【电世力】智能电网 GIS纵横

85%的信息与位置有关，这令任何组织或个人在其信息组织管理或规划的过程中必然接触到管理、应用和集成地理信息的问题。GIS在电力行业应用如何？对智能电网建设、运营发挥着怎样的作用？GIS在电力生产管理各个环节创造了哪些价值？带着一系列疑惑，EP《电世力》杂志记者采访了北京超图软件股份有限公司副总裁杜庆娥女士。 

    1963年，加拿大测量学家R．P．Tomlinson博士提出将常规地图变成数字地图并存入计算机的设想，同年开发出世界上第一套地理信息系统（Geographic Information Systems, GIS）。据IGU调查，70年代已经出现 80 多套地理信息系统软件。

    上世纪80年代，许多国家纷纷制定地理信息发展规划，启动若干科研项目，建立相关政府及学术机构。1985年，中国成立资源与环境信息系统国家重点实验室；1987年，美国成立国家地理信息与分析中心（NCGIA），英国成立地理信息协会。

    上世纪90年代，地理信息系统被列入美国政府制定的“信息高速公路”计划和“数字地球”战略。我国“21世纪议程”和“三金工程”中也包括地理信息系统。

    共相和殊相是现代哲学基本概念。他们认为，殊相基于具体时间而存在，而共相则是对经验世界中一切现象及一切可能的最高抽象，独立于具体时间而永续存在。

    尽管共相属于概念世界，但个体殊相被抽象为共相之后超越具体时间而延续。倘若对GIS软件进行共相式概括和抽象，提炼出那些独立于具体技术环境之外的普遍功能和技术架构，其技术架构在IT发展变化中就可以保持相对稳定。只需投入较少代价对软件外围部分进行扩展或调整，即可适应未来的IT变化，延续GIS软件的生命周期，减少因技术变革带来的大量重复投入。 

    正是基于这样的哲学思考，北京超图软件股份有限公司（简称“超图软件”）创造了“共相式GIS (Universal GIS)”。 共相式GIS支持各种计算设备(Any device)、各种操作系统(Any operation system)、各种开发语言 (Any programming language)、各种数据库(Any database) 和各种数据格式(Any data format)的GIS平台软件。 

    以哲学角度思考软件，北大才女杜庆娥女士不同凡响的开场白令接下开的采访充满思辨色彩。倘若有一种“殊相”能代表超图软件的特质，“翡翠”一词应当在列表中，将“正”、“浓”、“阳”、“和”四字用于它也恰如其分。 
“正”，正本清源，GIS智能电网大势所趋

    “超图作为具有浓厚学术气氛的国产GIS平台厂商，从企业领导，到核心技术骨干，不少人具有中国科学院的研究或学习背景，承担着国内很多重大课题的研究、开发以及行业标准的制定。超图不仅拥有具备国际竞争力的研发中心，还建立了从事前瞻性技术研究的GIS研究所。作为引领国产GIS技术发展的前沿企业。超图正致力于与中国电科院和国网电科院的行业专家一起对电力及GIS行业领域深入研究，解决深层次的跨学科应用。”而“在智能电网中应用GIS，将会更好地为管理集团化，信息集约化服务，打造坚强电网GIS。” 杜庆娥女士喜欢开宗明义。

    随着国家智能电网的建设展开，我国电力GIS市场正在全国各地迅速成熟，若干电力GIS 系统的建设已经成功进入实用化阶段。“先要理解目前国家电网公司主推的智能电网和三集五大的概念,才能从源头理解电力行业转型的变化。” 杜庆娥女士认为，电网推进 “三集五大”是针对主要业务领域进行的管理创新，将借助变革组织架构，创新管理方式，优化业务流程，全面提高发展的质量和效率。加强国家电网企业管理、形成国家电网集团化格局，解决不同程度地存在的各种“自转”现象。可以说“三集五大”是国网组织变革的纲领，是国网加强集团化，集约化体制的原则。而智能电网所强调的“坚强、兼容、集成、优化、经济、自愈”等特征是落实三集五大的一个必要技术手段。“电力GIS只是智能电网信息化技术之一。” 杜庆娥女士进一步分析了电力需要建设GIS的原因。

    原有电网系统配网、农网、水电、巡线的建设上着重于业务和区域建设上，而在GIS系统应用上，没有进行总体平台建设。从GIS行业的角度看，也就是缺乏基于空间GIS方面的信息资源整合共享平台。这不利于下一步向云计算发展。而“超图一直在做这方面的技术储备”，无论对虚拟机的支持，SOA架构、跨平台GIS技术、64位GIS技术、异构集群和服务聚合等都是“为建立电力GIS信息资源整合共享平台乃至建立电力云所必备技术。”与原有电网系统相比，基于GIS的智能电网更具先进性和优势。 

