بخشی از مقاله
توسعه یک سیستم اطلاعاتی جغرافیایی ( ( GIS براي شبکه هاي گاز رسانی شهري
چکیده:
طراحی، گسترش و مدیریت شبکه گازرسانی طی چندین مرحله، توسط چندین بخش مختلـف و بـر پایـه یکـسري معیارها و ضوابط انجام میگیرد. بسیاري از دادهها و پروسس هایی که این مراحل را تشکیل میدهند، ماهیت مکـانی دارنـد.
در نتیجه سیستم اطلاعات جغرافیایی ( ( GIS میتواند به عنوان یک چهارچوبی براي مدیریت صحیح اطلاعات و تجزیـه و تحلیل دادههاي شبکه گاز به منظور بهبود کیفیت فرایندهاي مربوط به شبکههاي گاز رسانی شهري (شبکههاي توزیع گاز)
مورد استفاده قرار گیرد.
در این تحقیق، کلیه مراحـل نـه گانـه طراحـی، گـسترش و مـدیریت شـبکه گـاز رسـانی شـهري مـورد مطالعـه و بهینه سازيهاي قابل انجام توسط GIS مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفتند. سـپس یـک Geodatabase جـامع و مناسـب براي این مراحل طراحی، پیاده سازي و توسعه داده شد و هر یک از این مراحـل نـه گانـه بـا اسـتفاده از توابـع موجـود در سیستم ArcGIS و برنامه نویسی ArcObjects به صورت ماژولهایی توسعه داده شـدند. عـلاوه بـر اینهـا، ایـن سیـستم اطلاعات جغرافیایی براي انجام محاسبات هیدرولیک شبکه به یک نرم افزار هیدرولیکی تلفیـق گردیـد. در نهایـت سیـستم تولید شده توانست به عنوان یک سیستم پشتیبان تصمیم گیري مکـانی (SDSS) مطـرح شـود کـه بـا اسـتفاده از چنـین سیستمی، طراحی، توسعه و مدیریت شبکه در زمان کوتاه، با هزینه کمتر و بـا دقـت و اعتمـاد پـذیري بـالایی بـه صـورت مطلوبی انجام میشود.
قابلیت بررسی بازار، طراحی تفصیلی، تهیه نقشه گره بندي، محاسـبات هیـدرولیک، ارزیـابی اعتمـاد پـذیري، تهیـه لیست اقلام و برآورد هزینه، مدیریت زمانی اجراي پروژه، سرویس مشترکین، نگهداري و تعمیرات و مدیریت حوادث و امداد از جمله توانمندیهاي فراهم شده در سیستم میباشند که همگی به صورت یکپارچه در این سیستم قابل انجام هستند. ایـن سیستم را به راحتی می توان براي مدیریت دادههاي مکانی مانند ویرایش، به روز رسانی، ذخیره سـازي ، بازیافـت، نمـایش و آنالیزها دادهها استفاده نمود.
.1 مقدمه:
شرکتهاي گاز عهده دار طراحی و گسترش شبکههاي گاز رسـانی بـراي سرتاسـر نقـاط ایـران هـستند. طراحـی و گسترش شبکه گاز رسانی با طی نمودن چندین مرحله و توسط چندین بخش مختلف و مطابق معیارها و دستورالعمل هاي تدوین شده انجام میگیرد. براي هر مرحله، دادههاي مکانی مختلفی تولید، ویـرایش، ذخیـره، بازیافـت، پـردازش، تجزیـه و تحلیل و میشوند. آنچه که طراحی و گسترش شبکههاي گاز رسانی را به چالش میکشاند، طراحـی خطـوط جدیـد بـراي مناطق نیازمند دسترسی به این سوخت و همچنین گسترش شبکه هاي گاز رسانی موجود است. با گسترش شبکههـا حجـم اطلاعات تولیدي افزایش یافته و مدیریت صحیح اطلاعات و نحوه استفاده از آنها را با مشکلات فراوانی همراه ساخته است.
