ГИС и инженерные коммуникации

Электрические, тепловые, водопроводные, газовые сети яв­ляются очень сложными инженерными объектами. Задачи пред­приятий, эксплуатирующих инженерные коммуникации, мно­гообразны.

Основной задачей предприятия является доставка потребите­лям того или иного носителя с заданными физическими парамет­рами. Эта задача ставит перед эксплуатирующей организацией ряд внутренних задач:

1. стратегического планирования, прогнозирования и выяв­
ления потребностей в развитии инженерных сетей;

2. конкретного развития и проектирования инженерных сетей;

3. инвентаризации объектов распределенной производствен­
ной и вспомогательной инфраструктуры предприятий инженер­
ных сетей, ведение технической документации;

4. помощи в организации обслуживания клиентов и расчетов
с ними за предоставляемые ресурсы (электроэнергию, воду, газ);

5. анализа деятельности предприятия и качества обслужива­
ния потребителя;

6. оперативного диспетчерского управления в нормальном ре­
жиме эксплуатации;

7. оперативного реагирования на аварии и чрезвычайные си­
туации, в том числе внешние по отношению к данной конкрет­
ной инженерной сети;

8. обеспечения профилактических и аварийных ремонтных работ;

9. обеспечения взаимодействия с другими инженерными се­
тями на территории, взаимодействия с другими территориальны­
ми службами и органами управления (земельным кадастром, орга­
нами охраны окружающей среды и т.д.);

10) мониторинга состояния сетей и предотвращения аварий­
ных ситуаций.

Ни у кого не вызывает сомнений, что многообразие задач и огромный объем информации требуют использования компью­терных технологий. Как правило, различные задачи выполняются различными подразделениями организации, а используемые про­граммные средства слабо связаны друг с другом, зачастую дубли­руют часть информации и часть функций.

Какое место в решении этих задач может найти и уже сейчас находит применение геоинформационных технологий?

Использование ГИС для ведения информационной базы по рас­положенным в пространстве объектам.Для этих целей использова­ние ГИС обусловлено самой природой основных данных по инже­нерным сетям, которые представляют собой пример равноправ­ного сочетания данных пространственных и атрибутивных. ГИС и существуют для того, чтобы обеспечить средства для работы с такими данными.

ГИС позволяют предприятию тех или иных инженерных сетей существовать в едином информационном пространстве с другими объектами на той же территории. Если несколько лет назад каждая организация, использующая ГИС-технологии, для своих целей, вводила всю пространственную подоснову сама, то сейчас ситуа­ция изменилась. Во многих городах существуют нормальные карты, актуальность которых поддерживают профессионально занимаю­щиеся этим организации. Например, предприятию сетей достаточ­но получить от города информацию по кварталам, зданиям, ули-

цам, сетям других организаций и т. д. и заниматься только ведением слоев, связанных с их собственными сетями. Наличие комплекс­ной информации о территории, возможность выполнения различ­ных пространственных запросов существенно помогает при приня­тии решений по развитию сетей, их ремонту, устранению аварий.

Часто требуется многоуровневая организация пространствен­ной информации. Так, например, на карте города насосная стан­ция может быть представлена кружком. В то же время это целое сооружение с большим количеством оборудования, для которого может существовать своя подробная схема. Используя ГИС как пространственное меню, можно с карты города выйти на подроб­ную схему конкретного объекта, в котором каждый элемент свя­зан уже со своей базой атрибутов. Кроме того, один и тот же объект может одновременно присутствовать на карте, на укрупненной технологической схеме и на диспетчерской схеме.

