【導(dǎo)讀】基于GIS的供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計。在供水行業(yè)中無論是靜態(tài)信息還是動態(tài)信息都和管線所在的。地理位置密切相關(guān)構(gòu)建以GIS為平臺的信息綜合分析和決策的供。管理不僅圖文并茂準(zhǔn)確高效而且易于動態(tài)更新更重要的是。利用GIS的空間分析和模型分析功能可對管網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。統(tǒng)計在發(fā)生故障時可以自動制定相應(yīng)的搶修方案從而達(dá)到智能。本文采用當(dāng)前GIS的熱點之一組件式GIS進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)使MIS. 和GIS更好地結(jié)合摒棄了由于傳統(tǒng)GIS結(jié)構(gòu)封閉性而導(dǎo)致的軟件本。身越來越龐大不同系統(tǒng)的交互性差系統(tǒng)開發(fā)難度大等諸多問題。設(shè)計了系統(tǒng)的總體架構(gòu)采用統(tǒng)一建模語言UML. 和動態(tài)建模對其中主要類的屬性和方法進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計保證了結(jié)。構(gòu)的合理性易于系統(tǒng)的擴(kuò)展實現(xiàn)了管網(wǎng)故障時關(guān)閥方案的研究。給出了最小停水范圍的算法并且對可能引發(fā)的多處爆管事故進(jìn)行了。分析和處理從而將故障造成的損失降為最低結(jié)合小區(qū)實例比較了。率居高不下的問題為企業(yè)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益

　　

【正文】 設(shè)計了爆管事故時的最小停水范圍的關(guān)閥方案 并對因爆管關(guān)閥后有可能引起的 連續(xù)爆管現(xiàn)象進(jìn)行了分析和處理 將事故造成的經(jīng)濟(jì)損失降為最低 為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng) 濟(jì)效益 產(chǎn)生了良好的社會效益 本文 的研究填補了煙臺市供水行業(yè)的空白 為企業(yè)擺脫傳統(tǒng) 落后的管理方式 走向科學(xué)的管理和決策提供了技術(shù)保障 本文主要研究內(nèi)容 本文在對 GIS 的功能 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢進(jìn)行了概述的基礎(chǔ)上 闡述 了基于 GIS 開發(fā)供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)的重要性 采用當(dāng)前 GIS 的熱點之一組件式 GIS 進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā) 設(shè)計了 系統(tǒng)的總體架構(gòu) 采用統(tǒng)一建模 語言 UML 對系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài) 和動態(tài)建模 對其中主要類的屬性和方法進(jìn)行了詳細(xì) 設(shè)計 對 GIS 數(shù)據(jù)庫管理方法進(jìn) 9 行了闡述 設(shè)計了元數(shù)據(jù)表和拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 描述了數(shù)據(jù)庫的連接方法 實現(xiàn)了管網(wǎng) 故障時關(guān)閥方案的研究 給出了關(guān)閥方案的原理 最優(yōu)關(guān)閥搜索算法 算法流程圖及 關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn) 結(jié)合小區(qū)實例比較了不同的關(guān)閥方案 明確了最優(yōu)關(guān)閥方案的優(yōu)勢 對因爆管關(guān)閥后壓力增大而可能引起的連續(xù)爆管事故進(jìn)行了分析和處理 實現(xiàn)了系 統(tǒng) 的主要功能 并給出了部分界面圖 最后對課題的意義進(jìn)行了總結(jié)和展望 10 第二章 系統(tǒng)建模 總體架構(gòu)設(shè)計 系統(tǒng)需求分析 基于 GIS 的供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)是建立在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的 以全面 準(zhǔn)確 實 時動態(tài)的供水管網(wǎng)現(xiàn)勢圖為基礎(chǔ)的 能夠處理以供水管網(wǎng)為核心的 空間信息及其相關(guān) 信息的一個綜合信息系統(tǒng) 對供水行業(yè)的規(guī)劃 設(shè)計 調(diào)度 搶修和圖籍資料的檔案 管理提供強(qiáng)有力的科學(xué)決策依據(jù) 實現(xiàn)供水企業(yè)的管理 分析 決策的全計算機(jī)操作 過程 