طراحان شبکه نیازمند پیاده سازي هرچه بهتر مراحل طراحی شبکههاي گاز با کمتـرین مـشکل و ارائـه طـرحهـاي بهینه در کمترین زمان هستند. طراحان نیازمند ابزارهاي مختلف مهندسی جهت اجراي مراحل مطابق معیارها هستند.
استفاده از GIS جواب گوي بخش عمده اي از این نیازهـا و پرسـش هـا اسـت. اسـتفاده از GIS بـا فـراهم نمـودن چهارچوبی براي مدیریت صحیح اطلاعات و با ارایه توانمنديهایی در تجزیه، تحلیل اطلاعات مکـانی، باعـث بهبـود اجـراي کلیه مراحل با اتخاذ تصمیم گیري هاي صحیح و پیاده سازي کارآمد کل روند طراحی می شود.
چنین سیستمی میتواند به عنوان یک سیستمی براي کمک به اتخاذ تصمیم گیري مکانی مطرح شود، زیرا استفاده از چنین سیستمی به طراح شبکه این امکان را میدهد تا نتیجه تصمیمهاي مختلف را ببیند و بتواند قدم به قدم بـه انجـام هرچه بهتر مراحل طراحی اقدام نماید. به عبارتی دیگر با استفاده از چنین سیستمی، کاستیها و معایب موجود در طراحـی شبکه شناسایی شده و این امکان به طراح شبکه داده می شود با اعمال تغییرات به اصلاح و بهبود شبکه مبادرت نماید.
توسعه و استفاده از چنین سیستم اطلاعات جغرافیایی میتواند منجر به کاهش هزینه ها، داشتن یک شبکه پایدار، بهبود مدیریت حوادث و امداد، بهبود کیفیت اطلاعات، حذف وجود تکرار در داده ها، به اشتراك گذاري دادهها، یکپارچه سازي و بهبود پروسه هاي مربوط به شبکه هاي گازرسانی گردد.
.2 مبانی طراحی، گسترش، مدیریت و بهره برداري شبکه هاي گاز رسانی
-1-2 داده هاي موجود از شبکه هاي گازرسانی
مدیریت دادهها شامل جمع آوري، تولید، ذخیره، بازیافـت، نمـایش و بهنگـام سـازي داده هـاي مکـانی و توصـیفی میباشد که در طول پروسههاي مربوط به شبکه هاي گازرسانی انجام میشود. ایـن داده هـا از حجـم و تنـوع بـسیار بـالایی برخوردار هستند که به صورت نقشههاي کاغذي یا رقومی( با فرمت DWG )، جداول و گزارشات نگهداري میشوند.
دادههاي تهیه شده یا مورد استفاده در شبکههاي گازرسانی شامل نقشه بلوك بندي شده شهري، نقشه بررسی بازار، نقشه گره بندي شبکه، نقشه طراحی شبکه، نقشه شهري 1/200، نقشه As Built، نقشه موزاییکی، نقشه تحـصیل زمـین، جدول نتایج بررسی بازار، جدول نتایج محاسبات هیدرولیک شبکه، لیـست اقـلام شـبکه ، اطلاعـات مـشترکین، اطلاعـات تعمیرات شبکه، مشخصات علمکها، اطلاعات حوادث شبکه و اطلاعات بازرسیهاي دورهاي میباشد.
-2-2 واحدهاي در حال فعالیت بر روي شبکه هاي گازرسانی
مراحل و پروسههاي مختلفی توسط چندین واحد مهندسی و عملیاتی انجام میشود. وظایف و مسئولیتهاي هر واحد، نیازهاي اطلاعاتی، نحوه گردش اطلاعات، داشتن انواع دسترسی به دادهها (تولید، استفاده، بهنگام سازي ) مـشخص اسـت.
این واحدها عبارت هستند از واحد بررسی بازار، واحد کنترل شبکه، واحد طراحـی، واحـد حفاظـت کاتـدیک، واحـد نقـشه برداري، واحد اجرا، واحد امور مشترکین، واحد تعمیرات نگهداري و واحد امداد حوادث.
