电力三维GIS综合信息管理平台建设方案书

电力三维GIS综合信息管理平台

建设方案书

目录

1. 项目概述 (3)

1.1.项目背景 (3)

2. 总体技术架构 (4)

2.1.系统总体架构 (4)

2.2.系统网络拓扑 (6)

2.2.1. 数据部署 (7)

2.2.2. 应用服务部署 (8)

2.2.3. 客户端部署 (9)

3.系统功能规划 (10)

3.1.电力三维系统功能综述 (10)

3.2.视频监控子系统 (11)

3.3.移动办公子系统 (12)

3.3.1. 数据采集 (13)

3.3.2. 监控报警 (13)

3.4.电力三维地理信息系统界面 (14)

4. 项目实施计划 (18)

4.1.项目人员计划 (18)

4.2.软件配置管理计划 (19)

4.3.项目管理计划 (20)

5. 三维GIS平台选型 (21)

1. 项目概述

1.1. 项目背景

经过近十几年的发展，我国各行各业的的信息化建设已到一定的程度，并也取得了一定的成果。信息化的建设也推动着地理信息科学的发展，特别是互联网网络技术、通信技术、数据库等技术的综合应用，正改变而且已经改变了人们的生活习惯，观念。

地理信息系统（Geography Information System），是一种集采集、处理、存贮、管理、分析、和输出地理空间数据的计算机综合信息系统，其核心是用计算机来表达、处理、存贮和分析空间信息，是近年来发展迅速的一门信息技术。目前其技术已经广泛触及到了社会生活的各个角落。电子地图、GPS卫星导航、手机地图、数字地球、数字城市、多人津津乐道的Google Earth，这些眼下最时尚的新事物，其核心技术正是GIS技术。GIS的应用已经成为新一轮信息化建设的亮点，从而也大大推动了社会的信息化建设，并日益深入到国土、交通、环保、电力、电信、民航、房产等领域，并融入IT，成为IT中的一个重要一员，逐步走向社会化与大众化，关键的是，它在政府与企业信息化应用中已经起着越来越重要的作用，产生了不可低估的社会效应。

目前，基于Web的WebGIS还是GIS发展的主流，而三维GIS的真实直观感和移动GIS的移动便捷性，越来越得到更多人的喜爱，也成为业界的研究热点。

随着GIS技术的不断发展，三维GIS在整个电力行业中得到越来越广泛的应用，基于真实场景数据的三维模拟，已经在电网管理、故障抢修、安全监控等各个方面显示出非凡的作用。国家测绘局陕西基础地理信息中心凭借优越的影像、数据条件，利用先进的GIS、RS以及虚拟现实等技术将数字地面模型、输变电设备模型和各种电力部门专业属性信息有机结合起来，建立电力三维地理信息平台，可实现与基础地理信息数据相结合的电力专业数据的查询、更新，电网电路的检修和安全检控，实现大场景内电网的空间表现和分析、管理功能。平台通过先进的三维可视化手段，将整个输变电业务和管理全过程纳入计算机管理，规范输变电业务流程，加强电力部门的协作和管理职能，提高地理部门输变电生产、管理能力和决策水平。

2. 总体技术架构

2.1. 系统总体架构

图2-1系统总体架构图

系统总体设计坚持数据、管理、服务、应用相分离的架构思想，在保持灵活性和扩展性的前提下，实现基础空间地理数据的管理和共享，实现现有资源数据的整合、共享和交换，实现现有系统和服务的整合和综合展现应用，实现与CA认证系统的集成。

系统框架包括空间基础网络层、数据层、服务层、应用层、安全认证层、展现层6个层次和空间信息资源安全保障体系、空间信息资源管理制度体系。

1）空间基础信息网络层

空间基础信息网络层包括现有的政务内网和外网、计算机主机及存储设备，是空间基础信息平台的通信基础，是空间基础信息数据中心的“脉络”，把各机构的地理空间数据库连接成松耦合系统，即在物理上是分散的，而在逻辑上是一个整体。

2）数据层

数据层包括公共专题数据库、社会专题数据库、空间基础地理数据库、城市三维仿真模型库、元数据库、公众电子地图数据库和统计数据库。空间基础地理数据库，包括遥感影像数据库、数字高程模型数据库、地形图数据库和三维仿真模型库，以及元数据库，公众电子地图数据库。

