| 标题 | 基于ArcSDE的海缆温度监测系统的设计与实现 |
| 范文 | 袁艳会+高红武+安博文 摘 要： 采用SQL Server 2005 配合ArcSDE作为后台数据库来管理地理信息数据和海缆的各种属性信息；系统选用Visual C#平台以及ArcGIS Engine组件作为前台开发工具开发海缆监测系统。通过对ArcSDE空间数据引擎存储模式的理解与运用，系统实现了海缆温度数据导入，加载显示以及温度数据的入库等功能。按照ArcSDE中空间数据和属性数据的管理规则设计数据库，利用了组件开发技术，进行了桌面平台系统的总体设计与实现。 关键词： ArcSDE； 地理信息系统； 海缆； 温度数据导入 中图分类号： TN911?34； TP311.1 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）07?0105?02 Undersea cable temperature monitoring system based on ArcSDE YUAN Yan?hui1， GAO Hong?wu1， AN Bo?wen2 （1. Electric & Instrument Service Center， CNOOC Energy Technology & Services?Oilfield Construction Engineering Division， Tianjin 300000， China； 2. College of Information Engineering， Shanghai Maritime Univeristy， Shanghai 201306， China） Abstract： SQL Server 2005 with the support of ArcSDE is used in the system as its backend database to manage the geographic information data and the information with various attributes of the undersea cable. The undersea cable monitoring system is developed by desktop platform Visual C# and ArcGIS Engine as development tools. The system functions of temperature data importing， loading display and storing of undersea cable were realized with the help of ArcSDE spatial data engine storage mode. According to the administrative rules of the spatial data and attribute data in ArcSDE， the database was designed and initialized. The overall design of the desktop platform system was fulfilled with the component development technology. Keywords： ArcSDE； geographic information system； undersea cable； temperature data importing 0 引 言 自光纤分布式测温技术[1?2]引入海底电缆监测以来，海缆温度数据的存储就变的越发重要。海底电缆的温度数据具有大容量、实时性等特点。地理信息系统（GIS）具有强大的海量数据处理能力和空间数据分析功能以及丰富多样的可视化效果，这些特性为海缆监测数据处理的难题找到合理的解决方案。本文主要研究内容是对基于ArcSDE的海缆温度监测系统开发中的关键技术进行探讨，最终编程实现海缆温度信息更新，存储，压缩等主要功能模块。 1 关键技术——ArcSDE技术 ArcSDE（Spatial Data Engine）是ArcGIS软件体系中的空间数据引擎，属于一种应用于空间数据的数据库中间件技术[3]。其主要特点如下：搭起了空间数据与普通关系数据库的桥梁，适应性强，封装性强。 2 系统设计与实现 2.1 系统总体结构 系统采用SQL Server 2005作为后台数据库，通过空间数据引擎ArcSDE访问并操作存储在数据库中的空间和属性数据。前端采用Visual Studio 2008嵌入ArcGIS Engine组件[4]编程完成GIS功能及各个模块。 2.2 系统数据库设计 海缆监控系统数据库涵盖数据广泛，根据所获得到数据和资料，相关数据归为以下几类： （1） 基础空间数据：包括海缆所在海域信息，位置信息，船舶航道信息。 （2） 海缆固有数据：包括海缆的生产厂家，导热系数，弹性模量等。 （3） 海缆监测点数据：包括监测点的位置信息，温度信息等。 （4） 海缆故障维护数据：包括海缆故障点信息，故障类型等。 