Вроде ничего сложного. Используя какую-нибудь ГИС, мы создаем слой для ввода сети на карте местности, составляем для него таблицу, вводим в этот слой нужный объект и заносим по нему информацию, затем создаем слой для диспетчерской схе­мы, вводим в этот слой тот же (по смыслу) объект и заносим по нему информацию. И тут возникает проблема. С точки зрения ГИС — это разные объекты в разных слоях и связи между ними никакой, но в жизни это один объект и атрибутивная информа­ция у него должна быть одна. Иными словами, как, указав на разных картах разные объекты, узнать, что это все тот же объект, т.е. попасть в одну и ту же запись атрибутивной базы данных? Готовых рецептов здесь нет. Подобные проблемы требуют серьез­ного проектирования базы атрибутов, разработки дополнитель­ных программных решений. Сложность решения может сильно зависеть от гибкости программы. Сравните, одному объекту мо­гут соответствовать два графических представления или одному объекту может соответствовать любое количество графических представлений. Зачастую на предприятиях сознательно идут на дублирование данных в разных подразделениях, организовав, где необходимо, процедуры обмена.

Использование ГИС для создания расчетной модели сети.То, что ГИС, безусловно, подходит для привязки объектов к терри­тории, подключения к ним атрибутивной информации, выпол­нения пространственных запросов, вывода информации на пе­чать, в равной степени могло бы касаться и любых других терри­ториальных объектов, не связанных с инженерными сетями. Од­нако в процессе эксплуатации инженерных сетей возникает мно­го специфических вопросов, прямо не связанных с ГИС: какое давление будет в трубопроводе при выходе из строя насоса, сколько потребителей окажется без воды при отключении задвижки, ка­кой будет ток короткого замыкания на шине. Если нельзя быстро

я правильно ответить на десятки подобных вопросов, то трудно говорить о возможности эффективного управления сетями. Сети нужно уметь моделировать.

В основе математической модели для расчетов сетей лежит граф. Как известно, граф состоит из узлов, соединенных дугами.

В любой сети можно выделить свой набор узловых элементов. Так, в теплоснабжении — это источники, тепловые камеры, потребите­ли, насосные станции, запорная арматура; в электроснабжении — источники, трансформаторы, потребители, выключатели и т.д.

Дугами графа являются участки сети: трубопроводы, кабели. Участок обязательно должен начинаться в каком-то узле и закан­чиваться узлом.

На рис. 51 приведен пример того, как выглядит фрагмент теп­ловой сети, полученной от геодезистов. Участки трубопроводов, идущие между бетонными стенками каналов, заканчиваются у стен зданий и стенок колодцев. Очевидно, что напрямую использовать эту информацию для построения расчетной математической мо­дели невозможно. С точки зрения модели, это не более чем рису­нок. И неудивительно, что долгое время на предприятиях, эксп­луатирующих сети, совершенно независимо могли существовать службы, занимающиеся ведением схем, чертежей, привязкой объектов сети к территории, паспортизацией сети, и отделы, за­нимающиеся технологическими расчетами сетей.

В программных средствах, не использующих геоинформацион­ные технологии, описание графа сети (кодирование сети) произ­водилось в табличном виде.

Например, для рис. 51 фрагмент графа, состоящий только из трех потребителей и четырех тепловых камер, можно было бы представить так:

ТК2	ТК1
ТК1	Ш
ткз	ТК4
ТК4	П2
ТК4	ПЗ

Давайте проверим, все ли участки фрагмента сети мы описали. Сверяясь с рисунком и просматривая записи таблицы, нетрудно заметить, что нами пропущен один участок (ТКЗ, ТК2). Добавля­ем запись в таблицу и исправляем ошибку.

Вроде бы все не так сложно, но теперь представьте, что таких участков в сети несколько тысяч. Легко понять, что начать расчеты и заняться анализом их результатов (то, ради чего и нужна кодировка), придется не скоро. И даже после окончания кодирования сети доб­росовестного специалиста периодически будет посещать мысль, а пра­вильно ли я все ввел?

Теперь представим, что ка­кой-то графический редактор позволяет работать с точками и линиями, наделенными рядом дополнительных свойств, не связанных с координатной при­вязкой и стилем отображения: 1) точечный объект одновре­менно является узлом математи­ческого графа;

Рис. 51. Фрагмент тепловой сети ²) линейный объект одновре­менно является дугой математи­ческого графа. Отсюда следует, что в начале и конце такого ли­нейного объекта обязательно должны находиться точечные объек­ты, являющиеся узлами.

