基于GIS的燃气管网4S系统的设计与实现研究

王志军

摘要：基于GIS地理信息技术，对燃气管网4S系统进行设计，并且关注管理功能实现，推动燃气工程行业朝向信息化、现代化方向发展。本文主要分析燃气管网中4S系统设计主要内容，在系统架构、功能和子系统设计中，对相关问题进行明确。据此，对相关功能实现路径进行研究，促使燃气管网输配调度安全合理。

关键词：GIS燃气管网；4S系统；设计研究

前言：根据《中国化工能源产业发展报告》显示，我国2018年天然气的消费量达到2770亿立方米，其中城市天然气占消耗总量对的40%。对燃气管网输配管理系统进行优化，提高工作效率尤为重要。相关人员应认识到目前行业信息化管理能力不强这一现状，在此基础上，对燃气管网4S系统设计内容与实现路径进行选择，提升燃气管网现代化设计水平。

1基于GIS燃气管网4S系统设计内容

1.1架构设计

4S系统的架构设计上，以前端UI层、展示层、中间层、逻辑层和数据层为主，相关架构设计内容如下：

前端UI层设计内容为人机交互界面，通过界面优化，改善系统运行状态。这一层也是人机交互、数据传输和应用的主要方式，可实训对系统业务的有效扩展，在设计过程中，相关人员应注重区分移动端与PC端，提升设计能力。

展示层是用户输入网址后的展示界面，并且对用户请求进行实时转发，解决信息提交过程中的跨域问题^[1]。

中间层主要用于接口参数的校验与数据转发，使得接口位置统一，其中包括nodejs中间层和GIS服务层，可多次对用户权限进行校验，确保系统应用安全。

逻辑层主要用于对数据的分析与处理，包括相关业务数据、后端服务数据、存储数据和地图功能等等，通过对逻辑层数据的抓取和应用是燃气管网4S系统的核心功能，能够确保系统应用合理性。

数据层，则主要是用于存储软件系统运行时产生的大量数据资源，可供存储的数据主要是生产数据、基础业务、空间数据、MS和SQL等。

1.2系统功能

燃气管道安全运行十分重要，关乎公共财产安全。在燃气管网4S系统设计中，应对安全指标提高重视力度，通过使用GIS、GPS和RS技术，并整合SCADA系统对燃气管道的实时输配情况进行分析，对管理人员进行合理调配，实现预期管理目标，确保管道系统运行可靠性与安全性。

实践工作中，应以燃气管道系统信息化管理为目标，研究一体化服务模式，对系统功能进行完善。目前基于GIS技术部分燃气公司构建了燃气管网4S平台，平台系统中主要包括地理信息系统、SCADA系统、巡视系统和管理系统，通过数据库与信息化技术，提升管理工作效率，使得系统功能得到优化设计。

1.3SCADA子系统

管道燃气输配管网络设计中，应用了SCADA系统，实现对较远距离数据的采集与管理，其中应用了GIS地理信息技术、RS遥感技术和GPS全球定位系统，同时，在应用环节，注重数据库建设，使用传感器对相关信息进行获取，达到理想控制与分析目标，推动新时期燃气管网的信息化建设进程。

本系统根据现场具体环境，在原有系统基础上，对子系统进行设计，主要设计内容有实时数据监控、数据报表分析、报警记录管理和历史数据存储等等，通过对相关功能的开发与设计，使得燃气管网系统更加优化，能够满足大部分用户的切实需求，为用户提供便利。同时，在SCADA子系统的应用中，需要对现有技术进行升级，构建合适的巡检子系统，结合GIS地理信息技术和地图软件，对管道燃气输配情况进行实时监督与指导，提升数字化应用能力。

2基于GIS燃气管网4S系统实现方法

2.1核心业务分配

燃气管网4S系统的核心业务是人员调度和数据监测。相关功能实现依靠数据资源处理，即需要通过GIS技术与传感器相互配合，对数据资源进行收集、存储和处理，并对处理结果进行展示，达到预期效果。系统应用中，根据获取的数据需要组织管理工作，并且管网进行巡视，发现其中存在的主要问题。巡视业务开展与调度管理人员密不可分，需要重视对管理人员业务分配，激发管理人员责任意识，注重整合WEB网络端、服务端和移动端，达到理想控制效果。