-3-2 پروسه هاي مرتبط با شبکه هاي گاز رسانی
o مرحله نقشه برداري، که در این مرحله نقشه بلوك بندي و نقشه هاي تحصیل زمین و نقشه هاي خام 1/200 تهیه میگردد. این نقشهها به عنوان دادههاي پایه مورد استفاده مراحل دیگر قرار میگیرد.
o مرحله بررسی بازار، که این مرحله به منظور برآورد مصرف آینده واحدهاي مصرف کننده عادي و مسکونی واحدهاي مصرف کننده عمده انجام میشود. با جمع آوري اطلاعات هر واحد مصرف کننده و با استفاده از مدلهاي ریاضی میزان مصرف هر ضلع بلوك شهري و دیگر مقادیر محاسبه میگردد.
o مرحله کنترل شبکه، که این مرحله توسط واحد کنترل شبکه انجام میشود. واحد کنترل شبکه براي تعیین محل انشعاب جهت گازرسانی به منطقه نیازمند گازرسانی از میزان مصرف کل آن منطقه و شبکه گره بندي ( تغذیه یا توزیع ) موجود استفاده میکند و بهترین نقطه را به عنوان محل انشعاب شبکه جدید تعیین مینماید.
o مرحله طراحی، که در این قسمت واحد طراحی بر اساس نتایج ارسالی از واحد بررسی بازار و واحد کنترل شبکه اقدام به طراحی شبکه گازرسانی میکند. این پروسه شامل طراحی کلی و تفضیلی شبکه (طراحی خطوط اصلی و فرعی ، شیر گذاري، گره گذاري و غیره )، تهیه نقشه گره بندي، محاسبات بالانس شبکه، ارزیابی استحکام شبکه، بهینه سازي شبکه و تهیه لیست اقلام شبکه میباشد. لازم به ذکر است که اکثر داده هاي یک شبکه گاز رسانی در این مرحله تولید و استفاده میگردد.
o مرحله حفاظت زنگ، این مرحله توسط واحد حفاظت زنگ و براي شبکههاي فولادي انجام میگیرد و اجزاي مورد نیاز براي حفاظت نمودن از شبکه بر روي نقشه طراحی شبکه درج میگردد.
o مرحله اجراي شبکه، در این مرحله نقشههاي طراحی شبکه در اختیار واحد اجرا قرار داده میشود تا اجرا و پیاده سازي شبکه صورت گیرد و در نهایت نقشههاي As Built تهیه گردد.
o مرحله امور مشترکین، جهت تخصیص انشعاب، مدیریت اطلاعات مشترکین و رسیدگی به امور مشترکین این مرحله انجام میگیرد.
o مرحله نگهداري و تعمیرات شبکه، که این مرحله با هدف مدیریت، بازرسیهاي دورهاي، نگهداري و تعمیرات خطوط شبکه، شیرها، علمک ها و سایر اجزاي شبکه انجام میشود.
مرحله مدیریت حوادث و امداد، که در این مرحله مدیریت حوادث و امداد، مدیریت خاموشی و رسیدگی به شکایات مشترکین توسط واحد امداد صورت میگیرد. با انجام تجزیه و تحلیل هاي مکانی بروي نقـشههـاي موجـود شـبکه، تـصمیم گیري ها درست جهت مقابله با بحران رخ داده اتخاذ میگردد.
.3 ضرورت طراحی، پیاده سازي و توسعه سیستم اطلاعات جغرافیایی به منظور طراحی، گسترش و مدیریت شبکه هاي گاز رسانی شهري
در بخش هاي گذشته به پروسههاي مرتبط با شبکههاي گاز رسانی اشارهاي شد و ضرورت استفاده از GIS به عنوان یک تکنولوژي اطلاعاتی در مدیریت اطلاعات مکانی و توصیفی، نمایش، آنالیز و تصمیم گیري هاي مناسب در پروسـههـاي مختلف در شبکههاي گاز رسانی بیان گردید. در شکل شماره (1) قابلیتها و نقش یک سیستم اطلاعات جغرافیایی را در در شبکههاي گاز رسانی نشان میدهد.