Если графический редактор позволяет добавлять объекты с та­кими свойствами, то, начиная рисовать участок сети, нужно бу­дет обязательно либо привязать начало участка к одному из суще­ствующих узлов, либо выбрать из набора узлов, входящих в струк­туру слоя, узел, в котором этот участок будет начинаться. Точно так же, заканчивая ввод участка, нужно либо привязать его конец к одному из существующих узлов, либо установить новый узел, в котором участок будет закончен.

Если мы перемещаем какой-то узел (изменяем его координаты), то вместе с ним переместятся начала и концы участков, связанных с этим узлом, т.е. изменение положения узлов в пространстве не при­ведет к изменению топологии графа. Сеть не «развалится».

С точки зрения математической модели совершенно неважно, будут ли координаты узлов и точек перелома участков введены по координатам с геодезической точностью, обрисованы по какой-то подложке или просто изображены схематично. Важно, что нуж­ные пары узлов соединены дугами, и в результате «рисования» сети мы автоматически получаем и кодировку математического графа сети.

А теперь представим, что таким топологическим редактором обладает геоинформационная система. Тогда все возможности и достоинства ГИС совмещаются с возможностью описывать в гра­фическом виде математическую модель сети.

Когда ГИС обладает описанными свойствами, принято гово­рить, что она поддерживает линейно-узловую топологию. К та­ким ГИС, например, относятся ArcGIS, GeoMedia, отечествен­ные ИнГЕО, Zulu.

Возвращаясь к примеру и используя его как подложку для вво­да сети в виде графа, можно получить фрагмент слоя доя расчетов. Этот слой одновременно содержит информацию о пространствен­ном положении элементов сети и о ее математической модели.

Конкретные реализации топо­
логических редакторов по уровню
сложности и набору сервисных
возможностей могут быть различ­
ны (рис. 52). Средства редактиро­
вания для инженерных сетей дол­
жны включать возможность опре­
деления специальных правил,
контролирующих допустимые и
недопустимые действия пользова­
теля при определении компонен- _{Рис 52} представление сети
тов сети или изменении ее кон- _{в виде гра}ф_а

фигурации. Например, потреби­тель может быть связан только с одним участком; высоковольтный и низковольтный участки могут быть связаны не напрямую, а только через трансформатор; в регулятор давления только один участок должен входить и только один выходить; и т.д. Таким образом, можно говорить не о редактировании полилиний или точек — гео­метрических примитивов, а о редактировании содержательно оп­ределенных объектов — потребителей, проводников, выключате­лей, трансформаторов или трубопроводов, вентилей, насосов.

Топологические задачи.В инженерных сетях, независимо от их назначения, можно выделить ряд общих с точки зрения тополо­гии элементов.

1. Источник. Узловой элемент. В электроснабжении это может
быть источник напряжения, трансформаторная подстанция, в
водоснабжении — водонапорная башня, скважина, в теплоснаб­
жении — котельная, ТЭЦ. Источник может иметь два состояния:
включен или отключен.

2. Потребитель. Узловой элемент. Это потребители воды, газа,
электрической и тепловой энергии. Источник может иметь два
состояния: подключен или отключен.

3. Осекающее устройство. Узловой элемент. В электроснабже­
нии — это рубильники, выключатели, контакторы, в трубопровод­
ных сетях — запорная арматура: вентили, задвижки, краны. Отсе­
кающее устройство может иметь два состояния: открыто или закрыто.

4. Простые узлы служат для соединения участков и всегда име­
ют одно состояние — открыто.

5. Участок. Линейный объект. Соединяет пару узлов. Это кабели,
ЛЭП, участки трубопроводов. В зависимости от конкретной реа­
лизации участок тоже может иметь определенное состояние: от­
крыт или закрыт. Кроме того, участок имеет направление от на­
чального узла к конечному узлу.

