[发明专利]由开源GIS及数据库构建给水管网管理及水力模型方法

说明书

技术领域

本发明属于市政工程给水管网信息技术领域，具体来说是一种基于开源GIS及开源数据库技术构建给水管网管理系统及水力模型的方法。

背景技术

地下管线的数据量极大，以往基于纸质图纸、文档进行管理，维护比较复杂、效率低下。随着我国信息化程度的不断加深，基于计算机技术的先进管理手段不断引入到各行各业中。例如，基于GIS(Geographic Information System，地理信息系统)的管理系统，已经应用到市政管线的各个方面，例如供水管网、再生水管网、城市燃气管网等。

我国不少城市建立的GIS给水管网管理系统基于商业软件，例如美国ESRI公司(Environmental Systems Research Institute，美国环境系统研究所)的系列软件，武汉中地数码集团开发的基础平台及供水管网管理系统模块。尽管这些商业软件功能强大，但在给水管网中有较多的功能往往用不到，且成本高昂，动则数十万元，不但一次性采购费用较高，升级、维护也要不断投入大量资金。与此同时，在注重知识产权保护的欧美国家，不少企事业单位逐渐采用开源GIS软件构建自己的管理系统，也取得了较好的效果。在我国，开源GIS软件在给水管网领域应用较少，其应用思路和具体方法也不够清晰。随着开源GIS软件的发展与完善，以及国家对知识产权保护的日益重视，这将成为值得研究的一个发展方向。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出。本发明采用的技术方案是，由开源GIS及数据库构建给水管网管理及水力模型方法，步骤如下：

(1)对给水管网所必需具备的管段、节点、水库图层，合理设计其属性字段，以满足将来建立水力模型进行水力计算的需要；

(2)采用开源的QGIS(Quantum GIS)桌面软件管理给水管网数据、地图，实现数据的录入、编辑功能，查询、统计功能，并访问PostGIS地理数据库；

(3)采用开源的PostGIS地理数据库存储给水管网数据，并实现多用户协同编辑，实现多用户同时编辑、由在线数据库转换成离线数据库、离线数据库同步；

(4)采用QGIS的插件Ghydraulics实现给水管网地理数据向EPANET输入文件的转换；

(5)转换以后，利用EPANET建立给水管网模型，进行水力模拟、计算。

步骤(2)进一步具体包括：各ShapeFile图层字段设计：利用QGIS软件，新建一份地图文档，添加管网ShapeFile数据，至少包括管段、节点、水库三类图层，图层名称应采用英文；

管段Pipes图层至少包含各字段的作用及数据类型要求如下：

DC_ID：管段的编号，字符型，由shp文件的FID通过字段计算器计算得到，或人工指定；

LENGTH：可由shp文件自带的Shape_Leng属性，通过字段计算器赋值得到；

ROUGHNESS：浮点型，粗糙系数；

MiNORLOSS：局部损失系数；

STATUS：文本型，初始状态

节点Junctions至少包含的字段的作用及数据类型要求如下：

DC_ID：节点的编号，

DEMAND：浮点型，需水量

ELEVATION：浮点型，标高

PATTERN：模式

清水库Reservior至少包含的字段的作用及数据类型要求如下：

DC_ID：清水库的编号，字符型为宜

DEMAND：浮点型，需水量

PATTERN：需水量模式

导入Shapfile文件到PostGIS数据库：在QGIS中，利用“SPIT工具”，连接到PostGIS数据库，选择需要导入的ShapeFile文件，然后即可导入。

水力模拟、计算的具体步骤如下：

(1)首先，在EPANET中选择水力计算采用的公式，即Hazen-Williams公式：

(2)对于24小时延时模拟，首先要设置水厂(在EPANET软件中为“水库”)的模式。在EPANET的“浏览器”中，选择“模式”，添加一个新的模式，输入每个时段的“乘子”，应为每一个水库设置其供水总水头随24小时变化的模式；

(3)选择“水库”，双击打开其属性窗口设置“总水头”，并选择已经设置好的“模式”；

(4)对于节点，首先仍按照步骤(1)的方法为节点的需水量设置模式。然后，选择每一个节点，双击打开属性窗口，设置节点的“基本需水量”，并在“需水量模式”中选择刚才设置的模式；