ГИС-технологии в управлении системами водоснабжения и водоотведения г. Уфа.
Иванцов А.В., Овсянникова Е.Н.
МУП "Уфаводоканал"
В современных условиях управление территориально распределенной системой инженерных сетей крупного города невозможно без представления об их пространственной структуре. Технология поддержки бумажных карт и планшетов уже не отвечает требованиям оперативности обработки и обмена информацией. Геоинформационные технологии являются средством, создающим основу для автоматизированного и оперативного управления системами водоснабжения и канализации, а также обеспечения процессов накопления, отображения, обработки, анализа и подготовки тематических карт эксплуатации сетей.
Основой для развития ГИС-технологий в МУП "Уфаводоканал" послужила работа по инвентаризации сетей, которая началась в 1975 г. Главной целью ее было эффективное управление эксплуатацией водопроводных сетей: учет неисправностей объектов сети и работ по их устранению, планирование отключений и определение потребителей остающихся без воды, и т.д. На бумажные планшеты (рис. 1), основой которых была карта города в масштабе 1:2500 наносилась информация об объектах системы подачи и распределения воды (СПРВ), источником которой служила исполнительная документация (при ее отсутствии заказывались необходимые фрагменты) и планшеты Главного управления архитектуры и градостроительства (ГлавУАиГ) г. Уфа в масштабе 1:500. Одновременно готовились паспорта этих объектов. Для уточнений и устранения расхождений в данных подключались специалисты цехов, производились проверки на местах. Была разработана система кодирования объектов СПРВ [1].
Рис.1. Бумажные планшеты со схемой водопроводных сетей
Создание в 1991 г. Бюро технической инвентаризации (БТИ) позволило систематизировать выполняемую работу, а в 1997 г. начать работы по созданию электронной геоинформационной системы. В качестве программного обеспечения была выбрана ГИС Альбея (теперь ГИС ИнГео), а для хранения данных – СУБД PARADOX. Для адаптации ГИС Альбея к задачам управления инженерными сетями была разработана система "Вода". Особенностью модели данных системы "Вода" является то, что классификатор слоев сформирован на основе терминов, применяемых в диспетчерском управлении водопроводными сетями. Для этого в ГИС были созданы такие слои:
- водопроводные участки,
- тупики,
- домовые ввода,
- колодцы;
- задвижки,
- брошенные линии,
- скважины,
- водоводы от скважин,
- бойлерные и т.д.
Система ГИС "Вода" позволила создать информационную технологию сбора и актуализации пространственных данных по структуре водопроводных сетей, сформировать основу для безбумажного документооборота и повысить оперативность диспетчерского управления. Была собрана и систематизирована информация по объектам системы водоснабжения, которая легла в основу базы данных ГИС.
Однако, в ходе эксплуатации ГИС "Вода" выявились следующие проблемы:
- невозможность выделения труб разного диаметра в пределах одного участка;
- не было предусмотрено ведение деталировки колодцев;
- существующая модель данных ГИС не подходила для решения задач гидравлического моделирования;
- прекратилось дальнейшее развитие ГИС "Вода" (Фирма-разработчик прекратила свое существование).
В дальнейшем силами программистов предприятия производилось расширение функциональности ГИС. Были разработаны модули ведения карточек колодцев и ведения информации по трубам в модели данных СПРВ.
В основе модели данных СПРВ лежат представления инженерной сети, в которой узлами являются колодцы, места соединения труб разного диаметра и материала, тупики и потребители. Ребрами сети являются трубы, т.е. участки водопроводной сети находящиеся между двумя водопроводными колодцами. Связность сетевых объектов контролируется механизмом топологических связей ГИС ИнГео.
Внедрение модели данных СПРВ предоставило возможность повышения детальности представления водопроводной сети в ГИС. Это положительно сказалось на перечне задач, решаемых средствами ГИС, а также создало основу для интеграции с другими информационными системами предприятия. Информационные системы стали пользоваться единой кодировкой объектов водопроводной сети, которая автоматически генерируется в среде ГИС. Были унифицированы справочки и классификаторы. Это исключило неоднозначность сетевых объектов в информационных системах предприятия [2]. Был создан поток информации:
1. Управления водопроводных сетей предоставляют информацию по изменениям в состоянии объектов водопроводных сетей;
2. В Бюро технической инвентаризации выполняется контроль поступающей информации и ввод в базу ГИС;
3. Обновленная информация передается в информационные системы и подразделения предприятия.
Сформированная информационная технология позволила решать следующий круг задач:
- Мониторинг состояния СПРВ и учет проводимых работ;
- Мониторинг режимов работы СПРВ;
- Учет потерь в СПРВ;
- Гидравлическое моделирование;
- Подготовка аналитических карт;
- Обмен пространственной и паспортной информацией с внешними организациями (МЧС, проектные организации и т.д.)
В 2005 году начинается работа по вводу информации по объектам канализационной сети. В основе создания модели данных ГИС канализационной сети лежит опыт, который был получен в ходе работы с моделью СПРВ. Модель данных основывается на методологии информационной структуры инженерной сети [3]. Был сформирован единый классификатор объектов канализации, который послужил основой для создания слоев в ГИС. В ГИС были созданы следующие слои;
Узлами канализационной сети были формализованы соединения и абоненты. Ребрами являются канализационные трубы различного назначения.
Благодаря вводу в эксплуатацию базы данных ГИС по канализации в МУП "Уфаводоканал" была создана единая централизованная ГИС (рис.2).