Конкретных задач, использующих топологические свойства графа сети, можно придумать множество. Перечислим некоторые из них.

1. Проверка связанности. Эта проверка базируется на поиске пути
по графу между двумя узлами. Если путь между узлами найден, то
узлы связаны друг с другом и являются членами одной подсети.

Таким образом можно определить, связан ли данный потреби­тель сданным источником, работают ли два источника на одну сеть. Используя возможности ГИС по созданию тематических карт, можно покрасить все участки, связанные суказанным источником в один цвет, а все остальные — в другой. Несмотря на простоту такой операции, это очень мощное средство контроля ошибок при вводе. Если в каком-то месте сети ошибочно допущен разрыв, то его можно сразу увидеть по смене цвета участков на границе раз­рыва.

2. Поиск ближайших отсекающих устройств. Эта возможность
крайне важна при локализации места аварии или планового вы­
вода участков сети из работы. Конфигурация сети бывает доволь­
но сложной, и в уме не всегда можно быстро и правильно опреде­
лить, какие отсекающие устройства нужно закрыть, чтобы изо­
лировать участок сети. Ошибки в таких случаях могут стоить очень
дорого. Особенно важно, чтобы отключение было оптимальным,
т.е. привело бы к отключению минимального числа потребителей.
На графе сети такие задачи решаются очень просто.

3. Анализ результатов переключений в сети. На рис. 53 изобра­
жены два состояния фрагмента сети: до и после отключения
задвижки.

Когда задвижка на карте переводится в состояние «закрыто», граф сети пересчитывается и отсеченные от источника потребители авто­матически принимают состояние «отключен». При этом формирует­ся список отключившихся потребителей. Если на карте присутствует слой со зданиями и узлы потребителей помещены внутри контуров зданий, то пространственным запросом можно определить, какие здания были отключены, и получить список их адресов.

Результаты отключения можно передать в диспетчерскую сис­тему для формирования записей в журнале отключений, а список

Рис. 53. Состояние сети до (а) и после (б) отключения задвижки 386

отключенных абонентов мож­но передать в систему по рас­четам с потребителями для пе­рерасчета начисляемой абонен­тской платы. Заметим, что при

££ючен„„ десятков и сотен 5£££2£?£1
потребителей получение таких потребителями

списков «вручную» довольно трудоемко и не гарантировано от ошибок.

Технологические расчеты.Знание топологии сети позволяет найти ответы на многие вопросы. Но есть ряд задач, которые невозможно решить без учета физической сущности сетей. Вот пример простой схемы тепловой сети с двумя источниками и двумя потребителями (рис. 54). Как определить, в какую сторону потечет вода по средне­му участку? Найти ответ путем логического анализа топологии сети невозможно. Решение зависит от многих факторов: напора на вы­ходе каждого источника, гидравлических сопротивлений всех уча­стков трубопроводов, тепловых и гидравлических параметров по­требителей и т.д. Без физических расчетов, учитывающих техноло­гию функционирования сети, тут обойтись уже нельзя.

Для каждого типа инженерных сетей существует множество ме­тодик технологических расчетов. Это электрические, гидравличе­ские, теплогидравлические, прочностные расчеты, выходящие за рамки данного предмета. Важно то, что использование ГИС суще­ственно облегчает и упрощает работу по созданию расчетной мо­дели сети и вводу атрибутивных данных.

Расчетная модель и реальность.Следует отметить, что создавае­мая для расчетов сеть все-таки является моделью, а не полной ко­пией сети на местности.