    首先，智能电网具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，必须依托统一的服务总线搭建完善的C/S和B/S系统，实现物理隔离下的功能完备。而目前的公共地图服务提供商很难做到这点。能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入，电网的坚强性得到巩固和提升。大规模清洁能源和可再生能源接入的前提是GIS技术在对不同数据及系统的兼容性，跨平台性以及对多开发语言的快速实时反映能力。“这是建立电力坚强云的关键。”

    其次，智能电网GIS通过信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合，可获取电网的全景信息，及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时，电网可以快速隔离故障，实现自我恢复，从而避免大面积停电的发生。 “基于传感器网络的电力物联网，电力产品周期管理方面是与GIS结合的最大亮点。” 杜庆娥女士认为，超图软件能够满足传感器所传回的数值数据展现需求，在国家电网大范围的电力调度和物资储运情况下，可以通过GIS的宏观展示，分析与物联网精确数据的结合。此外在物联网和GIS展示结合的基础上，电网GIS可以通过统一界面快速隔离故障，实现自我恢复，分析故障，进而进行安全应急人员调配，物资调配，从而避免大面积停电的发生。“GIS技术特点是越大范围的应用展现的效果越好，信息集中能力更强”，大集中后的GIS展示效果将使管理层次和信息集约化程度上一个更高的台阶。

    第三，如果要协调柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等的广泛应用，使电网运行控制更加灵活、经济，并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入，只有在全景一体化的基础上才能全面灵活实现。“电力GIS正是通过全国一张图，分应用图层的展示方式的重要技术手段。”据杜庆娥女士介绍，超图已经在电动车，运行监控，调配，电能监控，新能源等诸多方面有了很好的项目经验。

    第四，“通过GIS展示的电力信息会给电力信息化人员提供一种新的手段和新的视角，去理解思考电力数据和运行规律。” 杜庆娥女士说目前国网的智能电网通信、信息和现代管理技术已经开展了大量的综合运用，面对地图产生对管理方式的新思考，有可能会提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。

    第五，以往的电力系统更多的是在电网运行方面很多使用逻辑图和在实时信息方面多使用组态图，而在应急调度，应急预案方面是使用二位平面图。在智能电网强调集约集中的背景下，通过GIS技术使多平台数据聚合，“超图软件的共相式内核可以有机地将逻辑图、组态图、二维地图，三维沙盘等系统有机整合，发挥更大效率，而使用基于二三维一体化GIS技术不仅可以使数据展示更加真实、实时、可靠，而且能提供强大的空间分析能力。” 杜庆娥女士说。

    第六，“企业的指导原则是为社会公众服务。” 杜庆娥女士强调指出，通过GIS技术可以快速提供在线或打印用户停电通知单。在地图上对区域的框选，快速给停电用户发送短信息。在电网营销业务上GIS可以实时在地图上统计区域电价水平，电能供应，电能质量。通过电力公众服务门户的建设，GIS可以智能告知用户合理安排电器使用；电力企业可以获取用户的详细用电信息，为其提供更多的增值服务。超图公司通过与移动运营商，中国银行客服及后台信息化部门的合作，已经初步总结了GIS对于公众服务的经验，可以和国网分享。 

“浓”，浓墨重彩，GIS为电力创造新价值

    杜庆娥女士说，超图作为国内GIS平台软件第一家上市企业，为了重点支持在电力领域的应用研究，公司专门成立了电力GIS技术组，在平台应用方面深化电力行业的应用。知识靠积累，人才也靠积累，通过3年积累，超图软件针对国网、南网总部、各大区电力公司、网省、市县电力公司、发电企业、电监会等行业重点客户配置了市场销售，电力行业售前顾问，电力行业模型及项目技术团队，售后培训技术团队，为客户提供7*24小时的服务。“超图在高校方面共建实验室的经验，将教育培训着眼于电力行业的未来展开合作。超图为电网提供的从底层技术支持，数据标准，开发团队，培训教育融入在超图整个企业的技术体系中，后面有200百余人的GIS基础软件研发团队，有大量兢兢业业的售后支持和培训人员。相信在超图深厚的技术企业底蕴下会催生出电力行业鲜艳的花朵。”

    据杜庆娥女士介绍，“目前超图与国内众多GIS厂商共同确立了国内的GIS标准GDB-CLI（Geospatial Database Call-Level Interface（GDB-CLI），空间数据库访问接口），，是国家863基金项目为了实现数据互操作而制定的一组标准，并正在申请成为国家标准。在地理信息行业实现了统一的数据互访标准接口。相信在基于国家GIS行业标准GDB-CLI的基础上，通过加入电力业务，可以实现电力行业GIS标准。”

