電氣化鐵路飛速發(fā)展，對(duì)鐵路運(yùn)維也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的鐵路運(yùn)維模式已經(jīng)不能很好地服務(wù)于當(dāng)前正高速發(fā)展的電氣化鐵路，三維仿真及地理信息技術(shù)的發(fā)展為鐵路運(yùn)維領(lǐng)域提供了新的技術(shù)支撐。三維GIS不僅能生動(dòng)形象地表現(xiàn)空間信息，而且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行三維空間分析和操作，將地理空間現(xiàn)象以立體的方式呈現(xiàn)在用戶面前。針對(duì)目前接觸網(wǎng)設(shè)備只能由維護(hù)人員進(jìn)行線上人工檢測(cè)、維護(hù)的現(xiàn)狀，研究如何實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)網(wǎng)上設(shè)備維護(hù)管理的自動(dòng)化和信息化，提出技術(shù)思路。本文在接觸網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬管理中便融合了三維GIS技術(shù)，并對(duì)其運(yùn)用進(jìn)行著重探討。
一、體系結(jié)構(gòu)
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)利用錦申科技開(kāi)發(fā)的三維GIS作為平臺(tái)，在VS2010下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，支持C/S、B/S多種模式，軟件功能采用模塊化開(kāi)發(fā)，各類數(shù)據(jù)資源統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，支持?jǐn)?shù)據(jù)訪問(wèn)、編輯、更新等功能。
系統(tǒng)軟件從結(jié)構(gòu)上分為如下幾層：數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用層。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)據(jù)層包含了所有系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)資源：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)邏輯層包含了業(yè)務(wù)邏輯處理和三維場(chǎng)景渲染，這些是在三維GIS平臺(tái)上來(lái)完成的；應(yīng)用層完成了系統(tǒng)所需要的主要功能。
二、多源數(shù)據(jù)的集成與管理
利用三維GIS管理接觸網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬涉及多種不同來(lái)源、不同類型的數(shù)據(jù)，首先是構(gòu)成三維場(chǎng)景的地形數(shù)據(jù)、矢量地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)等；其次是多種地物和屬性信息數(shù)據(jù)：接觸線、承力索、支柱、腕臂、描述性文本資料等等；另外是用于業(yè)務(wù)處理的相關(guān)數(shù)據(jù)。如此龐大而又復(fù)雜的海量數(shù)據(jù)必須進(jìn)行科學(xué)、有效的組織和管理。
三維GIS平臺(tái)對(duì)三維空間數(shù)據(jù)有獨(dú)特的管理模式，場(chǎng)景中的三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，該要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)支持Oracle，MySql等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)是一組表達(dá)地理特征概念及其關(guān)系，并按照這種概念及其關(guān)系來(lái)組織、存儲(chǔ)地理特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式。它既包含了對(duì)于空間數(shù)據(jù)的三級(jí)組織方式的定義、對(duì)三維GIS空間數(shù)據(jù)的獨(dú)特理解，同時(shí)引入了一些行業(yè)系統(tǒng)中常用的概念，比如值域、同步、分布式等概念，為高層系統(tǒng)建模提供了更多的便利性。
三、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)為接觸網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)、檢修消缺、應(yīng)急搶修工作提供了有力的平臺(tái)，能夠滿足接觸網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬管理日常管理的實(shí)際需要，充分地將三維地理信息數(shù)據(jù)同接觸網(wǎng)臺(tái)賬數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用其三維交互查詢功能，可以迅速查找到錨段基本參數(shù)信息、腕臂檔案、支柱檔案等相關(guān)信息，并且能夠快速進(jìn)行三維定位，用三維立體的方式將所查到的設(shè)備形象地呈現(xiàn)在用戶面前，其強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能更是為該系統(tǒng)增光溢彩。
系統(tǒng)主界面如圖2 所示，圖中左側(cè)是接觸網(wǎng)設(shè)備管理目錄，右側(cè)是三維場(chǎng)景窗口，上方是交互量測(cè)工具等。
圖2 系統(tǒng)主界面
1、綜合管理模塊