通過本系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用 使管理者逐步建立起一個完善的企業(yè)信息管理系統(tǒng) 使管理人員及時準(zhǔn)確地掌握公司的各方面動態(tài)信息 提高企業(yè)工作效率和管理水平 整個系統(tǒng)將實現(xiàn)如下目標(biāo) 為城市供水所有涉及管網(wǎng)信息的部門提供專業(yè)的業(yè)務(wù)流服務(wù) 針對管網(wǎng)圖籍資料 城市供水的設(shè)備 設(shè)施進(jìn)行管理 能夠快速提供準(zhǔn)確的搶修 施工方案和決策支持 查詢統(tǒng)計各種供水管網(wǎng)信息 提供標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃 設(shè)計圖紙 實時有效的管網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測分析 為供水調(diào)度決策提供支持 進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)備運行狀況分析 對管網(wǎng)規(guī)劃 設(shè)計和現(xiàn)勢管網(wǎng)作出適當(dāng)?shù)脑u估 對管網(wǎng)工程進(jìn)行綜合管理 網(wǎng)上統(tǒng)計和發(fā)布各種供水信息 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計見圖 21 在供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)中主要包括八個子系統(tǒng) 管網(wǎng)輸入編輯子系統(tǒng) 管網(wǎng)設(shè)計子 系統(tǒng) 管網(wǎng)維護(hù) 子系統(tǒng) 用戶水表管理子系統(tǒng) 管網(wǎng)管理子系統(tǒng) 事故處理子系統(tǒng) 運行調(diào)度子系統(tǒng) 管網(wǎng) web 發(fā)布子系統(tǒng) 其中管網(wǎng)輸入編輯子系統(tǒng)是所有其他子系統(tǒng) 的基礎(chǔ) 為其他子系統(tǒng)提供運行的數(shù)據(jù) 如果沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù) 其他子系統(tǒng)的工作就 成了紙上談兵 沒有實用價值 大量的基礎(chǔ)的工作都是在管網(wǎng)輸入編輯子系統(tǒng)中實現(xiàn) 很多水司的供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)最后都半途而廢也正是因為數(shù)據(jù)不全 不準(zhǔn) 沒有及時 更新等原因造成的 所以 GIS 的應(yīng)用就顯得至關(guān)重要 如果沒有 GIS 依靠圖紙普查 數(shù)據(jù) 不但耗費大量的人力 物力和財力 而且不等數(shù)據(jù)普查完就已經(jīng)過時了 實現(xiàn) 不了動態(tài)更新 基于 UML 系統(tǒng)建模 UML 建?；A(chǔ) 所謂模型就是關(guān)于某個系統(tǒng)完整的書面描述 這種描述可以是嚴(yán)格的數(shù)學(xué)公式 11 圖 21 系統(tǒng)架構(gòu)圖 Fig 21 system structure diagram 也可以是圖形表示或文字?jǐn)⑹? 模型是對事物的一種抽象 抽象的目的在于明確地展 [24] 示和描述那些對某種目的有重要影響的特征 而略去次要的性質(zhì) UML 是一種對軟 件系統(tǒng)進(jìn)行可視化表示 描述 構(gòu)造和說明的標(biāo)準(zhǔn)建模語言 是面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域的 重 要 成 果 它 融 合 了 Booch OMT Object Modeling Technique 和 OOSE ObjectOriented Software Engineering 等方法中的基本概念 集眾家之長 并對現(xiàn)有的應(yīng)用范圍進(jìn)行了擴(kuò)展 [25] 面向?qū)ο蠼? 面向?qū)ο蠼７椒ㄊ且环N對應(yīng)于真實世界概念的抽象思維方式 它按照問題領(lǐng)域 的基本事物實現(xiàn)自然分割 按人們通常的思維方式建立問題領(lǐng)域的模型 這樣 從問 題空間到求解空間是一種自然的映射 相互間有著直接的對應(yīng)關(guān)系 面向?qū)ο蠼７? 法關(guān)心的是 系統(tǒng)涉及的對象及其相互間的聯(lián)系 圍繞組成問題領(lǐng)域的事物進(jìn)行分析 將這些對象進(jìn)行一般化處理 抽象成類 建立類之間的關(guān)聯(lián) 并確定多階性 Multiplicity 在面向?qū)ο蟮慕７椒ㄖ? 