به منظور پیاده سازي مراحل طراحی یک شبکه توزیع گاز، سیستمی به نام GGIS (Gas GIS) تهیه گردیـد. ایـن سیستم همانند یک سیستم تصمیم گیري مکانی، یک چهار چوب استانداردي را بـراي بـرآورده سـازي نیازهـاي اطلاعـاتی طراحان شبکه مهیا می کند. نرم افزارها و زبان هاي برنامه نویسی مورد نیاز براي توسعه این سیستم به شرح زیر است:
o نرم افزار ArcGIS به عنوان نرم افزاري پایه انتخاب گردید.
Geodatabase o براي پایگاه داده مکانی و پیاده سازي مدل فیزیکی پایگاه داده انتخاب گردید.
Geometric Network o جهت مدل سازي شبکه گازرسانی انجام تحلیلهاي شبکه هاي استفاده گردید.
o ArcObjects و زبان برنامه نویسی Visual Basic for Application براي توسعه سیستم و ایجاد واسط کاربري به نام GGIS انتخاب گردید.
o نرم افزار GPNet براي انجام محاسبات بالانس شبکه و تلفیق با سیستم اطلاعات جغرافیایی توسعه داده شده انتخاب گردید.
.4 ایجاد و پیاده سازي Geodatabase و ایجاد GIS پایه
براي مدیریت دادههاي مکانی و توصیفی از Geodatabase (پایگاه داده جغرافیایی) اسـتفاده میگـردد. ایجـاد یـک GIS پایه مستلزم طراحی و پیاده سازي یک Geodatabase میباشد.
GeoDatabase یک مدل داده جدیدي براي ذخیره سازي داده هاي مکان مرجع است. این مدل داده توسط شرکت Esri در سال 2000 میلادي به همراه نسخه جدید نرم افزار ArcGIS 8 طراحی و جایگزین مدل داده هاي Shape Fileو Coverage گردید. در این مدل داده کلیه داده هاي مکان مرجع و توصیفی در یک Object Relational database ذخیره و مدیریت میشوند و به صورت پیش فرض و محدود از پایگاه داده Access براي ایجاد Geadatabase استفاده میگردد.
مدل داده اي Geodatabase یک مدل داده اي شی گرا است که براي تعریف و مدل سازي خصوصیات و رفتارهاي طبیعی عوارض و تعریف روابطی که یک عارضه با عوارض دیگر دارد استفاده میشود که نتیجه آن ایجاد اشیا هوشمند است.
از مهمترین دلایل استفاده از GeoDatabase میتوان به ایجاد و ویرایش شبکه هاي هندسی، ایجاد و ویرایش داده هـا بـا روابط توپولوژي، ورود آسان و کنترل شده اطلاعات با استفاده از قواعد و روابط تعریف شده و حفظ سـازگاري پایگـاه داده و ایجاد برنامه هاي کاربردي براي دسترسی داشتن به جداول و داده هاي موجود درGeodatabase از طریق دستورات SQL اشاره نمود.
توسط Geodatabase مدل فیزیکی به مدل مفهومی نزدیک تر میشود. اشیایی که در مدل مفهومی تعریف میشوند در موقع پیاده سازي Geodatabase نیز ایجاد میشوند. Geodatabase ایـن امکـان را میدهـد کـه بـسیاري از رفتارهـاي عوارض را بدون نوشتن کدي با توانایی هاي خود Geodatabase پیاده سازي کنیم.