实践应用环节，管理人员通过4S系统，向工作人员发布作业指令，相关数据主要通过作业人员手持移动端接收，并且根据任务具体内容，对燃气管线和相关设施进行检查，完成整个巡视流程。现场作业中，工作人员利用移动端设备将位置参数和巡视检修的实际情况准确传送给后台应用中心。倘若管线出现异常，则后台通过数据网络将相关信息传递给检修作业人员，确保管线检修及时性。

2.2数据库的应用

为发挥GIS地理信息技术应用优势，对燃气管网中的4S系统进行优化，使用数据库设计思路，对当前任务进行改善，提升燃气管网的现代化服务能力。实践中，通常采取领域模型驱动方法和自上而下设计思路开展相关设计研究，为设计思想的落地实施提供基础条件。为达到这一要求，需要对系统任务作出合理分析，根据职责对目标进行定义，确保数据项在同一目标下被定义，相关方案应用也促使一个对象只有一个职责，提高服务质量。

以巡视业务为例，在数据库的应用中，对作业员表进行规范，使用登录表和部门表对相关内容进行丰富，并且构建了多任务表模式，使得巡视业务开展更加便捷。数据库应用是燃气管网4S系统优化设计的核心，相关人员应对此提高重视力度，对数据信息的获取途径进行分析，并且升级数据库技术，注重数据资源获取的高效性与合理性，使得多任务模式得到实现^[2]。

2.3系统实现路径

管网输配系统中，对4S系统进行了优化，利用GIS技术对燃气管网的地理位置数据进行整合。实践中，对GIS子系统进行应用，通过地理信息管网的方式对管网分布图进行展示，通过技术手段，对地图进行缩小、放大、平移和测量工作，满足系统功能多样化需求。同时，在系统模块中，增加了数据添加、编辑、删除和导出等功能，满足管网数据空间查询与属性查询要求。系统设计中，也使用了联网分析功能，对管道联通情况、爆管问题和管网维护数据进行实时掌握。使用SCADA系统也能够设备运行状况进行实时监控，防止出现风险，影响燃气管网服务连续性。

在系统的应用环节，需要根据现场数据，构建快速响应机制，对燃气事故的预先识别提供技术保障。针对巡检子系统而言，主要区分移动端App与PC端区别，综合利用GPS与GIS等功能对设备进行定期检查，发现问题及时处理，防止问题扩大化造成严重影响。实践工作中，业务管理人员使用PC后台端，对具体作业目标进行设计，并且注重人员合理调配，使得燃气管网管理工作得到优化，同时，在工作过程中，对巡检注意事项进行明确，优化巡检工作界面，达到预期管理目标。

为确保燃气管网信息化管理方式实现，本文研究的4S燃气管网系统包括GIS系统、RS遥感系统、GPS定位系统和SCADA管理子系统等等。通过对运维信息的获取与应用，能够对管网输配现场进行有效监控，日后工作中，应进一步创新数据分析方式，研究可视化技术，使得数据获取更加规范，并且对不同场景进行协调配合，继续完善燃气管网4S系统。

结论：综上所述，在燃气管网管理系统中，需要考虑目前设计中存在的主要问题，明确4S系统设计内容，使得系统应用更加安全可靠，设计内容应包括框架结构设计、系统功能实现和子系统布局等等，在此基础上，推动燃气管网输配管理的信息化进程。同时，基于GIS技术，对燃气管网4S系统进行升级，也能够对管网运行风险进行有效识别，使得管网服务安全稳定，满足新时期管理工作要求。

参考文献：

[1]郭超,刑信涛.基于GIS的燃气输配管网综合管理系统[J].石化技术,2018,025(007):311.

[2]王世令,基于GIS的燃气输配管网综合管理系统研究[J].科学与信息化,2018,000(008):166-166.

王志军 高级工程师（注册咨询 监理 建造师 注册设备动力专业工程师），从事燃气设计和管理