對象是一個具有局部狀態(tài)和一個操作 集所組成的實體 可以表示為 Object OID DS OS MI 其中 OID 為對象名稱 DS D1 D2 Dn 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集 OS O1 O2 Om 操作集 MI M M , Mk 消息名稱集 1 2 12 類則是對具有相同屬性和操作集的對象的抽象 是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) OO 方法中數(shù)據(jù) 封裝原則的引入 極大地降低了各代碼之間的耦合度 使得在系統(tǒng)功能發(fā)生改變時 只需改變涉及對象的類的代碼即可 而類的繼承機(jī)制的采用實現(xiàn)了代碼的重用性 數(shù) 據(jù)封裝和繼承機(jī)制使系統(tǒng)具有更大靈活性 可以對需求功能的變化 快速做出反應(yīng) 面向?qū)ο蟮慕７椒ú捎霉δ苣Ｐ? 對象模型和動態(tài)模型來建立系統(tǒng)模型 在實際應(yīng)用中 面向?qū)ο蠼７椒ǜ鶕?jù)其抽象方向可分為自底向上方法 自頂向 下方法和混合方法 自底向上方法通過用戶需求文檔中的每個句子來建立OO 對象模 型或動態(tài)模型 具有強(qiáng)調(diào)可追蹤性的優(yōu)點 自頂向下方法則通常使用判斷從問題領(lǐng)域 中選擇 重要信息 抽象出需求模型 然后再對其進(jìn)行細(xì)化 最后得出比較詳細(xì)的系統(tǒng) 模型 [26] 在實際中 往往采用混合方法即把兩種方法結(jié)合起來使用 UML 建模機(jī)制 UML 是一個通用的標(biāo)準(zhǔn)建模語言 它將系統(tǒng)描述為一些離散的相互作用的對象 并最終為外部用戶提供一定的功能的模型結(jié)構(gòu) 它適應(yīng)于對任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài) 行為的系統(tǒng)進(jìn)行面向?qū)ο蟮慕? 其中靜態(tài)結(jié)構(gòu)定義了系統(tǒng)中的重要對象的屬性和操 作以及這些對象之間的相互關(guān)系 而動態(tài)行為定義了對象的時間特性和為完成目標(biāo)而 相互進(jìn)行通信 的機(jī)制 UML 由各種不同的 彼此關(guān)聯(lián)的圖組成 這些圖可分為兩類 第一類是靜態(tài)圖 Static diagram 表示系統(tǒng)的靜態(tài)特征 描述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和職責(zé) 最主要的有 用例圖和類圖 其中用例圖從用戶角度描述系統(tǒng)功能 并指出各功能的操作者 類圖 則描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)關(guān)系 不僅定義系統(tǒng)中的類 還表示了類之間的聯(lián)系如關(guān)聯(lián) 依賴 聚合等 也包括類的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 類的屬性和操作 第二類是動態(tài)圖 Dynamic diagram 表示系統(tǒng)的動態(tài)特征 描述了靜態(tài)圖中結(jié)構(gòu)性元素之間 的交互 主要用于 指定滿足系統(tǒng)需求行為的元素間的合作關(guān)系 其中最主要的是順序圖 協(xié)作圖和狀態(tài) 圖 其中順序圖顯示對象間的動態(tài)合作關(guān)系 它強(qiáng)調(diào)對象之間消息發(fā)送的時間順序 同時顯示對象之間的交互 跟順序圖相似 協(xié)作圖描述對象之間的協(xié)作關(guān)系 側(cè)重于 對象交互的空間布局 也顯示對象之間的動態(tài)合作關(guān)系 這兩種圖合稱為交互圖 Interactive diagram 共同描述了對象間的交互關(guān)系 狀態(tài)圖描述類的對象所有 可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件 通常 狀態(tài)圖是對類圖的補充[27] 系統(tǒng)建模 基于 GIS 的供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)是在 MIS 系統(tǒng)中嵌入了 GIS 的功能 所以對地圖的 操作成了整個系統(tǒng)的核心部分 包括對地圖的基本操作部分如放大 縮小 漫游 查 詢等功能 還包括供水管網(wǎng)的特殊功能如管網(wǎng)截斷面的查詢 爆管關(guān)閥方案的確定等 .1 靜態(tài)建模 以業(yè)務(wù)用例和業(yè)務(wù)角色分別對應(yīng)業(yè)務(wù)功能和業(yè)務(wù)的執(zhí)行者來描述一個系統(tǒng)總的 業(yè)務(wù)功能概況 所謂用例就是對系統(tǒng)提供的功能的一種描述 它指定了一系列的活動 執(zhí)行者讓系統(tǒng)執(zhí)行這些活動后會產(chǎn)生可見結(jié)果 角色就 是用例的使用者 業(yè)務(wù)用例模 型代表從使用者的角度看到的系統(tǒng)功能概況 系統(tǒng)核心功能的用例圖如圖 22 用例圖只考慮系統(tǒng)應(yīng)該提供什么樣的功能 而對這些功能的內(nèi)部運行情況則不予 考慮 為了揭示系統(tǒng)的內(nèi)部關(guān)系 需要建立系統(tǒng)的類圖 Class Diagram 類圖設(shè)計 13 地圖放大 地圖鷹眼 圖數(shù)查詢 地圖縮小 操作者 地圖查詢 地圖漫游