1. Однолинейное представление участков. Внекоторых сетях уча­
стки содержат несколько параллельно идущих ниток. Так, в элект­
рической трехфазной сети параллельно идут три фазы или три фазы
и нуль. В тепловых сетях, как правило, всегда рядом идут подаю­
щий и обратный трубопроводы, а могут быть трехтрубные и четы-
рехтрубные сети. С точки зрения модели совсем не нужно рисовать
рядом три провода или две тру­
бы. Пользователь вводит участ­
ки сети в одну линию, а рас­
четная задача, если это необ­
ходимо, уже сама переводит
внешнее представление сети во
внутреннюю кодировку. Напри­
мер, схема, приведенная выше,
будет преобразована в памяти
компьютера к виду, показанно­
му на рис. 55. Рис. 55. Модель сети

Рис. 56. Замена задвижек «включением» (а) и «отключением» (б)

участков сети

2. Степень детализации при изображении сети. Степень детали­зации при изображении сети в зависимости от требований моде­ли может быть различна. Например, в водопроводной сети могут присутствовать сотни задвижек. Их назначение — перекрывать те или иные участки сети. Но модель может быть построена так, что изображать задвижки не будет необходимости. Вместо задвижки можно просто «включать» и «отключать» сам участок, а физичес­кое влияние задвижки можно учесть в атрибутах коэффициентом местного сопротивления.

Показанные на рис. 56 схемы эквивалентны, но на второй схе­ме на три узла и три участка меньше. Когда таких «лишних» объек­тов тысячи и по ним нужно заносить десятки атрибутов, время ввода существенно замедляется.

Если в здании несколько абонентских узлов, то объектом «по­требитель» можно описать каждый узел ввода отдельно. И в этой же сети можно описать целый квартал одним обобщенным потре­бителем (рис. 57).

Рис. 57. Детальная (q) и обобщенная (б) характеристики потребителя 388

В жизни такого потребителя, как квартал, не существует, но именно такая генерализация позволяет быстро производить рас­четы магистральных сетей, не разрисовывая распределительную сеть внутри квартала. Особенно это важно, когда магистральные и внутриквартальные сети находятся на балансе разных пред­приятий.

3. Точность и подробность изображения. Геодезическая точность задания координат и обязательное наличие всех точек переломов на участках в некоторых расчетных задачах вообще не имеет боль­шого значения. Например, повороты и изгибы проводника никак не влияют на силу протекающего в нем тока. Важна общая длина провода, которую можно задать как атрибут.

На рис. 58 изображены два способа задания одного и того же участка тепловой сети. Верхний участок соединяет две камеры прямой линией. Нижний участок соединяет эти же две камеры, но линия выполнена с прорисовкой П-образных компенсато­ров, которые по определенным законам влияют на гидравличе­ское сопротивление сети. С точки зрения графа оба способа то­пологически корректны. Физические свойства компенсаторов для технологического расчета нужно учесть в обоих случаях, задав соответствующие атрибуты, так как подробность прорисовки никак не указывает на наличие физически значимых особеннос­тей. В результате инженер-технолог, которому требуется просто посчитать сеть, выберет первый вариант, хотя геодезист будет его уверять, что сеть введена неверно.

По изложенным причинам множество объектов паспортизации и множество объектов расчетной модели одной и той же сети не совпадают. Например, один расчетный участок может состоять из нескольких эксплуатационных. Попытка использовать инвентари­зационные объекты в качестве объектов расчетной модели приво­дит к ее значительному и неоправданному усложнению.

Получается, что, с одной стороны, очень удобно, когда расчет­
ный граф сети привязан к местности. С другой стороны, качествен­
ный, с точки зрения геодезии, и полный, с точки зрения паспор­
тизации, ввод элементов сети существенно отдаляет момент нача­
ла расчетов, ничего не добавляя к ним содержательно. Поэтому во
многих организациях схема сети для паспортизации и технологи­
ческая схема для расчетов ведутся параллельно, несмотря на про­
блему согласования нескольких представлений одной и той же сети,
о которой говорилось выше. Быс­
трый ввод упрощенной схемы
сети позволяет инженерам быст­
ро начать расчеты, а в дальней­
шем по мере надобности и при
Наличии свободных временных и Рис. 58. Два способа характеристи-
людских ресурсов ее уточнять. ки сети

Ввод атрибутивной информации.По сравнению с изображени­ем расчетной сети на карте присвоение атрибутов объектам сети может занять гораздо больше времени. По некоторым объектам количество атрибутов в зависимости от решаемых задач может составлять несколько десятков. Самый простой путь состоит в по­следовательном указании каждого объекта и занесения по нему информации. Графическое представление данных помогает уско­рить этот процесс.

