配电网地理信息系统.docx

配电网地理信息系统.docx

《配电网地理信息系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《配电网地理信息系统.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

配电网地理信息系统

中国石油大学（华东）毕业设计（论文）

油田配电网地理信息系统的软件开发

学生姓名：

王政

学号：

02053419

专业班级：

电气工程及其自动化02-4班

指导教师：

陈继明

2006年6月20日

摘要

本论文针对油田配电网地域分布广泛、设备种类繁多以及供电维护面大且要求时效性高等特点，引入地理信息系统提供丰富和有效的空间信息和属性信息，扩展管理信息系统的描述能力和表现形式，为供电大队维护和管理配电网络提供极大的方便。

本文以MapInfo平台为基础，利用VB语言为某采油厂供电大队所管辖的6KV以下某供电网络开发出可视化信息管理软件,通过该软件主要实现变压器、输电线路的信息输入、管理和查询等功能，有利于配电网运行维护和设备管理。

此外，该软件还具有地图绘制、地图漫游、地图缩放、地图修改、地图存储和地图打印等功能，完善了对配电网的信息化管理。

关键词:

地理信息系统；MapInfo；VB；信息化管理

ABSTRACT

Thedissertationcopewithcharactersofoilfielddistributionnetworkwhichisextensivelocaldistribution、variousdevicecategoryaswellaslargepowersupplymaintenancecoverevenhighrequirementoftimeefficiency,introducegeographicinformationsystemstosupplyabundant、effectivespatialinformationandattributioninformation，spreaddescriptivepowerandmanifestationofmanagementinformationsystem，offertremendousconvenienceofdistributionnetworkmaintenanceandadministrationforpowersupplygroup.Visualizationinformationmanagementsoftwareisdevelopedoutforsomesupplynetworkbelow6KVwhichisdominatedbypowersupplygroupofoilrecoveryfactory,basingonMapInfoandusingVBintegrated,tobepropitioustodistributionnetworkoperationalmaintenanceandfacilitymanagement，primaryfunctionssuchasinformationinput、managementandqueryoftransformer、electrictransmissionlinecanberealized.Moreover,thesoftwareconsistsofautomatedmapping,mapzoom,maproam,mapmodify,mapprintandetc,perfectinginformatizationmanagementofdistributionnetwork.

Keywords:

Geographicinformationsystem;MapInfo;VB;informatizationmanagement

第1章前言···········································································································1

1.1地理信息系统在油田配电网管理系统中应用的必要性····················1

1.2油田配电网地理信息系统的发展趋势················································1

1.3本文的主要研究内容············································································2

第2章地理信息系统简介···················································································3

2.1地理信息系统的出现··········································································3

2.2地理信息系统的概念············································································3

2.3地理信息系统的功能············································································4

2.3.1数据采集与输入············································································4

2.3.2空间数据的处理与分析································································5

2.3.3数据输出························································································7

2.4地理信息系统软件················································································7

2.4.1地理信息系统软件的组成····························································7

2.4.2MapInfo简介··················································································8

第3章基于MapInfo的油田配电网地理信息系统软件的开发······················13

3.1配电网的接线方式··············································································13

3.1.1开式电力网··················································································13

3.1.2闭式电力网··················································································13

3.2数据的采集和管理··············································································14

3.2.1图形数据的采集··········································································14

3.2.2点、线、区域空间数据的采集······················································15

3.2.3数据库的建立··············································································16

3.3配电网理论线损计算··········································································20

3.4油田配电网地理信息系统软件设计··················································22

3.4.1软件设计思想··············································································22

3.4.2用户界面的设计··········································································22

3.4.3集成地图的开发··········································································24

第4章结论·········································································································31

致谢······················································································································32

参考文献··············································································································33

附录······················································································································34

