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企业级GIS引领大型电力企业应用
字号: 小 中 大 | 打印 发布: 2009-5-22 15:28 作者: webmaster 来源: 本站原创 查看: 341次
四年前，ESRI发布ArcGIS Server产品及其Web服务时，就向提高企业地理空间能力方面迈进了一大步。随着分布式企业计算的应用，地理空间数据正在渗透到企业组织的各个角落并接触到更多的用户。近期，V1 Magazine 的编辑Matt Ball就企业地理空间发展以及ESRI公司对智能电网发展所做的贡献两方面的问题，采访了 ESRI公共事业解决方案部门的总监 Bill Meehan 先生。
V1：GIS技术在大型电力机构中的应用经历了怎样一个发展历程？
Meehan：就GIS来说有四种模式：数据管理，分析，可视化和移动性（从野外采集数据）。多年来，人们通常利用GIS技术在桌面程序中制作出漂亮的地图。这些地图可能利用了空间分析技术，但一般它们都是由在公共事业部门从事地图制作工作多年的GIS专业人员绘制出来的。
地图应用在公共事业领域已经有多年历史了，比如找出特定的设施在哪里。但通常只是用于定位设备，没有太多的分析工作。这些地图由实施工程的组织来维护，高级管理人员、业务人员或者客服人员并没有太多的机会接触到它们。而且地图往往是用工程学的方法绘制的，战略制定者们很难从上面看出太多的价值。要读懂地 图，你必须明白那些符号和表示方法。除此之外，这些地图仅仅是对人们已知事物的一种再现，并没有提供任何新的见解或发现。
我在工程领域已经工作很多年了，尽管一些地图确实很难读懂，但我对那些地图符号还是很熟悉的。比如，我常常会对着一幅地图想:我该怎么追踪这条电路或者正在发生的事情？如果把地图用作分析的话就很容易解决这些问题，但事实上，我们却很少这样做。
举个例子来说吧，在某个规划部门，规划人员可能会用实体地图来弄清一些事情，然后他们就放下地图，进入另一个环节。期间，他们可能会用一年时间来设计卸载装置，或者查看维修历史。但地图只是工程进度中的一个环节，只在开始和结束的时候使用，从来没有被用于分析工作。
大概在四年前，我和同事们开始考虑不仅将GIS 当作一个制图工具，而且作为一个框架或者一项基础技术——就像Maximo（IBM公司企业资产维护管理方面的产品），SAP（企业资源规划软件）或者Oracle（数据库产品）之类的基础技术。所以我们想出了GIS服务器的点子，它真正将我们从实验室，科学项目和测绘部门带进了企业中。ArcGIS Server产品将部门内部的工作变成了企业的信息基础。不仅仅是工程师和操作人员，企业中的所有部门都能从中受益。V1：ArcGIS Server产品如何提升一个企业的能力？
Meehan：随着ArcGIS Server产品的发展，互联网应用的深入，我们开始讨论信息服务的话题。服务器产品能让我们把财务系统、客户系统，或是物料系统都融入到GIS或者其他方式中。然后你会说：“让我们利用GIS通过集成框架来发布数据或者业务功能吧，所有系统都可以这么做。”那时所有的系统边界就会消失了。
举个例子，比如我是公共事业部门的工作人员，正拿着掌上设备在野外工作，那么我可以在同一张地图上 检索SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，即数据采集与监视控制系统）的数据、财务信息或者客户信息，因为我的单位发布了这些信息。我可以从掌上设备得到有用的信息来帮助 我的客户解决问题。我还可以利用手中的设备对信息做修改，比如将一些数据存入维护管理系统，一些数据交给GIS，另一些则存入财务中心。
我在手中看到的不是GIS程序，而是一个具有众多GIS功能元素的业务应用。如果我是一个部门主管或者总经理，则可以在大屏幕上快速找到有价值的信息，感兴趣的，或者不感兴趣的，有用的，或者没用的。
在过去，GIS通常只与工程管理有关，并没有更多地融入到整个企业的IT系统中。但现在GIS已经逐渐成为了企业IT的支柱之一。
V1：企业级的GIS能够解决哪些方面的问题？
Meehan：一个电力部门往往会把大量资金用在修剪路边的树木上。我们为什么要修剪树木？因为这就是我们的工作，我们总是在修剪树木。如果我们不去修剪，那么树木就会倒下而影响到电缆。但修剪树木的工作有多大成效呢？在某个系统里存有我们关于可靠度的统计数据。在另一个系统中我们又记录了具体的开销。现在我们可以利用GIS将这些体同整合起来，以查看当前的工作进度。