上述数据分为空间数据和属性数据，通过ArcGIS自带的制图软件，将上述空间要素数字化，存入后台关系数据库中；按照数据库设计原则将属性数据与相应的空间数据进行关联，方便后期查询和统计分析。 2.3 系统功能设计实现 温度数据处理系统的框架图如图1所示。 图1 系统框架图 海缆温度数据是本系统的焦点，其中数据更新和存贮是系统两大主要功能。 2.3.1 温度数据的更新 从图1中可以看出布里渊光时域分析仪（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）获取海缆在某一时刻的光纤温度数据，通过监测温度处理主程序分析处理后，得到海底电缆各个监测点的铜芯温度信息，再将温度信息通过GIS平台的温度监测程序对监测点的温度进行更新。 监测温度处理主程序（A）生成txt与GIS平台的温度监测程序（B）读取txt之间可能发生冲突，需要采取同步技术。设定一个文件通信协议，此文件通信协议约定如下：A在写完txt文件后，生成一个相应的同步文件（*.syn）； B监控文件夹中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成时，程序B就会去读相应的*.txt文件，读完后，删除相应的同步文件；并继续监控文件夹中有无新*.syn文件生成。文件通信协议的确定，避免了对同一txt文件读写操作的冲突，保证了程序的实时性。 2.3.2 温度数据的存储 对监测温度数据进行合理的存储，保证项目后期研究的扩展性和数据分析。在系统中，分布式光纤测温仪器的分辨率为每0.2 m一个监测点，考虑一条10 km的海缆，若每60 s产生一个txt文件，该设备运行24 h所产生的文件大小约为1 G，存储空间浪费的同时其存储形式也不利于后期对历史数据进行分析。为解决上述问题只需针对监测点的温度进行存储和压缩。方法为：将一个txt的温度数据压缩成数据库中的一条记录，首先将txt中的每个监测点的温度数据单独提取存到一个动态数组中；然后利用字符串拼接技术将所有温度数据拼接后存入数据库相应的表中。在对历史数据进行查询时只需提供温度采集的时间，然后再对温度信息的长字符串分割，还原成一个数组，得到各个监测点的具体温度。这样处理后节约了资源空间，提高了历史数据的查询效率。历史数据表tb_history如图2所示。 图2 历史数据表tb_history 3 结 论 本文通过分析海底电缆监测中数据的特点，介绍符合数据管理的GIS技术，采取基于GIS平台上设计开发管理系统，并采用ArcSDE技术和SQL Server 2005进行数据管理；采用Visual C#作为前台开发语言，开发的桌面应用系统实现了海缆温度数据的更新、存储和分析。 参考文献 [1] 蒋奇，徐于超，康彦森，等.基于分布式布里渊光纤散射传感的海底动力电缆监测技术研究[J].检测与仪表，2009，36（4）：41?43. [2] 彭超，赵健康，苗付贵，等.分布式光纤测温技术在线监测电缆温度[J].高电压技术，2006，32（8）：43?45. [3] 王重阳，张韶华.ArcSDE在数据连库接加载中的应用[J].北京测绘，2009（2）：54?56. [4] 邱洪钢，张青莲，陆绍强.ArcGIS Engine开发从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2010. [5] 桂润堂，钟霞，薛重生，等.基于ArcSDE空间数据库引擎技术的应用研究[J].微机发展，2003，13（z1）：50?51. [6] 余莉，何隆华.基于ArcSDE的矿产数据库管理系统开发[J].计算机应用，2009，29（z2）：155?157. 图1 系统框架图 海缆温度数据是本系统的焦点，其中数据更新和存贮是系统两大主要功能。 2.3.1 温度数据的更新 从图1中可以看出布里渊光时域分析仪（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）获取海缆在某一时刻的光纤温度数据，通过监测温度处理主程序分析处理后，得到海底电缆各个监测点的铜芯温度信息，再将温度信息通过GIS平台的温度监测程序对监测点的温度进行更新。 监测温度处理主程序（A）生成txt与GIS平台的温度监测程序（B）读取txt之间可能发生冲突，需要采取同步技术。设定一个文件通信协议，此文件通信协议约定如下：A在写完txt文件后，生成一个相应的同步文件（*.syn）； B监控文件夹中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成时，程序B就会去读相应的*.txt文件，读完后，删除相应的同步文件；并继续监控文件夹中有无新*.syn文件生成。文件通信协议的确定，避免了对同一txt文件读写操作的冲突，保证了程序的实时性。 2.3.2 温度数据的存储 对监测温度数据进行合理的存储，保证项目后期研究的扩展性和数据分析。在系统中，分布式光纤测温仪器的分辨率为每0.2 m一个监测点，考虑一条10 km的海缆，若每60 s产生一个txt文件，该设备运行24 h所产生的文件大小约为1 G，存储空间浪费的同时其存储形式也不利于后期对历史数据进行分析。为解决上述问题只需针对监测点的温度进行存储和压缩。