該模塊提供多種數(shù)據(jù)和信息管理功能，方便管理設(shè)備和設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)維信息，查看設(shè)施和設(shè)備履歷，多種相關(guān)信息能同時(shí)顯示。將不同區(qū)間不同錨段的接觸網(wǎng)相關(guān)設(shè)備分類匯總，用圖層樹(shù)的方式進(jìn)行統(tǒng)一管理，用戶可以很直觀地進(jìn)行相關(guān)管理操作，極大地提高了管理效率。如圖2 左側(cè)功能區(qū)所示。
2、設(shè)備臺(tái)賬查詢與顯示模塊
該模塊主要包含：區(qū)間設(shè)備查詢、腕臂信息查詢、支柱檔案查詢、故障查詢、其他設(shè)備查詢等。在綜合管理模塊綁定了這些查詢方式的右鍵快捷查詢菜單，大大方便了查詢。
圖3 接觸網(wǎng)設(shè)備定位查詢
圖3展示的是設(shè)備的定位查詢。每次查詢都將場(chǎng)景視野迅速定位到目標(biāo)三維實(shí)體，將三維實(shí)體高亮顯示，并且展示其基本屬性信息，這些信息都是實(shí)時(shí)地從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取的，確保了數(shù)據(jù)的時(shí)效性、可靠性。
圖4 支柱臺(tái)賬信息
圖4展示的是支柱臺(tái)賬信息。臺(tái)賬信息的展示圖文并茂，臺(tái)賬的相關(guān)信息不僅直觀地展現(xiàn)，而且還可以對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行編輯，編輯結(jié)果實(shí)時(shí)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖5 故障信息
圖5 展示的是故障信息。運(yùn)用三維GIS平臺(tái)強(qiáng)大的空間分析功能，可實(shí)現(xiàn)故障快速定位，結(jié)合系統(tǒng)多元化的信息管理方式，能幫助用戶迅速地做出故障分析判斷、進(jìn)行故障搶修方案的制定和搶修路徑分析等全過(guò)程的智能化輔助管理。在故障發(fā)生的位置模擬火焰效果，同時(shí)展現(xiàn)故障相關(guān)的信息，十分形象。故障信息很豐富，包含故障類型、故障發(fā)生的里程、搶修方案等等。
圖6 搜索功能
該模塊是系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)模塊，將設(shè)備臺(tái)賬和三維場(chǎng)景的交互查詢相融合，充分發(fā)揮三維可視化的優(yōu)勢(shì)，將查詢結(jié)果和三維實(shí)體相對(duì)應(yīng)，查詢過(guò)程中視野的切換效果讓用戶身臨其境，使得整個(gè)查詢過(guò)程更加生動(dòng)形象。
該模塊對(duì)區(qū)間、車站錨段內(nèi)的設(shè)備分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提供多種不同的統(tǒng)計(jì)方式，直觀地反映不同類型的設(shè)備的分布情況，該功能主要統(tǒng)計(jì)同一區(qū)間、同一錨段內(nèi)不同類型腕臂的數(shù)量分布情況，此外還提供了區(qū)間、錨段的篩選功能，使得操作更加人性化、規(guī)范化。該模塊主要包括：腕臂統(tǒng)計(jì)分析、支柱統(tǒng)計(jì)分析、其他設(shè)備統(tǒng)計(jì)分析。
4、多功能搜索模塊
該模塊的查詢和搜索方式相當(dāng)靈活，根據(jù)關(guān)鍵字查詢多種設(shè)備信息，結(jié)合三維模型直觀的顯示，極大地提高了搜索功能的實(shí)用性，同時(shí)也提高了系統(tǒng)管理的效率。如圖6所示。
四、結(jié)論
三維GIS是GIS發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，本文基于三維GIS技術(shù)構(gòu)建的接觸網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬管理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)應(yīng)用實(shí)踐表明，該系統(tǒng)完全能夠滿足接觸網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)、日常檢修、應(yīng)急搶修的需要，基礎(chǔ)資料查詢，準(zhǔn)確、快速，而且能夠?qū)崿F(xiàn)資料信息共享，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化查詢，有助管理單位和部門之間的工作協(xié)調(diào)，節(jié)省了大量的人力和物力，提高了工作效率；該系統(tǒng)既具有一般管理系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化的優(yōu)勢(shì)，也發(fā)揮了三維GIS人性化的圖形界面操作、查詢輸出方式多樣、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)潔高效等優(yōu)點(diǎn)。為接觸網(wǎng)臺(tái)賬的信息化管理探索了一條新的途徑，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
要保證三維GIS中數(shù)據(jù)查詢的準(zhǔn)確性，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的日常維護(hù)工作極其重要。出于各種原因臺(tái)賬資料逐年發(fā)生變化，需要不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)，使GIS數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際保持一致，從而確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，確保安全生產(chǎn)的順利展開(kāi)。
作者：葉濤 單位：中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