可能我已经做出了一个四年修剪一次树木的决定，而不管是否真的需要。为什么我不用历史降雨量信息做出一个合理的决策呢？毕竟雨水多的年份树木生长会快一些，干旱的年份树木生长会慢一些。
我们投入了大量的资金，或许我们的可靠性因此真的改进了。但如果没有GIS，就无法得知改进的程度是否和投入的资金成正比。有了GIS之后，你就可以对将要发生的事情做出明智的判断，并合理有效的投入资金。
有了能够将不同部门工作整合在一起的GIS技术后，就可以开始对检查工作或者维护工作做合理的微调了。大部分工作的共同点是定位、地理，特别是在道路网、水网、电网和电话网络中。
V1：GIS技术不再仅仅以桌面为中心了，你们将具体的实施工作更多地向开发者群体敞开。随着可进行更多自定义开发的开放API的发布，Web GIS将会发生什么样的变化？
Meehan：我们仍然认为桌面程序是极有价值的工具。它是真正创建数据的地方。正是因为有了它，我们才能自如地应付艰巨的工作和复杂的分析。
一旦创建好数据并交由数据库管理，就可以将它们发布到整个机构当中。之后就可以方便地从网络或者移动设备上访问它们，而不需要将复杂的分析工具或者设计制图工具摆在那些没有专业知识的人们面前。在一个中型运输公司中，大约有30个桌面用户。但是该组织内的所有人，从系统管理员到总经理，都可以访问GIS数据并了解其作用。网络使得GIS更加社会化了。
有些公司可能会担忧，如果我们把诸如免费数据的一些功能发布到网上，可能会损失一部分收益。其实我们卖的是一个服务器产品，并使得更多的人能够使用这项技术。这样反过来就会为企业创造更多的价值，并提高大家对空间数据的需求。有了服务器产品之后，几十上百倍于原来数量的人可以看到相关数据。现在这些数据已不仅仅是GIS系统的数据了，而是服务于整个企业。
V1：公共事业部门已经触及到企业级GIS这个概念了吗？
Meehan：想想过去，当爱迪生创建第一个电力公 司时，公共设施还没有太多的提供商。他们必须发明出每一样东西。当我在波士顿的爱迪生公司工作时，他们有自己的锻造部门来生产出需要的部件。如今当然情况 不同了，但过去那种工作方式铸成了这样一种文化：我们在一个封闭的环境里面完成所有的工作，包括创造，管理，而不去寻求外界的资源。有了互联网，一切都改 变了。现在我们越来越多地从企业之外获取数据。
举一个简单的例子，一名电工受雇在一个购物商场里安装一台ATM机器。他首先得在市政厅获得电路布线许可。他去到那里，告诉工作人员自己的身份以及要在哪里实施工程，然后工作人员发出许可证。接下来这名电工需要打电话给电力公司为ATM机器预约新的电力服务。在电力公司检查电路时，这名电工需要再次告诉他们之前在市政厅已经提交的所有信息。最后才能获得电能并安装设备。
那么，如果市政厅发布一个网络服务，情况将会如何呢？这名电工甚至都不需要给他们打电话。电力公司会自动从市政厅那里收到布线许可，然后检查电力配置图情况。如果负载允许，在这名电工在线的时候他们就可以报出价格，当电力服务准备好时也可以立刻得到通知。
我在欧洲的一个小村子呆过一段时间。当时我问他们“如果我给电力公司打电话请求服务，那么多长时间能得到结果？”“六个星期。”这不是开玩笑吗？能不能期望在几天时间之内就使用上服务呢？对于有足够基础设置建设的地方来说，这些简单的服务在技术上没有任何的实施难度。所有的一切就是因为跨部门的沟通和合作问题。
还有一个例子，是检查高速公路下面的管线。要检查当地的管线意味着必须开着卡车或者越野车通过一片地区。你也不知道要通过的地区有没有草木茂盛的湿地？ 如果有，开车是过不去的。就算强行通过的话你也可能会被罚款。如果能在管线调查工作展开之前就通过网络或者自己的掌上设备获得那块湿地的具体方位情况，就 能在陷入困境之前做到有备无患。这些可能需要从你们组织之外获得一些信息。
对于一个企业来说，能够自给自足是好的。但我们需要想办法扩大可利用数据的范围。我们需要创造一个开放的系统来利用信息，以推动生产力的发展。
V1：智能电网技术所带来的机遇让我感到十分兴奋。我知道，你们已经对这个将通讯与电力网络结合起来的新系统将会带来的地理空间方面的机遇进行过探讨。GIS技术将怎样利用由智能电网所产生的所有数据？
Meehan：每一个新的智能仪表都按一定间隔进行轮询。现在多数商业或工业客户都拥有间隔仪表。这些仪表都有自己的存储器，每间隔15分钟（间隔）读一次读数，记录在 仪表内的存储器上，然后每个月将这些数据导入计费系统。有了新的智能电网概念，间隔计量将扩展到每一个住宅用户。这么做之后，程序就能获取每个用户的实时 数据。此外，新的智能仪表还能与用户内部的设备连通。也就是说，程序能够管理用户的每一个负载单元，比如冰箱或者空调。