空间数据管理系统完成对空间基础数据的管理、维护、更新和同步等功能。它提供了空间数据备份/恢复、数据更新、数据编辑、数据导入/导出、数据转换、数据质量检查等功能。

3）服务层

服务层包括空间数据目录服务、空间基础数据服务、空间数据分析服务、空间数据交换服务、元数据服务。服务层利用GIS平台引擎获取空间数据，按照OGC 的WMS/WFS标准发布空间数据。用户通过WebService方式获取相关服务。本期主要实现目录服务、元数据服务、遥感影像服务、数字高程模型服务、地形图服务、矢量地图服务和城市三维景观服务，并提供数据下载服务。

4）应用层

应用层是整合服务层所提供的数据服务，建立面向不同主题的综合应用。要建设的三维韶钢地理信息服务平台，它是一个面向最终用户的应用系统框架模板，其他专题应用可利用此应用框架模板快速搭建系统。

5）安全认证

安全认证主要是确保系统数据的访问安全，与CA认证平台挂接。

6）展现层

展现层是通过集团内网、互连网，面向集团、企业、公众的宣传门户。

7）运维支撑系统

提供系统的控制、管理、监控和维护等后台保障，保证系统稳定运转。主要功能包括用户管理、服务管理、日志管理、统计分析、系统监控等系统维护与管理功能。

用户管理，包括用户信息管理、用户目录管理等，提供用户与各个数据、应用服务、数据交换等子系统的授权映射，这些人员包括系统维护管理人员、数据维护管理人员、系统使用人员，就是用户目录管理。

服务管理，包括服务目录管理、服务状态管理、服务配置管理等功能。

日志管理，提供对系统访问日志的管理。

统计分析，提供用户对系统访问量、访问成功率的统计等。

系统监控，监控和报告系统状态，系统故障检测和恢复。

2.2. 系统网络拓扑

系统网络部署需要充分考虑灵活性和将来的扩展性，同时要充分利用和共享现有的硬件和网络资源条件，所以一期数据服务和应用服务可以采用下图（系统网络拓扑图）所示的部署方案，随着以后数据量和应用服务访问量的增加，可以平滑无缝的扩展（扩展后的系统网络拓扑图）。扩展后，空间数据服务布署在数据服务器，运维支撑布署在管理平台服务器上，业务系统布署在服务层的应用服务器上。多台应用服务器组成集群，通过以太网LAN与附载均衡服务器和数据服务器相连，应用服务器的数量和硬件配置可以根据实际的数据和访问量来确定，但数量至少是两台。

图2-2系统网络拓扑图

2.2.1. 数据部署

整个系统所用到的数据根据用途可以分为两类：空间基础地理信息数据、第三方专题业务数据。

空间基础地理信息数据用来对实际的地形、地物、地理对象进行图形图像化描述，可视化的表达。它包括地形数据（DEM）、影像数据（DOM）、矢量数据（Vector）等，此外还有地址数据。这类数据的特点是：制作与处理流程复杂；数据量大，占用存储空间大；几乎全部是二进制数据，可以以文件和数据库形式来存储；访问频度高，对网络带宽占用高，所以很容易造成网络瓶颈。

第三方业务数据是各职能部门的专业数据或专题数据，对这些数据的访问量不大，一般只有特定的业务应用才需要，并且这类数据目前是委办局自行维护管理，

所以不用考虑部署问题，将来可以根据系统建设的要求来部署和扩展。

因此可以采用如下数据部署策略：

1）本期数据部署方案

在本期数据量和访问量不大的情况下，对于所有的基础空间地理数据以文件或数据库形式统一存储，采用统一的数据服务器，这些服务器均部署在同一LAN（集团网络信息中心局域网）中。为了提高系统稳定性，数据服务器均采用双机备份系统，避免单点故障。

2）扩展部署方案

在将来数据量和访问量大的情况下对于基础空间地理数据以文件形式按内容进行分类部署，地形数据（DEM）专用服务器、影像数据（DOM）专用服务器、矢量数据专用服务器，属性数据以数据库的方式来部署，这些服务器均部署在同一LAN 中；同时考虑到服务扩展性，可以根据实际数据访问量增加相应数据的服务器数量，这样各个数据均有专用的访问通道，实现数据分流和松耦合，提高了系统数据服务性能。同时，为提高系统稳定性，所有数据服务器均采用双机备份系统，避免单点故障。

为便于数据存储和维护，提高数据提取速度，可根据需要采用共享独立磁盘冗余阵列（RAID）技术，所有数据存储在共享的磁盘阵列中。这些数据服务器采用双网卡，一个通过以太网和应用服务器相连，另一个和数据共享磁盘阵列相连，因此每台数据服务器均可以访问到。