از دلایل دیگر استفاده از Geodatabase آسان نمـودن اسـتفاده از سیـستم هـاي اطلاعـات مکـانی در بـسیاري از کاربردها است. دلایل استفاده از Geodatabase به شرح زیر است:
o مدیریت انواع مختلف داده هاي جغرافیایی در یک DBMS مانند Access , SQL Server و ایجاد ارتباط با منابع داده اي جدولی ذخیره شده در هر DBMS
o مدیریت داده هاي حجیم به صورت یکپارچه و پیوسته
o پشتیبانی کردن از ویرایش دادهها توسط چندین کاربر در یک محیط توسعه یافته به صورت versioning
o ورود آسان و کنترل شده اطلاعات با استفاده از قواعد و روابط تعریف شده و نگهداري سازگاري پایگاه داده
o ایجاد و ویرایش شبکه هاي هندسی
o ایجاد و ویرایش داده ها با روابط توپولوژي
o ایجاد یک Open GIS و ایجاد GIS چند منظوره و تلفیقی
اشیا در دنیاي واقعی خصوصیات و رفتارها و روابطی دارنـد کـه از آنهـا تبعیـت میکننـد یکـی از دلایـل اسـتفاده از Geodatabase مدل سازي این رفتارها در GIS است تا با اشیاي هوشمند که داراي همان خصوصیات و رفتارهـا هـستند به جاي عوارض نقطه و خط و پلیگون در تعامل باشیم که در نتیجه یک GIS شی گرا خواهیم داشت.
Geodatabase در حقیقت هسته مرکزي یک GIS را تشکیل میدهد. کلیه عملیات مرتبط بـا مـدیریت اطلاعـات
( مکانی و توصیفی) و کنترل کیفیت و یکپارچگی اطلاعات توسط Geodatabase انجام می گیرد. روابط و قواعدي کـه در یک geodatabase قابل پیاده سازي هستند شامل موارد زیر هستند:
Geometric Network Rules o Spatial Relationship Rules o General Relationship Rules o Attribute Rules o
در این مرحله، در ابتدا مجموعه اقدامات و فعالیتهاي مرتبط با طراحی و ایجاد پایگاه داده بر اساس مدل مفهـومی انجام می پذیرد. ایجاد لایه هاي مکانی و جداول داده هاي توصیفی، اعمال و ایجاد شروط صحت و همـسازي بـین داده هـا، ورود دادهها و ایجاد روابط بین داده هاي غیر مکانی و ارتباط آنها با داده هاي مکانی با اسـتفاده از ابزارهـاي ArcCatalog
پیاده سازي شد.
.5 نحوه توسعه GIS و ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی شبکههاي گاز GasGIS
طراحی و توسعه یک GIS که مورد استفاده در طراحی و گسترش شبکه هاي توزیع گاز قرار گیرد، منجر بـه تولیـد یک سیستم تصمیم گیري مکانی بر پایه GIS با نام GasGIS شد. توسط این سیستم، مراحل طراحـی شـبکه بـه صـورت یکپارچه انجام میشود.
پیاده سازي و اجراي مراحلی که نیـاز بـه توسـعه GIS داشـتند توسـط زبـان برنامـه نویـسی Visual Basic for Application و ArcObjects انجام گرفت. محصول نهایی به صورت یـک واسـط کـاربر بـا نـام GGIS کـه بـه محـیط ArcMap اضافه می شود، تولید شد.
نکتهاي قابل توحه در مورد GasGIS، مدیریت اطلاعات مکانی و توصیفی ( ورود، اخذ، نگهداري، بازیافت و ویرایش و بهنگام سازي ) توسط یک Geodatabase واحد مرکزي انجام میشود. براي اجـراي هـر کـاربرد، اطلاعـات مـورد نیـاز از Geodatabase استخراج شده و در اختیار آن کاربرد قرار گرفته میشود در نهایت اطلاعات تولیدي در لایههـاي اطلاعـاتی مربوطه پایگاه داده ذخیره سازي میشوند و در صورتی که ویرایش و به رورسانی برخی از اطلاعات ورود نیاز باشد تغییـرات
اعمالی در پایگاه لحاظ میگردد. بنابراین در چنین سیستمی کلیه مراحل مربوط به شبکههاي گاز رسانی به صورت یکپارچه
و تلفیقی پیاده سازي شده و به اشتراك گذاري، کنترل کیفیت و صحت و حفظ یکپارچگی اطلاعات و حذف وجود تکـرار در اطلاعات به بهترین صورت امکان پیاده سازي میشود. در شکل شماره (2)، سیستم GasGIS، واسط کاربر پسند GGIS برخی لایههاي اطلاعاتی پایگاه داده نشان داده شده است. در شکل دیده میشود که چگونه با استفاده از دسـتور بازیافـت اطلاعات که در سیستم GIS مهیا شده است، اطلاعات توصیفی یک گره خاص از Geodatabase استخراج شـده و توسـط فرمی به نام Identify Results به نمایش گذاشته میشود.