一个电力机构如何来管理这些数据是很有意思的问题，因为它们目前管理的数据量是基于仪表数量的。现在，假设把所有仪表的记录间隔设为15分钟一次，那么将会产生大量的数据。这些数据都会由智能电网的仪表-数据管理部分来控制。
从GIS的角度来说，我们并不需要管理所有的数据。我希望数据能够经过一些有用的预处理。如果要能够根据用户的要求打开或者关闭开关，则需对基础设施进行建模。GIS将为这些基础设施的管理提供可视化技术。
V1：智能电网技术将带来哪些好处？
Meehan：我觉得智能电网能够给我们带来四方面的益处。第一就是通过减少用电高峰来减少碳排放量；第二是自我修复系统的建立；第三是对系统健康状况的检测；第四是将可再生能源集成到系统中来。因 为每个发电机组能力不同，所以我们试图通过更好地管理电网来缓和用电高峰。设想有一个高效的基本单元，一个更高效但是花销更大的中间单元，和一个低效率的 电源，当用电高峰时就延缓非紧急单位（如木工车间）的供电。最后的手段也是最昂贵的，会排放出含碳量很高的温室气体。为了避免用电高峰，可以通过监控用户 的用电行为并进行适当的调节。智能电网就是迈出的非常好的第一步。
人们谈论的自我修复网络是电力系 统能够自动响应的一种能力，但目前还办不到。每个人都认为一旦停电，电力公司会立刻知道，但其实并不是这样。当遇到电力故障时，程序首先接收到的是若干用 户打来的申告电话，然后他们会迅速分析并找出故障发生的可能位置，派一个抢修队，对那里进行测试，之后才能确定故障原因究竟是什么。如果是智能电网，利用 额外的感应器，你就能得知这些故障用户的位置，便可做出迅速的评估，并重新调整网络来尽量减少受故障影响的用户数量。如果是手动排查故障，在恢复供电之前 可能有一千个用户要停电半小时；如果是智能电网，当程序修复故障时可能只会有少量的用户在等待。
过去，要了解一个电力系统的健康状况，我们只能通过土著印第安人的通讯方式——烟信号。一个变压器烧毁时会冒烟，这时我们知道它罢工了。然而今天，在智 能电网中，我们能通过信号提前发现潜在的故障。智能电网的一个关键部分是传感器网络。现在，电力系统中只需有少量的传感器。这些复杂的传感器网络使得我们 能够排除潜在的故障，比如电压器超载时就能及时发现，而不是等到它损坏时才发现。
如果将可再生能源集成到电力网络中，当这些能源的比重不断提高时电网就会产生问题。当前，可再生能源在电网发电中仅占一小部分。绝大多数的可再生能源都 是“间歇性”的，比如太阳能和风能，你不可能知道究竟什么时候能够利用它们。当遇到阴天时，电能系统就会弥补太阳能的不足；当可再生能源在系统中占到 20%比重的时候，这个问题就会变得很突出：当遇到阴天或者无风的时候就必须解决这20%的能量供应问题。智能电网的控制元素就能很好地管理这个难题。
V1：目前，GIS在仿真或者预先规划方面并没有太多作为。你认为这是GIS技术的一个发展方向吗？
Meehan：完全正确。我认为智能电网是一个先进的控制系统，类似于更强大的监视控制与数据采集系统（SCADA）。拥有更多的信息点和更灵活的控制能力。为了使智能电网能够更好地工作，还需要很多其他方面的数据。比如网络配置和网络事务的数据，因为电力系统的配置情况时刻都在变化。GIS已经成为信息基础设施的一部分，而且可以预见它将会涉足更多的事务。
同时，智能电网系统正产生大量新的信息，但它本身并不是一个分析或可视化的工具。现在，我可以查看用户的用电行为并对其负载情况做出预判。你并不需要在 智能电网的控制系统中单独建立态势感知系统，因为这仅需要对数据进行获取即可。GIS通过对数据的分析便可为决策提供可视化依据。
V1：在早期阶段的试验中，有一些专业的公司对该系统的不同部分提出了批判。你认为GIS从中得到什么样的先机么？
Meehan：建立智能电网需要花很长的时间。公共事业部门或许需要花费数年的时间，并且费用高昂。对于结构和工程管理来说，GIS是一个非常有用的工 具。所以，GIS在智能电网的实施过程中起到很大的帮助作用，能够提供更符合逻辑和更智能的方法。利用GIS可以对进度进行监控，管理工作人员，并将他们 合理地分配到工作中。
从逻辑讲，在部署智能仪表的时候应该选择那些读表成本高的地方，比如城市中人群来来往往的地段，或者读表很不方便的地下室，或者那些犯罪率很高，工作人员都不想去的地方。GIS可以将工作人员派到最需要他们的地方去。
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