    “目前超图软件在积极与国家电网相关业务部门沟通，梳理适合于中国国情的电力GIS应用。基于安全搭建坚强电网，规避在关键时刻电力供应的重大安全问题” 杜庆娥女士认为，随着国家铁路、电力、交通、测绘等各个方面的信息化建设，各自都建设了大量的基于GIS的数据库，然而部委行业间信息共享不到位。例如：电力在应对冰冻灾害，泥石流，地震，洪水等问题时，往往需要地质，气象，水利，地震等各个方面的数据来提供决策。而目前此类基础信息共享不到位，相互提供的信息很多是决策后，影响范围大。“通过信息的细化共享，我想可以防止一些灾害后重大损失的。重大灾后带来的经济损失，往往远大于搭建系统和共享系统的成本。”

    在谈到电力GIS系统相比电力MIS系统有什么优势时，杜庆娥女士以“直观感受，真实表达”作了概括。GIS在电力设计上有着MIS和CAD不可比拟的优势，线路拓扑分析可以在实时监测数据的基础上进行基于实际的模拟调度。比如使用空间分析对电塔假设的山脉丘陵进行前期表达，可以得出了类似“往往最近的线路距离不是成本最低的方案”出乎意料的结论。通过功能性服务及应用跨平台集成和聚合，可以对电网的逻辑图、组态图和实时数据在空间方位上如实表达。在应急方面，传统MIS最多只能出纸质文档，而加入了GIS技术的电力应急系统，可以让指挥者和现场人员体验到直观感受，而无需在大脑中勾画地图，即使在千钧一发之际也可以提供准确的部署和措施处置位置。在用户服务方面，无论是大面积的快速停电通知单，还是电价计算统计也都是传统MIS不能比拟。 

    “GIS创造价值，我们创新GIS”是超图软件的企业宗旨。超图软件紧扣IT技术发展潮流，时刻关注技术和应用发展的趋势，贴近国内用户的需求，从而具有强大的生命力。未来，超图软件GIS产品家族将不断扩展，产品在功能和稳定性等方面都将得到进一步增强。超图软件始终坚信，通过技术创新，GIS必然会给电力带来更大的价值。“传统电力MIS已逐渐被新兴的GIS与MIS相结合的信息化系统所取代。” 杜庆娥女士断言。 

“阳”，阳煦山立，GIS提升电力安全新境界 

    “共相式GIS的核心思想，就是要建立一套具有普遍适应性的共相式GIS内核(Universal GIS Core, UGC)，实现那些相对稳定的、远离易变的技术环境的GIS核心功能。并在UGC基础之上扩展那些与不断发展的技术环境关系紧密的外围功能模块和人机交互界面。这种模式也可以简单地概括为‘核-壳’分离。”讲到超图软件如何为电力提供一款较高安全级别的电力GIS应用软件时，杜庆娥女士更愿意首先介绍超图软件的核心技术理念。

    杜庆娥女士说“SuperMap 平台从设计开始，就将统一安全的技术内核作为最重要的标准。”　综合说来，SuperMap GIS的技术特色很多，如具有相同的数据模型和统一的地图配置， 支持多种数据格式转换和XML，拥有多源空间数据无缝集成技术、多级混合空间索引技术、海量空间数据库引擎技术SDX+、海量影像数据管理技术等，给用户提供至强的地图编辑功能、灵活的交互式地图编辑、超强智能捕捉功能、半自动跟踪矢量化等等理想的数据可视化工具，在安全方面侧重空间数据库的数据安全、文件型数据安全、影像数据安全，为管理决策层提供三维建模与分析（3D Analysis）　　、网络分析、缓冲区分析（Buffer Analysis）、叠加分析（Overlay Analysis）　　、栅格分析（Grid Analysis）等手段。

    电力安全关系到国家安全。然而随着测量型GPS设备的引进，许多电力部门开始使用亚米级精度的GPS来测量电网设备的经纬度坐标数据，在电力GIS系统中有大量敏感地点、地物的精确经纬度坐标数据。这些数据的保密性势必关系到国家安全。杜庆娥女士以一则新闻为例加以说明“1999年7月29日在台湾中北部地区发生大停电事故。经事故专案调查小组及台湾电力公司的调查与系统模拟，基本理清了事故发生的原因，即某一基铁塔倒塌。假如遭受外来攻击，岂不是台湾就要全部停电，防御瘫痪？”通过这个例子可以看出，“硬件方面要建设坚强电网，在信息化安全方面甚至要高于部分电网硬件建设的安全等级。”杜庆娥女士介绍了超图软件应对安全的策略。