2.2.2. 应用服务部署

本平台主要服务于集团内部网用户，所以用户对应用服务访问量不大，但考虑到以后服务访问量的增大（对外开放），考虑到可扩展性和系统伸缩性，所以应用服务部署可以采用以下方案：

1）本期部署方案

采用一台应用服务器部署在集团信息中心局域网内部，数据服务和业务应用服务部署在该应用服务上，用来提供外部对应用服务的访问。为了提高系统稳定性，可以采用双机备份系统避免单点故障。

2）扩展部署方案

今后系统数据访问量很大，根据需要可采用应用服务器集群和负载均衡器，但考虑到建设成本、系统的安全性和稳定性，可采用Linux + LVS服务器集群部署方案。

在虚拟服务器的体系结构中，一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接，在它们的前端有一个负载调度器（Load Balancer）。负载调度器能无缝地将网络请求调度到真实服务器上，从而使得服务器集群的结构对客户是透明的，客户访问集群系统提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样。

客户程序不受服务器集群的影响不需作任何修改。系统的伸缩性通过在服务机群中透明地加入和删除一个节点来达到，通过检测节点或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性。

集群有一台统一的负载均衡服务器，负责将请求转发给每一台应用服务器进行处理，负载均衡服务器上运行Linux操作系统和Linux虚拟服务器模块（Linux Virtual Server，LVS），并采用双机备份系统，当它出现故障时切换到后备机来维持服务的正常运行。

多台应用服务器组成集群，通过以太网LAN与附载均衡服务器和数据服务器相连，应用服务器的数量和硬件配置可以根据实际的数据和访问量来确定，但数量至少是两台。

2.2.

3. 客户端部署

集团各职能部门等用户的计算机作为客户端，通过集团内部专网提供数据、应用服务和数据交换。

3. 系统功能规划

3.1. 电力三维系统功能综述

一、基于GIS的电力三维系统基本功能包括：

二、基于GIS的电力三维系统的其它专业应用功能：

3.2. 视频监控子系统

重要生产现场监控：系统在所有重要生产现场、原料场安装视频头，在指挥中心配置DLP投影单元组成的多媒体、全数字的组合投影显示墙，组合墙可采用9×5、2×2、2×4组合，共57面投影单元，这样在多媒体组合显示墙上既可以切换观察前端45路监控电视图像，包括生产现场图像、矿山图像等，又可以以各种灵活的方式在组合屏上以任意大小、任意位置、任意组合显示各路图像、计算机图形及GPS电子地图等。

举一个例子来说明系统功能：领导走进指挥中心，指挥中心的环形多媒体、全数字的组

合投影显示墙正显示着各生产现场、原料场紧张而有序的工作场面，领导调出全韶钢的三维电子沙盘，通过VR技术的使用，完全有身临其境的感觉，领导可以在其中实时漫游，每到一个分厂，系统即显示当前状态，生产指标完成情况等最重要提示信息，领导可以随时调出该分长所有资料，生产计划、报表等信息，掌握该厂生产管理状况，领导可进入厂区、厂房、在虚拟现实的环境下、查看高炉、转炉等的生产、安全状况，领导如果对某处感到有问题，可以随时切换，调出当前的视频监控图像，检查当前情况, 领导即使出差在外，甚至在国外，也可通过互联网连接指挥中心的视频服务器，进而监控、查看分厂、原料场的生产状况。

多媒体监控中心

三维系统中集成监控视屏

3.3. 移动办公子系统

实现用户在室外使用移动终端比如智能手机、PDA进行办公。

3.3.1. 数据采集

数据采集：用户在办公现场把采集到的采集数据，比如设施设备空间位置信息（GPS 采集），属性信息，图像信息（拍摄的照片）及视频语音(录像录音)信息，通过移动网络传到平台控制中心，工作人员就可以在三维GIS平台上实现具体位置和模型的浏览、查询、分析，辅助管理决策。

PDA属性采集界面

3.3.2. 监控报警

监控报警：系统监控中出现了警报情况，可通过移动网络把报警的信息（属性，地图，图片等）可以语音、彩信、短信的方式发送给相关负责人，可通过移动终端设备（手机，PDA）进行在地图上进行报警位置定位，属性查询，做路径导航、规划。