Если выделять на карте группы объектов с одинаковыми атри­бутами, то атрибуты можно присваивать сразу всей группе. Если карта выполнена в масштабе и сеть введена с надлежащей точно­стью, то длины участков сети для расчетов можно получать из соответствующей базы. При наличии слоя с рельефом местности геодезические отметки узлов тоже можно получать автоматически. Если для расчета тепловых потерь трубопроводов с подземной про­кладкой требуется информация о типе грунта и есть контурный слой по грунтам, то тип грунта можно присвоить сразу всем уча­сткам, выполнив всего один пространственный запрос. Хорошую помощь использование ГИС может оказать при контроле правиль­ности введенных атрибутов.

Часто встречается опечатка при вводе числовых данных, когда оператор не там поставил запятую. Такие ошибки, например, при задании диаметров трубопроводов можно визуализировать, пост­роив вокруг участков буферную зону, пропорциональную их диа­метрам (рис. 59). В этом случае нарушение телескопичности в слу­чае грубой ошибки сразу бросается в глаза.

Участки с разными диаметрами можно раскрасить разными цветами или отобразить их разной толщиной. Способов упроще­ния ввода атрибутов и контроля ошибок можно придумать много, и они зависят от конкретных задач и изобретательности пользова­телей и разработчиков приложений.

Анализ результатов расчета.Как бы ни трудоемок и долог был процесс ввода топологии расчетной сети и ее атрибутивных дан­ных, основная часть работы выполняется один раз. Расчеты же могут выполняться многократно, и от удобства анализа резуль­татов во многом зависит эффективность использования самих расчетов.

Рис. 59. Буферные зоны вокруг участков трубопроводов 390

Результаты расчетов независимо от их назначения записыва­ются в таблицы. Например, в электроснабжении — это напряже­ния на всех узлах, сила тока и потери на каждом участке; в тепло­снабжении — напоры и температуры в каждом узле, расходы, скорости и потери на каждом участке. В табличном виде просмотр тысяч записей, выявление неверных результатов, вызванных ошиб­ками в исходных данных, довольно неудобны.

Использование ГИС включает в себя традиционный анализ таб­лиц: запросы, сортировки, выборки. Кроме того, пользователь получает мощный инструмент по визуализации результатов и вы­полнению пространственных запросов.

Очень удобно, перемещаясь по записям в таблице, сразу ото­бражать на карте соответствующий текущей записи объект.

Используя механизм создания тематических карт, можно рас­красить участки сети по различным критериям: по величине по­терь, по скорости движения воды, по температуре, по принадлеж­ности к источнику. Выделение цветом по тем или иным парамет­рам позволяет сразу увидеть критические места в сети, оценить на качественном уровне адекватность тех или иных результатов.

Одним из основных документов, создаваемых по результатам гидравлических расчетов для всех трубопроводных сетей, являет­ся пьезометрический график. Этот график изображает линию из­менения давления в узлах сети по какому-то выбранному на графе сети маршруту, например от источника до одного из потребите­лей. Используя ГИС для построения маршрута, достаточно указать его начальный и конечный узлы. После этого маршрут строится автоматически. Если путей от узла до узла может быть несколько, то достаточно указать ряд промежуточных узлов.

После построения графика, который может проходить через сотни узлов, удобно организовать взаимодействие графика с кар­той: указав точку на графике, сразу показать на карте тот узел, которому эта точка соответствует.

Крайне полезной является возможность совместного отобра­жения графической информации, исходных данных и результатов расчета. Используя ГИС, это легко можно сделать, указав, какие поля атрибутов нужно выводить на карту (рис. 60).

