基于MapX的城市电网故障监控系统

中心议题：
    * 提出构建基于MapX5.0组件和SQLServer空间数据库的城市电网故障监控GIS系统的解决方案
 

近年来我国电力系统发展迅速，电网规模与密度不断加大，电网配置日益复杂。电网主要由配电设备、输电线路、监控设备和各类基础设施等组成。在严重依赖电力资源的现代社会，电网故障无疑将给人们的生产和生活带来重大影响。所以，电网故障的及时发现、监控和排除就成为电网管理部门保障电网正常运营的主要任务之一。当前，我国已经初步建成全国和地方多级的电网监控信息系统，但是对电网故障的发现与分析主要还是以人工为主，故障位置难以自动定位，难以对区域电网进行统一规划，无法对各电网设备和线路进行及时监控和可视化管理。GIS技术的出现为解决这一难题提供了有利帮助，它提供了强大的空间分析与定位、动态模拟、预测预报和支持决策等服务，为处理电网故障监控问题提供了先进的技术手段。本课题在分析客户实际需求的基础上，采用Delphi和地图组件MapX相结合进行集成二次开发，同时使用空间数据库存储和管理电网空间数据，实现了对区域电网故障的空间分析和专题分析，并为电网管理部门进行规划决策提供有力的支持。

1系统开发相关技术

1.1组件式GIS

组件式GIS是一种新的GIS开发思想，它的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS组件之间，以及GIS组件与其他非GIS组件之间，都可以方便地通过可视化软件开发工具集成起来，形成最终的GIS基础平台以及应用系统。目前国际上比较流行的组件式GIS软件有ESRI的MapObjects和MapInfo公司的MapX等。组件式GIS具有传统GIS工具无法比拟的优点，比如小巧灵活、应用针对性强、性价比高、开发简捷、功能强大以及能与当前各种主流IDE相结合进行集成二次开发等。

1.2 MapInfo MapX组件

MapX是MapInfo公司在1996年推出的一款能为用户提供强大地图分析功能的可编程ActiveX控件。MapX为开发人员提供了一个快速、易用、功能强大的地图化组件，它能够集成到Windows平台上多种主流的可视化IDE中，例如Visual Basic、Visual C++、Delphi、PowerBuilder等。MapX使用与MapInfo Professional一致的地图数据格式，并实现了MapInfo Professional的大多数功能。MapX除了可以支持MapInfo格式地图数据的显示和地图的放大、缩小、平移、选择等基本操作之外，还具有支持图层的自由控制、支持动态图层和自定义图层、强大的专题地图制作和较强的空间查询等功能此外，MapX还具有强大的数据绑定功能，通过与其他ActiveX数据控件的绑定或者直接调用ODBC接口，可以实现外部数据库中的数据与MapX中的地图数据的关联和对应，通过SQL语句可以方便地实现从空间信息到属性信息或从属性信息到空间信息的各种查询。MapX安装并注册到用户计算机上的OCX控件实际上是向用户提供一个Map对象，具有多种属性和方法。

2系统设计

2.1系统功能结构

如图1所示，本系统主要包括4大子系统：系统管理子系统、地图操作子系统、电网管理子系统和故障分析子系统。

（1）系统管理子系统。该子系统中的用户管理模块主要负责用户账号管理和权限分配；地图管理模块主要用于实现地图的更新、修改和日常维护；设备类目设置则根据电网设备的不同用途和功能，对系统中所涉及的所有设备进行分类编号；导航定位设置主要用于调整电网设备GPS定位器工作的相关参数；遥感图像管理主要实现对电网覆盖区域遥感图像的统一管理。