    首先，数据安全。目前国内地图数据精度越来越高，其中包含很多敏感电力设备的经纬度。在基础数据的安全性方面，国家有关部门是有技术防范措施作为保障，就不多探讨。

    其次，系统基础开发平台安全。对于GIS系统，GIS开发平台就相当于开发语言，在最基础的问题上首先要进行把关，把关的关键就是“重大电力安全系统要选用国家安全部门确认没有问题的国产GIS平台产品。”并且这个平台要能兼容其他的国产数据库、操作系统、电力应用系统，具有异构的服务聚合和跨平台技术，保证系统安全稳定运行。

    第三，系统开发安全。对于智能电网这样重大的系统开发工作，在解决了基础的数据和开发平台的问题后，就是要选择一个理解电力业务，安全性高的开发商。尤其在系统GIS标准接口方面要选用国家的GIS标准（OGDC）和行业标准。这样也可以进一步加大我国电力企业在国际标准方面的竞争力。

    第四，共享平台安全。国网各个业务部门分别基于智能电网标准建立GIS系统后，内部信息资源共享，部委间业务数据资源共享都会涉及到安全问题，能否有一个集中分发，各方信任的共享平台存在也是主要的问题。这个问题很快会在步入云信息化时代遇到。

    最后，作为GIS平台企业，技术眼光应长远，例如今后出现的云计算技术等。因为随着智能电网的技术升级和不断壮大，提供相应模块技术的厂商提前做好技术储备，才能够给用户提供长期的产品保证和稳定的技术升级。“在一些案例中就出现过国外平台代理厂商因为对中国市场的调整，用户很难升级的情况。”对此，杜庆娥女士不无担忧。 

“和”，和光共尘，与电力共享多方面经验和服务

    杜庆娥女士对超图软件14年来的成长很自豪。她认为，超图软件已经为GIS应用新时代做好了“总体技术储备”，这是一个企业为社会提供解决方案的基础。

    超图软件一直倡导“开放合作，共同发展”的理念，与四百多家合作伙伴展开了广泛合作，为合作伙伴提供GIS基础平台和应用平台软件，支持合作伙伴开发应用软件和承接GIS技术开发服务项目，与合作伙伴共同推进GIS产业的发展。通过与行业开发商，中国电科院，国网研究院合作开发等方式，目前SuperMap GIS平台已承接了大量的电网配网、电网农网、新能源电动车，风能、营配一体化、电力超高压、中低压巡线、应急、水电、电力物资生命周期等项目。

    在产品方面，经过不断技术创新、市场开拓和多年技术与经验的积累，超图软件已经成为产品门类齐全，功能强大，覆盖行业范围广泛，满足各类信息系统建设的GIS软件品牌，并深入到国内各个GIS行业应用。本着“国际视野，自主创新”的理念，超图软件坚持发展国际市场。目前，SuperMap GIS已成功深入日本、韩国、东南亚、南亚、中亚、欧洲、非洲等国家和地区市场。SuperMap努力成为全球领先的GIS品牌。 

    超图软件SuperMap GIS系列软件已广泛应用于数字城市、国土、水利、环保、海洋、测绘、农业、林业、应急、交通、能源、市政管线、金融、通信、电力、自来水、石油石化等数十个行业，在中国大陆和港、澳、台地区构建了数千个大型成功应用案例。 

    杜庆娥女士提到，超图软件的新一代GIS技术的基础是跨平台的共相式GIS技术体系，支持国网选用的各种基础软件，如麒麟和凝思操作系统，达梦和金仓国产数据库等。超图的云概念和技术储备，符合国网的思路，包括JAVA，QT，C++的内核技术满足今后实时响应国家电网系统的大数据量要求。在应急方面，超图软件拥有着长期积累的应急标绘库，并在国家重大项目中得到应用和好评。在气象方面，由于国网在很多方面需要气象数据，如气温，降雨量，台风，冰冻灾害预警，超图软件为国家气象局和中央气象台建立的全国气象服务系统，可以为国网与气象部门共享数据提供便捷共享交互服务。

    超图平台在电力行业配有完善的售前、售后、培训和电力技术开发团队，并提供为国网定制产品。如超图软件为电力巡检开发的手持端，为电力新能源风能、电动车定制开发的专用系统，为国网物资部试点工程应用，提供了二三维全景电力物资产品周期展示平台。作为国内最大GIS平台厂商，超图软件有着深厚的行业案例积累和行业开发经验，可以合理有效地为电力行业用户提供从方案咨询到项目构架等经验。

    “电力是国家的命脉，超图深知其重要性，并会为此配备精兵强将，为坚强电网大发展贡献自己的力量。” 杜庆娥女士表示。  

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