Использование ГИС в зада­чах аварийно-диспетчерской службы.Пост диспетчера — это Центр оперативного управления инженерной сетью. Сюда посту­пают сигналы об авариях. Здесь р_Ис. 60. Совместное отображение Идет сбор данных телеметрии, графической информации, исходных Показаний различных датчиков, данных и результатов расчетов

отдаются распоряжения на все аварийные и плановые переклю­чения в сети, осуществляется руководство деятельностью ремон­тных бригад. Разнообразие задач диспетчера подразумевает комп­лексное использование различных программных средств, которые можно объединить на базе геоинформационных технологий.

Удобство использования ГИС как информационно-справочной системы с точно нанесенной на местность инженерной сетью, улицами, домами, сетями других организаций очевидно. Отметим ряд возможностей ГИС, касающихся специфики работы диспет­черов.

Оперативная схема. До появления компьютерной графики опе­ративная схема в помещении диспетчерской службы обычно мон­тировалась на панелях во всю стену. Состояние отключающих уст­ройств подсвечивалось лампочками или светодиодами различных цветов и переключалось множеством тумблеров. Схема могла быть выполнена без привязки к территории или совмещалась с макетом города или района. Других функций, кроме наглядности, такие схемы не выполняли. Компьютерная графика позволила отображать опе­ративную схему на экране монитора, удобно и быстро вносить в схему изменения. Использование геоинформационной системы дало возможность совместить оперативную схему с картой местности, вести по объектам сети атрибутивные базы данных.

Отображение данных телеметрии. Сбор данных телеметрии — это отдельное большое направление в использовании програм­мно-аппаратных средств для задач инженерных коммуникаций. Датчики расположены в различных точках инженерной сети. Ин­формация с датчиков поступает на ближайший контроллер, а информация с контроллеров по проводной связи или через мо­дем, радио-модем, GSM-модем передается в диспетчерскую. Программное обеспечение для сбора телеметрических данных, их анализа, ведения архива, как правило, является самостоятель­ным и самодостаточным и включает в себя как средства ведения баз данных, так и средства визуализации. Часто эти программные средства используют и собственное схематическое изображение плана местности, выполненное на довольно примитивном уровне. Понятно, что в задачи разработчиков таких программных средств не входит перенос своих программ под какую-то ГИС-оболочку. Однако если они предоставляют определенный программный ин­терфейс для доступа к своим данным, то данные телеметрии можно отображать и на точной пространственной основе.

Связь диспетчерской и расчетной схем. Выполняя переключе­ние в сети, диспетчер несет ответственность за его последствия. На данный момент в оценках последствий диспетчеры, как пра­вило, руководствуются своим опытом и не выполняют специаль­ных технологических расчетов. Когда ситуация легко прогнозиру­ема, это оправдано, Но в сетях со сложной конфигурацией без

Рис. 61. Пример тепловой камеры на оперативной схеме и фрагмент расчетной модели

выполнения расчета зачастую невозможно определенно сказать, что произойдет в результате переключения в сети. И случается, что действия оператора приводят к тяжелым авариям.

Имея в распоряжении расчетную схему сети, о которой гово­рилось выше, можно смоделировать на ней текущую ситуацию и выполнить расчет. Однако диспетчеры привыкли работать не с расчетной схемой из узлов и дуг графа, а с оперативной схемой, где, в частности, подробно разрисованы все отключающие уст­ройства.

Используя геоинформационную систему, можно связать опе­ративную и расчетную схемы таким образом, чтобы топология графа расчетной модели соответствовала текущему состоянию от­ключающих устройств оперативной схемы. В этом случае, изменяя состояние сети отключающими устройствами, можно автомати­чески получать соответствующее ему состояние расчетной модели и выполнять расчет прогнозируемого режима сети. На рис. 61 изоб­ражен пример тепловой камеры на оперативной схеме системы теплоснабжения и соответствующий состоянию ее задвижек фраг­мент расчетной модели.