（2）地图操作子系统。该子系统除了主要实现地图的放大、缩小、移动、居中等地图浏览的基本功能外，还具有实现鹰眼视图、查询定位和图层控制等功能。

（3）电网管理子系统。该子系统主要负责处理电网设备和输电线路的日常维护工作，包括电网设备采购、电网设备和输电线路的更换、报废、扩充以及日常维修等。

（4）故障分析子系统。该子系统主要实现电网设备和电网线路故障的自动定位、故障影响范围分析和故障排除进度分析，为各级电网管理部门提供宏观决策参考。

2.2系统体系结构设计

由于本系统的应用范围为电网监管部门内部，所以采用适用于局域网的C/S结构较为合适。本系统采用的是基于MIDAS的三层C/S分布式结构，即客户层、应用层和数据层，其体系结构如图2所示。客户端采用“瘦客户端”模式，主要负责客户请求提交和显示服务器端的响应，而不涉及具体业务逻辑的处理，系统的业务逻辑处理主要由应用服务器来完成，应用服务器通过提供功能接口的方式向广大客户提供服务。应用服务器由MapX组件与Delphi7.0集成二次开发而成，若客户端的请求包括空间操作，则空间请求将由Dataprovider转发给MapX，并由MapX转化为对空间数据库的请求，空间数据库的响应也将由MapX转换后再经Dataprovider发往客户端，并更新客户端界面；若客户端的请求不包含空间数据，则客户端可以直接通过DataProvider以ADO连接的方式与属性数据库交互，而无须调用MapX组件。应用服务器不仅可以有效地封装业务逻辑和空间操作，而且可以有效地促进系统的负载平衡，提高系统安全性。

业务数据的存储由SQLServer2000来实现，而空间数据的组织和存储采用SQLServer2000+SpatialWare的方式来实现。空间数据库引擎SpatialWare能与MapX很好地结合，功能强大且兼容性好，SpatialWare for SQLServer4.8能够有效地将SQLServer2000关系数据库空间化。

3系统数据库的设计与实现

为了提高系统的运行和访问效率，空间数据和属性数据单独存储于不同的SQLServer数据库里。电网故障监控空间数据库（以下简称PNFMSDB）中包含了大量的空间数据表，如电网设备、输电线路、发电站、区县、绿地、水域、居民区、道路、桥梁等30多张空间表。此外，PNFMSDB中还包含有一定量的元数据(MetaData)，例如地图目录表MAPINFO_MAPCATALOG、USER_SDO_GEOM_METADATA以及其他相关的数据视图。业务数据库主要存储系统构建中需要的各种文本数据、视频、图片等，例如电网设备和输电线路详细信息、设备类型、线路类型、电网覆盖地区遥感图像、用户信息、监管法规与相关新闻等。业务数据库中主要有电网设备信息表、输电线路信息表、设备类型表、发电站信息表、用户信息表等20多张相关的属性数据表。

空间数据表与属性数据表的设计除了要满足基本的3NF规范之外，两者之间还必须实现相互关联，这是成功构建PNFMSDB的关键之一。由于每个空间实体都有自己惟一的标识号(ID)，所以存储空间实体的空间数据表要与属性数据表相关联，属性数据表的每一条记录就必须包含1个或多个关键字，它与空间数据表的图形标识符一起作为空间与非空间数据的连接与相互检索的联系纽带。如空间表电网设备(Equipment)与属性数据表电网设备信息表(Equip_Info)之间的关联关系可以为：

Equipment.ID=Equip_Info.ID本课题采用MapInfo格式的徐州市的电子地图(比例尺为1∶50 000)作为企业排污监控系统的辖区地图，利用Easyloader8.0上载地图数据到经过SpatialWare空间化的SQLServer2000数据库。

4系统的实现

在MapX组件与Delphi相结合进行集成二次开发时，首先要在Delphi相关单元文件(*.pas)中引入MapXLib_TLB类库，MapX以ActiveX组件的形式嵌入Delphi的IDE中。在本系统的实现中，中间层应用服务器的开发是整个项目开发的重点与难点。下面仅以访问设备查询定位与闪烁，增加输电线路两个功能模块为例，介绍系统实现的详细过程。

4.1设备查询定位与闪烁

该模块的主要功能是根据指定的图层(layername)、指定的字段(thefield)和指定的匹配值(thevalue)模糊查询满足条件的图元。如果查找结果只有唯一的图元，则该图元将居中并闪烁显示；如果查找结果为多个图元，则这些图元全部高亮度显示。

4.2增加输电线路

当增加输电线路时，首先需要确定线路所需经过的电网设备，即确定线路所经过的点位置。若在两个设备之间增加直线线路，那么只需用鼠标在地图上点击选择线路的起始设备位置和终点设备位置即可。

5结语

本文研究了组件式GIS的特点以及MapX组件的功能和工作原理，提出了城市电网故障监控GIS系统的基本思路和实现过程。系统采用基于MIDAS的三层C/S分布式体系结构，通MapX组件和Delphi的集成二次开发构建应用服务器，通过基于SpatialWare的SQLServer2000空间数据库组织系统空间数据。系统通过了集成测试，其性能和功能均已达到预期设计效果。基于MapX的电网故障监控系统充分利用了GIS技术的优势，有效地解决了当前电网故障状况难以被有效监控等问题，实现了对电网故障的可视化管理，为电网监管部门及时进行故障排除提供了有力的信息支持。