本文是一篇電氣自動化論文范文，發表在《電氣自動化》上，主要欄目電氣傳動和自動控制、智能控制技術、控制理論及其應用、電力電子技術、微電腦應用、計算機網絡與通訊技術、監控設備與控制系統、現場總線技術等。

　　摘要: 隨著我國電氣化鐵道的迅速發展，提高牽引供電系統信息管理的自動化水平，對于提高牽引供電系統的管理水平，保證電氣化鐵道安全運行有重要意義。地理信息系統(GIS)運用地理模型對地理空間數據進行集成管理。提出了一種適合牽引供電系統的基于Arc/Info的牽引供電GIS平臺解決方案，通過平臺的試驗應用，表明該方案具有強大的二次開發能力，滿足工作節點多且分散的要求，能夠滿足牽引供電管理信息系統的要求。

　　關鍵詞: 牽引供電,地理信息系統,平臺,電氣自動化論文范文

　　地理信息系統(Geographical Information System，簡稱GIS)是地理學、計算機科學和信息管理學等多種學科交叉的產物，它把相互聯系的各種地理方面的信息抽象為計算機可以表示和描述的數據存儲起來，利用計算機強大的數據處理功能對其進行再加工，提出地理系統所關心的各種空間屬性以及與之相聯系的信息，并在此基礎上提供實時控制、自動決策與智能分析等功能。

　　1 牽引供電信息管理系統需求分析

　　牽引供電系統包括牽引變電所(分區亭、開閉所)和牽引網，它們的狀態直接關系牽引供電系統安全運行。供電段擔負牽引供電系統的運行及其維護工作。主要包括：系統的運行管理;供電設備的維護檢修;事故搶修和記錄等。

　　這些工作涉及到大量施工圖紙、履歷檔案、檢修計劃、檢修數據、搶修工具車輛、搶修人員信息等技術資料。根據對供電段的現狀調查，絕大部分供電段仍然使用傳統的手工方式管理這些資料：各種資料分散，查找困難，特別是在發生事故時，很難快速準確地獲取事故現場的有關信息(包括與地理空間相關的信息)。目前已有基于MIS的牽引供電信息管理系統，但由于功能限制，無法完成對牽引供電系統的地理空間數據的管理，更無法完成與地理空間相關的分析。牽引供電信息管理本身涉及到大量地理空間信息，同時在日常工作中還需要進行與地理空間相關的一些分析，而GIS系統正好能滿足這一要求。

　　2 基于GIS的牽引供電信息管理系統的功能

　　分析牽引供電信息管理系統的主要使用者——供電段的需求，本系統設計的基于GIS系統的功能包括圖層管理、設備空間查詢、和事故搶修支持等。圖層管理功能，是基于GIS的地理數據采集和顯示;事故搶修支持功能中的最佳路徑分析是直接利用GIS的最佳路徑分析功能，飛行模擬的立體地形模型利用GIS的空間分析功能;設備空間查詢功能，基于GIS空間查詢功能進行設計，實現設備直觀空間查詢。這幾種功能必須在GIS平臺上操作實現。

　　依據供電段的需求，系統還應具備履歷簿管理功能、耗材管理、報表管理、運營管理和實時數據管理等功能。這些功能涉及的信息相對獨立于地理空間信息，可以采用以往的管理方式，直接鏈接到GIS系統實現。GIS系統進行設備的空間查詢時要顯示設備屬性信息，因此，本系統開發了設備管理功能，以方便空間信息和屬性信息的鏈接。傳統的報表管理、履歷簿管理功能也在設備管理功能中實現。基于GIS的牽引供電信息管理系統需要具備主要功能。

　　3 GIS平臺選擇的考慮因素

　　根據建立系統的需要，選擇GIS系統平臺時主要考慮以下幾個方面：

　　1)　　 軟件的穩定性

　　穩定性是在選擇軟件時首先要考慮的問題，軟件的穩定性保證系統的穩定性，因此要選擇具有大型工程應用經驗的軟件作為系統的GIS平臺。牽引供電系統關系著電氣化鐵路的安全可靠運營，所以系統更應穩定可靠。

