三維GIS在接觸網設備臺賬管理中的運用
發(fā)布日期：2017-03-14 來源：《上海設備管理》
點擊數(shù)：34704
近年來高速電氣化鐵路飛速發(fā)展，對鐵路運維也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的鐵路運維模式已經不能很好地服務于當前正高速發(fā)展的電氣化鐵路，三維仿真及地理信息技術的發(fā)展為鐵路運維領域提供了新的技術支撐。三維GIS不僅能生動形象地表現(xiàn)空間信息，而且能夠對其進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。針對目前接觸網設備只能由維護人員進行線上人工檢測、維護的現(xiàn)狀，研究如何實現(xiàn)接觸網網上設備維護管理的自動化和信息化，提出技術思路。本文在接觸網設備臺賬管理中便融合了三維GIS技術，并對其運用進行著重探討。
一、體系結構
圖1 系統(tǒng)結構圖
本系統(tǒng)利用錦申科技開發(fā)的三維GIS作為平臺，在VS2010下進行開發(fā)，支持C/S、B/S多種模式，軟件功能采用模塊化開發(fā)，各類數(shù)據(jù)資源統(tǒng)計存儲在數(shù)據(jù)庫中，支持數(shù)據(jù)訪問、編輯、更新等功能。
系統(tǒng)軟件從結構上分為如下幾層：數(shù)據(jù)層、業(yè)務邏輯層、應用層。系統(tǒng)結構如圖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)務數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)；業(yè)務邏輯層包含了業(yè)務邏輯處理和三維場景渲染，這些是在三維GIS平臺上來完成的；應用層完成了系統(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管理接觸網設備臺賬涉及多種不同來源、不同類型的數(shù)據(jù)，首先是構成三維場景的地形數(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)務處理的相關數(shù)據(jù)。如此龐大而又復雜的海量數(shù)據(jù)必須進行科學、有效的組織和管理。
三維GIS平臺對三維空間數(shù)據(jù)有獨特的管理模式，場景中的三維數(shù)據(jù)存儲在要素數(shù)據(jù)庫中，該要素數(shù)據(jù)庫支持Oracle，MySql等關系型數(shù)據(jù)庫。要素數(shù)據(jù)庫是一組表達地理特征概念及其關系，并按照這種概念及其關系來組織、存儲地理特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫模式。它既包含了對于空間數(shù)據(jù)的三級組織方式的定義、對三維GIS空間數(shù)據(jù)的獨特理解，同時引入了一些行業(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)功能模塊設計
本系統(tǒng)為接觸網運行維護、檢修消缺、應急搶修工作提供了有力的平臺，能夠滿足接觸網設備臺賬管理日常管理的實際需要，充分地將三維地理信息數(shù)據(jù)同接觸網臺賬數(shù)據(jù)相結合，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、支柱檔案等相關信息，并且能夠快速進行三維定位，用三維立體的方式將所查到的設備形象地呈現(xiàn)在用戶面前，其強大的統(tǒng)計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，圖中左側是接觸網設備管理目錄，右側是三維場景窗口，上方是交互量測工具等。
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，方便管理設備和設施的基礎數(shù)據(jù)和運維信息，查看設施和設備履歷，多種相關信息能同時顯示。將不同區(qū)間不同錨段的接觸網相關設備分類匯總，用圖層樹的方式進行統(tǒng)一管理，用戶可以很直觀地進行相關管理操作，極大地提高了管理效率。如圖2 左側功能區(qū)所示。
2、設備臺賬查詢與顯示模塊
該模塊主要包含：區(qū)間設備查詢、腕臂信息查詢、支柱檔案查詢、故障查詢、其他設備查詢等。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 接觸網設備定位查詢
圖3展示的是設備的定位查詢。每次查詢都將場景視野迅速定位到目標三維實體，將三維實體高亮顯示，并且展示其基本屬性信息，這些信息都是實時地從數(shù)據(jù)庫獲取的，確保了數(shù)據(jù)的時效性、可靠性。
圖4 支柱臺賬信息
圖4展示的是支柱臺賬信息。臺賬信息的展示圖文并茂，臺賬的相關信息不僅直觀地展現(xiàn)，而且還可以對其內容進行編輯，編輯結果實時保存至數(shù)據(jù)庫。
圖5 故障信息
圖5 展示的是故障信息。運用三維GIS平臺強大的空間分析功能，可實現(xiàn)故障快速定位，結合系統(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、進行故障搶修方案的制定和搶修路徑分析等全過程的智能化輔助管理。在故障發(fā)生的位置模擬火焰效果，同時展現(xiàn)故障相關的信息，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)務模塊，將設備臺賬和三維場景的交互查詢相融合，充分發(fā)揮三維可視化的優(yōu)勢，將查詢結果和三維實體相對應，查詢過程中視野的切換效果讓用戶身臨其境，使得整個查詢過程更加生動形象。
該模塊對區(qū)間、車站錨段內的設備分布情況進行統(tǒng)計分析，提供多種不同的統(tǒng)計方式，直觀地反映不同類型的設備的分布情況，該功能主要統(tǒng)計同一區(qū)間、同一錨段內不同類型腕臂的數(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)計分析、支柱統(tǒng)計分析、其他設備統(tǒng)計分析。
4、多功能搜索模塊
該模塊的查詢和搜索方式相當靈活，根據(jù)關鍵字查詢多種設備信息，結合三維模型直觀的顯示，極大地提高了搜索功能的實用性，同時也提高了系統(tǒng)管理的效率。如圖6所示。
四、結論
三維GIS是GIS發(fā)展的一個趨勢，本文基于三維GIS技術構建的接觸網設備臺賬管理系統(tǒng)，經過應用實踐表明，該系統(tǒng)完全能夠滿足接觸網運行維護、日常檢修、應急搶修的需要，基礎資料查詢，準確、快速，而且能夠實現(xiàn)資料信息共享，實現(xiàn)無紙化查詢，有助管理單位和部門之間的工作協(xié)調，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)自動化、智能化的優(yōu)勢，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)開發(fā)簡潔高效等優(yōu)點。為接觸網臺賬的信息化管理探索了一條新的途徑，具有廣泛的推廣應用價值。
要保證三維GIS中數(shù)據(jù)查詢的準確性，基礎數(shù)據(jù)的日常維護工作極其重要。出于各種原因臺賬資料逐年發(fā)生變化，需要不斷加強基礎數(shù)據(jù)的維護，使GIS數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際保持一致，從而確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性，確保安全生產的順利展開。
作者：葉濤 單位：中鐵上海設計院集團有限公司