手机地图定位

3.4. 电力三维地理信息系统界面

1、输电网络三维可视化显示（从高空俯瞰大范围区域电力线路布局、走向）

2、三维高压变电站区（简单模拟）

3、输电网统计及二、三维联动分析

4、故障抢修最短路径分析

5、模拟停电范围分析

6、报表生成

7、车辆跟踪，移动抢修

8、距离测量、剖面分析

4. 项目实施计划

本平台建设内容多，工期较为紧张，同时对于质量要求高，为同时满足这几方面的要求，上海智领普华公司设计了一下策略以确保满足客户要求，使平台得到高质量的建设与实施：

?根据项目要求重新整合公司资源

为了能够调动上海智领普华公司全部的资源以尽可能的满足客户要求，上海智领普华公司根据项目的结构以及要求划分了项目人员，从而打破公司内部结构，提供了全面的资源，以保证本平台项目的顺利实施。

?合理设计项目实施策略

各个子系统在需求调研结束后并行开发，并设置专人负责，以提高工程速度。

同时，各个子系统组均配备测试人员、文档人员等相关IT项目管理人员以确保质量。

最后，各子系统再合并，并进行系统的集成测试、安装调试、试运行及验收等步骤。

?优化时间安排

对于各子系统开发过程进行了逻辑分析，将不能并行处理的内容在时间上以及人员安排上进行优化。同时对各模块间的联系进行了处理和安排。最终确保最大限度的利用人力资源，达到最好的产品质量。

4.1. 项目人员计划

一套健全有效的组织和领导机构是贯彻工程意图并顺利实施工程的必要条件和重要保证。在工程规划之初，首先要组建起适于本工程实施和管理的全套组织和领导机构。甲乙双方共同成立项目领导组，采用项目领导组下的项目执行小组组长负责制，并明确规范下属各部门的职责及部门间协调关系。为工程验收，设置直属项目领导组之下的由双方人员共同组成的验收小组；为监控项目的实施，保证项目的质量，设置直属项目领导组之下的由双方人员共同组成的质量监控小组。

项目组织结构图

4.2. 软件配置管理计划

在实现软件配置管理计划的过程中，要特别注意实现以下三个里程碑：

1）建立软件配置管理小组：在项目总体组批准软件配置管理计划之后，立即成立软件配置管理小组；

2）建立各阶段的配置基线：随着系统及其所属各子系统的任务书的评审和批准，建立起功能基线；随着总体组编写的《软件需求规格说明书》的批准，建立起指派基线；随着工程化软件系统的集成与系统测试的完成，建立起产品基线。

3）建立软件库：在本项目所属的各个子系统的研制工作的开始，就建立起各个子系统的软件开发库，并在本项目配置管理小组的计算机上建立起有关该系统及其子系统的软件受控库。以后在每个开发阶段的结束，建立各个子系统的新的开发库，同时把这个阶段的阶段产品送入总的软件受控库，并在各个子系统的计算机上建立软件受控库的副本。软件受控库必须以主软件受控库为准。当全部开发工作结束，在配置管理小组的计算机上建立起软件产品库，并在各子系统的计算机上建立软件产品库的副本。

4.3. 项目管理计划

双方分别委派一位高级项目经理来进行本项目的具体管理和实施工作，项目经理是项目组唯一对外联络接口，负责协调项目所需的各种资源，直接向项目管理层负责，向项目管理层汇报项目的进度和状态。具体职责包括：

●制定一个各小组认同的项目计划；

●安排各类会议日程；

●监控项目过程和进度；

●编写项目进度报告；

●定期举行项目进度会议；

●协调项目中的人员和资源；

●维护一个问题清单并保证每一个问题都得到圆满解决。

●本项目开始前，准备一个项目计划来确定各阶段划分和工作层次，并且为

本项目小组设立阶段性完成的标志；

●根据情况对项目的任务进展、日程安排和资源调配做出适当的改变；

●在项目变更后，根据双方的审议结果调整项目计划；

●根据项目实施计划进行项目开发和项目管理

●根据项目计划，跟踪、衡量和评估项目的进度和状态；

●如果出现与项目计划不同的情况，根据项目变更控制程序进行处理；

●检查项目的任务进展、日程安排和资源调配，根据情况做出适当的改变；

●一般每两周将举行一次检查会议，在需要时，也可按项目阶段性完成标志

举行。

●按月对项目的状况进行报告；

●在项目实施过程中遇到有关技术难题或双方需共同研究有关问题时，应及

时参加双方有关人员的对策方案研讨会，确定解决方案。