方法为：将一个txt的温度数据压缩成数据库中的一条记录，首先将txt中的每个监测点的温度数据单独提取存到一个动态数组中；然后利用字符串拼接技术将所有温度数据拼接后存入数据库相应的表中。在对历史数据进行查询时只需提供温度采集的时间，然后再对温度信息的长字符串分割，还原成一个数组，得到各个监测点的具体温度。这样处理后节约了资源空间，提高了历史数据的查询效率。历史数据表tb_history如图2所示。 图2 历史数据表tb_history 3 结 论 本文通过分析海底电缆监测中数据的特点，介绍符合数据管理的GIS技术，采取基于GIS平台上设计开发管理系统，并采用ArcSDE技术和SQL Server 2005进行数据管理；采用Visual C#作为前台开发语言，开发的桌面应用系统实现了海缆温度数据的更新、存储和分析。 参考文献 [1] 蒋奇，徐于超，康彦森，等.基于分布式布里渊光纤散射传感的海底动力电缆监测技术研究[J].检测与仪表，2009，36（4）：41?43. [2] 彭超，赵健康，苗付贵，等.分布式光纤测温技术在线监测电缆温度[J].高电压技术，2006，32（8）：43?45. [3] 王重阳，张韶华.ArcSDE在数据连库接加载中的应用[J].北京测绘，2009（2）：54?56. [4] 邱洪钢，张青莲，陆绍强.ArcGIS Engine开发从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2010. [5] 桂润堂，钟霞，薛重生，等.基于ArcSDE空间数据库引擎技术的应用研究[J].微机发展，2003，13（z1）：50?51. [6] 余莉，何隆华.基于ArcSDE的矿产数据库管理系统开发[J].计算机应用，2009，29（z2）：155?157. 图1 系统框架图 海缆温度数据是本系统的焦点，其中数据更新和存贮是系统两大主要功能。 2.3.1 温度数据的更新 从图1中可以看出布里渊光时域分析仪（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）获取海缆在某一时刻的光纤温度数据，通过监测温度处理主程序分析处理后，得到海底电缆各个监测点的铜芯温度信息，再将温度信息通过GIS平台的温度监测程序对监测点的温度进行更新。 监测温度处理主程序（A）生成txt与GIS平台的温度监测程序（B）读取txt之间可能发生冲突，需要采取同步技术。设定一个文件通信协议，此文件通信协议约定如下：A在写完txt文件后，生成一个相应的同步文件（*.syn）； B监控文件夹中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成时，程序B就会去读相应的*.txt文件，读完后，删除相应的同步文件；并继续监控文件夹中有无新*.syn文件生成。文件通信协议的确定，避免了对同一txt文件读写操作的冲突，保证了程序的实时性。 2.3.2 温度数据的存储 对监测温度数据进行合理的存储，保证项目后期研究的扩展性和数据分析。在系统中，分布式光纤测温仪器的分辨率为每0.2 m一个监测点，考虑一条10 km的海缆，若每60 s产生一个txt文件，该设备运行24 h所产生的文件大小约为1 G，存储空间浪费的同时其存储形式也不利于后期对历史数据进行分析。为解决上述问题只需针对监测点的温度进行存储和压缩。方法为：将一个txt的温度数据压缩成数据库中的一条记录，首先将txt中的每个监测点的温度数据单独提取存到一个动态数组中；然后利用字符串拼接技术将所有温度数据拼接后存入数据库相应的表中。在对历史数据进行查询时只需提供温度采集的时间，然后再对温度信息的长字符串分割，还原成一个数组，得到各个监测点的具体温度。这样处理后节约了资源空间，提高了历史数据的查询效率。历史数据表tb_history如图2所示。 图2 历史数据表tb_history 3 结 论 本文通过分析海底电缆监测中数据的特点，介绍符合数据管理的GIS技术，采取基于GIS平台上设计开发管理系统，并采用ArcSDE技术和SQL Server 2005进行数据管理；采用Visual C#作为前台开发语言，开发的桌面应用系统实现了海缆温度数据的更新、存储和分析。 参考文献 [1] 蒋奇，徐于超，康彦森，等.基于分布式布里渊光纤散射传感的海底动力电缆监测技术研究[J].检测与仪表，2009，36（4）：41?43. [2] 彭超，赵健康，苗付贵，等.分布式光纤测温技术在线监测电缆温度[J].高电压技术，2006，32（8）：43?45. [3] 王重阳，张韶华.ArcSDE在数据连库接加载中的应用[J].北京测绘，2009（2）：54?56. [4] 邱洪钢，张青莲，陆绍强.ArcGIS Engine开发从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2010. [5] 桂润堂，钟霞，薛重生，等.基于ArcSDE空间数据库引擎技术的应用研究[J].微机发展，2003，13（z1）：50?51. [6] 余莉，何隆华.基于ArcSDE的矿产数据库管理系统开发[J].计算机应用，2009，29（z2）：155?157. |
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