第1章前言

1.1地理信息系统在油田配电网管理系统中应用的必要性

油田配电网具有电压等级多样、地域分布广泛、设备种类繁多以及供电维护面大且要求时效性高等特点。

传统的处理方法存在着一些不足之处：

纸质地图不易管理、查询不便,单调的数字、文字、符号资料无法充分体现信息与空间的关联关系,平面资料无法表达空间立体信息等不足之处；基于关系数据库的计算机管理系统难于满足既处理海量属性数据又处理空间数据的需求；AutoCAD的数据管理功能相对较弱；另外一些图形信息软件数据管理功能虽然可以，但图形中每个节点之间不存在图形的拓扑关系，因而难以进行理论线损分析计算、负荷预测和短路容量计算等与连通性分析有关的高级应用程序设计，并且这些软件所能提供给操作人员的只是接线图，所显示的是各电气设备的电气连接，而不反映它们的地理位置及其关系。

引入地理信息系统则可以充分克服这些不足,为决策部门提供更加丰富、有效的空间信息（地图资料）和属性信息。

1.2油田配电网地理信息系统的发展趋势

随着GIS技术的推陈出新和油田配电系统自动化水平的不断提高，当前配电网地理信息系统的开发出现了如下的发展趋势：

（1）功能模块化。

将整个系统划分为子系统、功能模块和不同层次的组件分别开发，既提高应用程序重用度，又可以在一定程度上节省资金和时间的投入。

（2）数据充分共享。

利用分布式数据库技术实现数据共享，不仅节省数据存储资源，降低网络通讯开销，克服数据更新困难，还为网络化管理提供了数据支持。

（3）管理网络化。

Internet/Intranet技术的应用实现了远程采集、监视、控制和综合管理，使配电管理更方便、快捷、透明。

（4）系统结构开放化。

开放式的分布结构和软件平台，透明的插件式的开放应用接口，便于不同应用功能的用户即时接入和使用。

（5）友好的人机界面。

“傻瓜式”的菜单、按钮和汉字操作提示，使操作人员只需经简单培训，就能使用计算机处理复杂的业务工作。

（6）高可靠性.采用多机（双机）热备用或多机运行互为备用，大大提高了系统无故障运行时间，使其连续稳定运行。

（7）动态实时管理。

以不易变化的地理图形为静态背景，将配电系统的动态数据叠加在上面并结合成有机的整体，实现实时的管理平台。

配电网地理信息系统的这些发展特点往往是同时存在的，并且它们之间又是相互交织，相辅相承的。

1.3本文的主要研究内容

综上所述，本文中油田配电网地理信息系统的软件开发利用MapInfo为开发平台，以VB为开发工具，提供了丰富和有效的空间信息和属性信息，扩展了管理信息系统的描述能力和表现形式，为供电大队对油田配电网络的维护和管理提供极大的方便。

本文主要完成以下工作：

（1）窗口界面的设计

（2）配电网图形的实现

完成了背景地图和设备图形的录入功能，可对地图进行编辑、修改、查询，通过图层显隐控制，可对配电网结构进行分析。

（3）设备管理的实现

完成了线路设备的添加、变更和删除，及其相关属性的录入，设备统计和查询等功能。

第2章地理信息系统简介

2.1地理信息系统的出现

1960年加拿大测量学家诺基尔·汤姆林逊博士提出了，把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理和分析这个新颖的思想。

1963年，他又首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个（GIS—加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。

在过去短短的二十余年中。

地理信息系统由一个诱人的思想发展成为一个新兴的产业和学科——地理信息产业和地理信息学或地学信息学（GeomaticsGeo-informatics）。

进入90年代以来，由于高性能低价格的工作站和微机充斥市场，计算机网络技术的推广应用，以及UNIX操作系统，Windows或X-Windows开发工具和并行处理机技术的不断发展，使GIS发展成为具有开放性、信息资源共享和支持多硬件平台（多层次）的高技术产品，使用环境更为方便。