Кроме возможности выполнения технологических расчетов для разных режимов сети, связь оперативной и расчетной схем позво­ляет решать топологические задачи, о которых говорилось выше. Это и поиск отсекающих устройств при локализации аварий, и автоматическое получение списка отключенных объектов для за­писи в журнал отключений. Ведение журнала отключений в элек­тронном виде может быть организовано так, что по нему можно восстанавливать состояние расчетной сети на определенную дату.

Задачи комплексного использования ГИС. Обмен данными между разными системами. Самый простой уровень интеграции, когда

различные подразделения организации решают свои задачи неза­висимо друг от друга, используют разные ГИС и по мере необхо­димости обмениваются информацией через обменные форматы. Это приводит к полному дублированию данных, что на первый взгляд может показаться неэффективным. Но когда тяга к интег­рации у руководства и в подразделениях не очень велика, когда ГИС одного подразделения не может решить задач другого, и на­оборот, иного способа, как простого обмена данными, может и не быть.

Использование единой базы атрибутов. Вэтом случае на серве­ре предприятия находится единая для всех подразделений база данных, к которой обращаются все автоматизированные рабо­чие места, включая и те, что используют геоинформационные технологии. Это более высокий уровень интеграции, но тут мо­жет возникнуть проблема: приобретенные у различных разработ­чиков прикладные задачи могут быть не приспособлены к работе с единой базой предприятия. Например, средства обработки дан­ных телеметрии работают только со своими таблицами, а техно­логические расчеты — только со своей ГИС и своими базами данных. В идеале гибкость используемых средств должна быть та­кой, чтобы приобретенная ГИС работала с базой предприятия, приобретенные расчетные модули работали с этой ГИС и т. д. В про­тивном случае неизбежно создание дополнительных интерфейс­ных приложений для информационной увязки всех задач в один комплекс.

Использование ГИС-компонентов. Как уже говорилось, во мно­гих программных средствах для задач инженерных коммуникаций роль ГИС не является ведущей, и использование таких задач не подразумевает их работу в какой-либо ГИС-оболочке. При этом взаимодействие с картой в ряде задач было бы желательно. Разра­ботчики задач в настоящее время, как правило, используют объек­тно-ориентированные средства создания программ, такие, как Visual Basic, Delphi, Visual C++. Объектно-ориентированный под­ход позволяет как «кубики» использовать в своих разработках объек­ты, созданные другими разработчиками. Сейчас многими фирма­ми — создателями ГИС-оболочек — одновременно предлагаются и ГИС-компоненты, которые дают возможность внедрять в авто­номные приложения окно с картой и предоставляют програм­мный интерфейс по взаимодействию с ним. В этом случае, если разные автоматизированные рабочие места предприятия исполь­зуют ГИС-компоненты, работающие с тем же форматом данных, что и ГИС предприятия, то полностью отпадает необходимость в дублировании пространственных данных.

Использование ГИС-независимых расчетных модулей. Мыуже рассказали о преимуществах использования геоинформационных технологий в расчетных задачах. Но зачастую расчеты разрабаты-

ваются под конкретную ГИС. В результате предприятие, уже ис­пользующее какую-то ГИС, вынуждено вместе с расчетами при­обретать и вторую. Выход может быть в том, чтобы расчетные мо­дули могли стыковаться с различными ГИС, поддерживающими линейно-узловую топологию. Ни одна конкретная ГИС,будучи взята в единственном числе, всех проблем инженерных сетей не решит. Скорее надо ориентироваться на комплекс совместимых между собой программных средств ГИС-технологий разного уровня как информационную основу и среду интеграции всех других ком­пьютерных технологий.

Контрольные вопросы

1. Основные задачи предприятий, эксплуатирующих инженерные
коммуникации.

2. Зачем нужно вводить сеть в виде графа?

3. В чем преимущества графического кодирования сети перед таб­
личным?

4. Назовите основные топологические элементы инженерной сети.

5. Каковы отличия расчетной модели сети от сети на местности?

6. В чем смысл связи оперативной диспетчерской схемы с технологиче­
ской расчетной?

7. Проблемы и особенности комплексного использования ГИС на
предприятии.