Эксплуатация единой базы данных ГИС значительно повысила достоверность информационного обеспечения управления системами водоснабжения и канализации, исключило неоднозначности в определении расположения объектов, а также создало основу для построения аналитических карт[4].
Рис.2. Геоинформационная система ВКХ
В качестве инструмента для построения аналитических карт используется ArcView 9.3[5], так как функциональности ГИС ИнГео для этих целей оказалось недостаточно.
Примером аналитической карты, построенной на основе информации из единой базы данных ГИС и построенная средствами ArcView 9.3, может служить "Карта распределения электрохимических потенциалов, утечек и защищенности труб" (рис.3). Особенность данной карты является то, что это комплексная карта, которая имеет следующую информационную структуру:
- подложка: интерполированные замеры электрохимических потенциалов, замеренные на водопроводных колодцах;
- трубопроводы: цвет трубы устанавливался согласно материалу;
- утечки: координаты утечек из земли;
- места замеров и значения потенциалов;
- дома и строения.
Рис. 3. Карта распределения электрохимических потенциалов, утечек и защищенности труб
Высокие интеграционные возможности ArcView 9.3 сыграли ключевую роль в оперативности подготовки данной карты. ArcView напрямую, без дополнительного конвертирования, работал с БД замеров потенциалов и таблицами паспортов труб. Гибкий инструмент формирования легенды дал возможность представления труб согласно их паспортным характеристикам.
Карта распределения электрохимических потенциалов, утечек и защищенности труб была использована при определении зон коррозионной опасности, анализе причин возникновения утечек и обосновании мероприятий защиты сетей.
Представленный пример является не единственным в использовании технологий ArcGis. С лета 2007 года с ее помощью было осуществлено более 10 проектов.
Таким образом, на сегодняшний день основная сфера использования технологии ArcGis это:
- подготовка информации для гидравлического моделирования;
- подготовка комплексных аналитических карт или карт для внешних организаций, в подготовке которых функциональность ГИС ИнГео не достаточна:
- задачи, при выполнении которых требуется прямая работа с данными других информационных систем или используются специализированные типы данных.
Существующая в МУП "Уфаводканал" ГИС-технология явилась положительным фактором в формировании корпоративной информационной технологии управления водопроводными и канализационными сетями. Позволила объединить разрозненную информацию об объектах сетей, характеризующую их с разных сторон, в единую ГИС-централизованную информационную систему (рис.4)
Рис.4. Интеграция ГИС с программными комплексами МУП "Уфаводоканал"
В ходе эксплуатации существующей технологии выявились проблемы программно-информационного характера и появились новые задачи, такие как:
- низкая скорость работы и надежность СУБД PARADOX с большими объемами данных ГИС;
- невозможность динамического контроля целостности конструкции инженерных сетей;
- невозможность в существующей модели данных ГИС детального прослеживания путей транспортировки воды и канализационных стоков;
- неполнота данных для гидравлического моделирования;
- отсутствие возможностей хранения данных по сетям в трехмерном представлении;
- потребность в диспетчерском управлении и экспресс анализе эксплуатации сетей;
- оперативная визуализация событий, возникающих на сетях:
- подготовка сложных тематических карт (например, карты качества воды и т.д.) и отчетов по запросам специалистов и руководства предприятия;
- потребность в разработке специализированных АРМов, использующих данные ГИС и построенные на основе технологии тонкого клиента;
- формирование автоматизированной системы поддержки принятия решений в управлении системами водоснабжения и канализации.
Представленные проблемы и новые задачи сформировали основные направления развития существующей ГИС-технологии и определили программное ядро новой ГИС–технологии. Ведутся работы по реинжинирингу существующей геоинформационной технологии, ведется пересмотр существующей модели данных, и разрабатываются новые модули.
Большим подспорьем в решении задач автоматизации управления сетями МУП "Уфаводоканал" будет создание единого муниципального информационного ресурса, который бы поддерживал хранение и актуализацию пространственных и сопутствующих данных, используемых службами и предприятиями города: единый перечень адресов, информация о земельных участках, рельефе, геологической структуре и т.д. Доступ к такому ресурсу позволит повысить скорость и качество обработки информации, поступающей на предприятие из других городских структур, например:
- разработка и согласование проектной документации для объектов капитального строительства,
- обработка данных ЕРКЦ для расчетов с абонентами муниципального жилого фонда,
- обмен с организациями пожарной безопасности информацией об исправности пожарных гидрантов и т.д.
Эти мероприятия позволят повысить качество информационного обеспечения, повысят обоснованность управленческих решений и расширят возможности автоматизированного управления сетями МУП "Уфаводоканал".
Литература
1. З.М. Файрузов, В.А. Зуйченков, В.Ф. Касьянова, Л.И. Кантор Опыт создания ГИС «Вода» на предприятии «Уфаводоканал» Водоснабжение и санитарная техника. №3.-С15-18 Москва.2001.ч.2
2. Л.И. Кантор, И.П. Гилев, Д.Б. Скочило, А.Ф. Хатыпов, А.А. Галиахметов Информационные технологии при эксплуатации системы подачи и распределения воды. Водоснабжение и санитарная техника. №3.-С15-18 Москва.2008.
3. М. Зейлер Моделирование нашего мира. Руководство ESRI по проектированию базы геоданных. ESRI Press.Хьюстон.2000г.-С254.
4. Л.И. Кантор, А.Ф. Хатыпов Интеграция информационных ресурсов как составляющая повышения эффективности управления Водоснабжение и санитарная техника. №3.-С 8-11. Москва.2008.
RSS
Реклама