我国GIS经过十多年的发展，已在研究和应用上逐步形成行业，开始走向产业化的道路，己成为国民经济建设和社会生活的一种共同需要和普遍使用的工具，并在城市建设，农业、能源等基础建设、环境保护、灾害防治和海洋开发等方面发挥重大作用。

2.2地理信息系统的概念

地理信息系统（GeographicInformationSystem简称GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。

它是一种特定的十分重要的空间信息系统。

GIS处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。

GIS的概念框架如图2-1所示。

GIS的基本概念如下：

（1）GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相关联的

图2-1GIS的概念框架构成

子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。

（2）GIS的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。

空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述。

这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。

（3）GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以产生常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息、实现地理空间过程演化的模拟和预测。

（4）GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。

大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测童、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数据；电子速测仪、GIS全球定位技术、解析或数字摄影测童工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用。

可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。

地理学是GIS的理论依托。

2.3地理信息系统的功能

2.3.1数据采集与输入

地理数据信息的形式怎样多样化，它大体上可分为两类：

一是地理基础数据或空间数据，如地形、地物的位置，地面和井下测盘点的位置等；二是属性数据或描述数据、表格数据，如对地形、地物、土地的分类、特征表述，生产统计数据，社会和生态环境数据等。

对上述各种数据的采集和输入中的方式如图2-2所示。

图2-2GIS数据采集与输入

GIS的数据库不仅可以提供对各种空间数据和属性数据的编辑、处理、统计、分析和评价，还可以按一定的要求建立报表，绘制图形。

2.3.2空间数据的分析和处理

GIS软件系统具有较强的空间数据分析、管理与处理功能。

不同的软件系统所具有的功能不尽相同。

但通常应具备如下主要功能：

（1）空间数据管理

除了与属性数据有关的DYMS功能之外，对空间数据的管理技术主要包括：

基础文件的建立、更新、检索、开窗、列表与显示，文件的接边、统计综合，将x、y坐标转换成格网或将格网转换成x、y坐标等。

（2）拓扑关系和制图综合

空间概念能用几何关系和拓扑关系来度量。

基本空间单元及其相关的特征是：

点、线（长度、弯曲、方向）、面积（范围、周长、凹凸、连结、重盛）和体积。

空间实体可定义为多个空间单元的组合，这种组合可以是相同类型实体的组合，也可以是不同类型实体的组合。

地图综合的内容很多，如线坐标压缩、边界消除、接边、多边形简（细）化等。

（3）地图提取

地图提取与制图综合有密切关联，目前主要的技术方式包括：

计算中心点，由不规则分布的数据点生成等值线，生成近似多边形，多边形再分类，将x、y坐标转换成规则的格网等。

（4）图幅管理及空间数据处理

在同一地区不同单位、不同时间的数据源难免在地图的比例尺、坐标系、投影方式等存在差别，因此往往需要对一些原始数据作预处理。

常见处理方法有改变比例尺、纠正畸偏差、旋转／转化、改变投影系。

（5）缓冲区生成，多边形重叠和消除

缓冲区的生成与分析是根据数据库中的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围内缓冲区多边形，它们是GIS的基本空间分析功能。

例如，建立个电视塔，其有效辐射范围有多大等。

多边形重叠和分离（消除）是将同一地区、同一比例尺的几种多边形要素的数据文件进行重叠处理，从而产生许多新的多边形。

（6）格网分析与量测计算

格网叠加与计算，半径查找，距离计算，路径优选，多边形面积量算及容积计算等。

（7）自动制图

自动制图是的GIS主要功能之一。

制图功能模块或软件包通过图形编辑，可根据用户的需要对数字地图进行整饰，按照给定的符号、注记和颜色进行图形显示或绘图仪输出。

2.3.3数据输出

经GIS系统数据处理的结果能够以多种形式表示，有的形式是用户可以阅读或理解的，有的则需要转换到计算机系统的其它设备中。

前者如各种图表、像片；后者主要是CCT磁带。

2.4地理信息系统软件

据不完全统计，能够提供市场的商业化GIS系统和有关软件产品已达200多种，世界范围内用户众多、知名度较高的有七八种软件，其中大部分已进入中国市场。

纵观国内外GIS系统，其应用归纳概括起来有两种情况：

一是利用GIS系统来处理用户的数据；二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发用户的专用GIS软件。