　　2)　　 軟件的數據兼容性

　　由于現有的數據格式差別很大，而且在系統建成以后，系統還要與各種不同格式的數據進行交換，因此數據的兼容性是衡量GIS平臺好壞的一個重要條件。

　　3)　　 與數據庫的鏈接

　　采用大型數據庫管理空間數據與屬性數據是一個發展趨勢，采用大型關系型數據庫來管理數據，能夠實現快速的查詢、統計及方便的數據更新，因此所選用的GIS平臺軟件應該能支持大型數據庫。

　　4)　　 與其它系統的融合

　　在軟件的選型上要保證在該平臺上開發的軟件能夠與其它系統集成、產品共享、產品格式互相轉換等，以實現所有管理信息系統的一體化。

　　5)　　 模型化能力

　　地理信息系統的模型化能力，是指地理信息系統軟件所具有的對現實世界和用戶需求建立數學模型的方式和方法(如對地理空間信息進行描述的三維模型等)，以及描述某些因素特征、解釋某些現象、預測發展趨勢、方案優化和輔助決策的能力。

　　6)　　 二次開發能力

　　一個好的地理信息系統基礎軟件不僅應提供強大的數據存儲、組織、管理、操作和分析能力，還應提供良好的二次開發能力。軟件的二次開發能力，是指軟件為用戶提供的用來進行開發實用系統或實用模型的能力。用戶的需求是多種多樣和不斷變化的，任何一種地理信息系統基礎軟件都不可能包羅萬象，不可能完全滿足用戶的所有目的和要求。這里的二次開發包括對原有系統進行個性化改造(如刪除不需要的菜單、按照自己風格安排菜單和按鈕等)、與其他工具開發的功能模塊的鏈接整合、提供二次開發工具(如編程語言)進行功能擴展等。

　　7)　　 用戶界面的友好性

　　用戶界面的友好性是衡量一個軟件優劣的重要標志之一。用戶界面是用戶和系統交流的通道，是系統的外觀表現和具體操作平臺。系統使用者可能并不熟悉地理信息系統的專業知識，而只需要明確使用系統以及系統的實用性和正確性。因此，良好的用戶界面是系統應用的關鍵之一。

　　8)　　 漢字處理能力

　　對我國的地理信息系統而言，無論是輸入(圖形、屬性)還是輸出(圖形、圖表、文字)，絕大多數為漢字格式。因此，采用的軟件系統必須具有良好的漢字處理能力。如界面菜單的漢化情況、漢字庫的支持、漢字與西文的切換能力、漢字的處理功能等。

　　此外，牽引供電系統的工作片區廣，地理環境復雜，設備繁多，數據分布范圍廣，要求系統具有處理這些數據的能力;牽引供電系統設備運行參數、設備檢修更新等數據,處于實時動態更新狀態，信息管理系統內數據也應相映及時更新，使查詢準確。

　　4 基于GIS的牽引供電信息管理系統應用試驗

　　基于牽引供電信息管理的功能需求，進行了基于GIS的牽引供電信息管理系統開發試驗，這里選用ESRI公司的桌面GIS軟件中Arc Info和Arc View;為了保證選用GIS軟件的運行效率，在輔助軟件上選用上也做了充分考慮。

　　4.1 基礎軟件選擇

　　ESRI是美國環境系統研究所的簡稱，是世界唯一一家能夠支持全系列操作系統的GIS廠商。本系統將Arc Info和Arc View 有機結合建立基于GIS技術的牽引供電信息管理系統。

　　Arc Info針對大系統而設計，Arc Info是其系列產品中最經典、功能最強大的專業產品，提供強大的二次開發功能。

　　Arc Info核心模塊提供強大的分析功能，包括網絡分析、拓撲分析、疊加分析等。Arc Info軟件除支持各種數據的輸入、輸出、編輯，專題圖制作，地圖分層疊加顯示、多種方式查詢統計等GIS軟件均可以完成的基本功能外，還提供了大量專業GIS分析功能，例如：動態分段技術、緩沖區分析，疊加分析、網絡追溯分析等。同時，Arc Info還提供了適合于各種應用的擴展模塊如柵格分析模塊, 3D分析模塊等。Arc Info除采用傳統的GIS點線面數據模型外，還引入了一種全新的面向對象的空間數據模型(Geo Database)。可以利用這個模型來定義和操作不同用戶或應用的具體的模型(如：通信模型、流體模型、電力模型、和其他數據模型)。通過定義和實現這些地理數據模型，為創建和操作不同用戶的數據提供了一個功能完備的平臺。