2.4.1地理信息系统软件的组成

（1）空间数据库管理系统

它是GIS软件工具的核心部分，统一管理属性和空间数据，具有初始化、输入、更新、检索、变换、量测、维护等功能，并为其它模块提供基本图形图像支持工具和接口。

（2）图形图像处理系统

该系统不仅要包括通用图形处理功能，如图形数据输入、编辑、构建拓扑关系、地图整饰、图幅接边等，而且还应具有图像处理功能，如几何纠正、滤波、边缘提取、图像分类等。

图形图像处理系统应作为一个整体，处于同一界面之下，以实现GIS和遥感的完全结合。

（3）数字高程（地面）模型模块

数字高程（地面）模型是一种特殊的数据模型。

在地球科学和区域规划设计中有广泛的用途，一般将它设计成一个单独的模块。

（4）空间数据分析系统

空间数据的处理、分析是GIS软件的又一重要内容和特色所在。

关于空间数据分析可分为三个不同的层次：

一是简单的空间搜索、空间叠加，如缓冲区分析、网络通路、资源分配、多边形叠加等，可称为传统手工操作的计算机化；二是空间格局的关系及其描述，包括对空间格局在数量上的描述和定性的趋势分析，如空间目标的聚散度分析；三是空间模拟，如空间过程机理、空间动态模型、预测空间格局的发展变化等。

（5）智能专家系统工具

该系统工具以人工智能为基础，是通用的GIS软件工具，它具有组织和使用知识及不充分、不准确数据，模仿专家的思维、推理，进行分析和解决问题的能力是一个有待发展的领域。

（6）输入输出支持系统

该系统应能实现常用GIS数据格式间的转换，能够支持多种形式的数据输入，如文本、数字、矢量和网格图形数据的输入。

在输出功能方面，应具有文本、表格、图形和图像等多种形式数据的功能，包括点阵打印、矢量绘图仪，甚至栅格绘图仪，以及自动分色排版等。

2.4.2MapInfo简介

一、MapInfo的产品构成

MapInfo是MapInfo公司系列产品的统称，MapInfo系列产品主要包括以下产品：

（1）桌面地理信息系统

MapInfoProfessional是一套强大的基于Windows平台的地图化解决方案。

MapInfoProfessional的平台兼容性强，能够在所有的Windows操作平台上运行。

在数据库联接方面，能够支持多种数据库。

在数据处理方面，不仅能够处理多种格式的数据，而且还提供了更强的数据创建、操作和分析的选项，操作界面也更具人性化。

（2）WebGIS开发工具

MapXtreme是因特网、企业外部网和内部网的地图服务器。

因为目前网络地理信息系统（WebGIS）存在利用Java所开发的WebGIS和利用Windows中的组件所开发的WebGIS两种方式，所以MapXtreme的网络开发版有两种形式，即MapInfoMapXtremeforJava4.5和MapXtremeforwindows3.0。

MapXtremeJava版本中包含了强大的对象模型和Server-enabled地图组件库，为开发商集成网络应用提供了高可视度、直观的图解组件。

MapXtremeJava版本是一套百分之百纯Java类。

它带有一系列可视和非可视的JavaBeans，可与普通使用的Java开发环境轻松地结合。

MapXtremeWindows版本可以使公司实现数据的地图可视化，发现在电子数据表和报告中发现不了的新的关系和趋势，领导公司利用地图更加有效率运行。

（3）开发工具

MapBasic语言作为MapInfo地理信息系统得开发工具，是美国MapInfo公司于1986年推出的，它与Micros