　　在基本圖件處理、地理分析方面使用Arc Info有很大的優越性，故本系統建立過程中，在地圖數字化處理、屬性編輯和地理分析方面使用了Arc Info。

　　Arc View在功能上遠遠超越了桌面制圖系統，它的可擴展軟件結構為GIS應用提供了一個具有伸縮性的軟件平臺。Arc View集空間圖形、關系數據庫、統計圖形、空間分析、網絡通訊、面向對象的程序設計于一體，圖形用戶界面直觀，借助鼠標即可完成許多GIS任務，用途廣泛。

　　Arc View以項目(project)作為基本應用單元，項目是指一個被地理信息系統管理的特定區域，由一幅或多幅數字地圖來描述。Arc View采用可擴充結構設計，由基本模塊和可擴充模塊功能組成。基本模塊包括：視圖、表格、統計圖、圖版、程序;可擴充功能模塊有：空間分析、網絡分析、三維分析、繪圖輸出、影像分析、追蹤分析等。Arc View開發編程語言，即Avenue，是面向對象的程序設計、調制、開發工具。

　　值得注意的是，Arc View的項目文件并不包含構成上述各種圖的空間分布型或表格型基礎數據，換言之，它僅是一種關于如何利用數據庫中的基礎地理數據產生視圖、表格、統計圖、圖版，以及通過程序產生一個特定的GIS應用或一組連續的相關GIS應用的描述性文件。不過，它也記錄了原始地理數據在磁盤中數據庫內的具體位置等參考信息。

　　系統建設過程中利用利用Arc View來集成數據，建立系統，并將其他工具開發的模塊鏈接到系統中，按照牽引供電系統管理的目標建立個性化的操作界面。

　　4.2 支撐軟件選擇

　　為了快捷地處理數據、方便數據管理，僅靠Arc Info和Arc View還不能完成系統開發，需要其他軟件來輔助完成。

　　在數字地圖制作中，由于Arc Info系統大，需要的硬件要求高，在地圖數字化方面沒有優勢。而AutoCAD、CoreDraw等軟件支持數字圖層，而且其需要的硬件條件較Arc Info低，故在數字地圖制作過程中，利用了AutoCAD軟件。

　　本系統的屬性數據庫的建立是一個主要內容。Arc Info的Tables模塊雖然是一個屬性數據庫管理功能模塊，但只能算一個簡單的數據庫模塊，其可操作性、輸入、界面定制等功能較弱，故屬性數據庫建立時還需要其他相關數據庫軟件來支持。系統選擇了常用的Visual FoxPro 6.0來完成主要屬性數據庫的建立、部分屬性查詢等功能。

　　4.2 應用系統試驗

　　根據分析，試驗建立了小區域的牽引供電地理信息系統，通過試驗表明，基于此平臺的管理信息系統，采用了以數據庫為中心的GIS體系結構，并以數字地圖作為其核心數據，數字地圖的比例尺采用的是l：50000的比例尺，突破以往牽引供電信息管理系統不能涉及詳細地理信息的缺陷，將非地理屬性信息與地理信息有機結合，充分利用地理信息系統的空間分析、網絡分析等功能，使牽引供電信息管理系統具有直觀性、臨場感，實現動態信息查詢、決策分析等功能。

　　5 結論

　　為了提高牽引供電系統信息管理的自動化水平和管理水平、保證電氣化鐵道安全運行，采用基于Arc/Info的牽引供電GIS平臺解決方案是可行的該方案具有強大的二次開發能力，滿足工作節點多且分散的要求，能夠滿足牽引供電管理信息系統的要求。