توسعه یک سیستم اطلاعاتی جغرافیایی ( ( GIS براي شبکه هاي گاز رسانی شهري
چکیده:
طراحی، گسترش و مدیریت شبکه گازرسانی طی چندین مرحله، توسط چندین بخش مختلـف و بـر پایـه یکـسري معیارها و ضوابط انجام میگیرد. بسیاري از دادهها و پروسس هایی که این مراحل را تشکیل میدهند، ماهیت مکـانی دارنـد.
در نتیجه سیستم اطلاعات جغرافیایی ( ( GIS میتواند به عنوان یک چهارچوبی براي مدیریت صحیح اطلاعات و تجزیـه و تحلیل دادههاي شبکه گاز به منظور بهبود کیفیت فرایندهاي مربوط به شبکههاي گاز رسانی شهري (شبکههاي توزیع گاز)
مورد استفاده قرار گیرد.
در این تحقیق، کلیه مراحـل نـه گانـه طراحـی، گـسترش و مـدیریت شـبکه گـاز رسـانی شـهري مـورد مطالعـه و بهینه سازيهاي قابل انجام توسط GIS مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفتند. سـپس یـک Geodatabase جـامع و مناسـب براي این مراحل طراحی، پیاده سازي و توسعه داده شد و هر یک از این مراحـل نـه گانـه بـا اسـتفاده از توابـع موجـود در سیستم ArcGIS و برنامه نویسی ArcObjects به صورت ماژولهایی توسعه داده شـدند. عـلاوه بـر اینهـا، ایـن سیـستم اطلاعات جغرافیایی براي انجام محاسبات هیدرولیک شبکه به یک نرم افزار هیدرولیکی تلفیـق گردیـد. در نهایـت سیـستم تولید شده توانست به عنوان یک سیستم پشتیبان تصمیم گیري مکـانی (SDSS) مطـرح شـود کـه بـا اسـتفاده از چنـین سیستمی، طراحی، توسعه و مدیریت شبکه در زمان کوتاه، با هزینه کمتر و بـا دقـت و اعتمـاد پـذیري بـالایی بـه صـورت مطلوبی انجام میشود.
قابلیت بررسی بازار، طراحی تفصیلی، تهیه نقشه گره بندي، محاسـبات هیـدرولیک، ارزیـابی اعتمـاد پـذیري، تهیـه لیست اقلام و برآورد هزینه، مدیریت زمانی اجراي پروژه، سرویس مشترکین، نگهداري و تعمیرات و مدیریت حوادث و امداد از جمله توانمندیهاي فراهم شده در سیستم میباشند که همگی به صورت یکپارچه در این سیستم قابل انجام هستند. ایـن سیستم را به راحتی می توان براي مدیریت دادههاي مکانی مانند ویرایش، به روز رسانی، ذخیره سـازي ، بازیافـت، نمـایش و آنالیزها دادهها استفاده نمود.
.1 مقدمه:
شرکتهاي گاز عهده دار طراحی و گسترش شبکههاي گاز رسـانی بـراي سرتاسـر نقـاط ایـران هـستند. طراحـی و گسترش شبکه گاز رسانی با طی نمودن چندین مرحله و توسط چندین بخش مختلف و مطابق معیارها و دستورالعمل هاي تدوین شده انجام میگیرد. براي هر مرحله، دادههاي مکانی مختلفی تولید، ویـرایش، ذخیـره، بازیافـت، پـردازش، تجزیـه و تحلیل و میشوند. آنچه که طراحی و گسترش شبکههاي گاز رسانی را به چالش میکشاند، طراحـی خطـوط جدیـد بـراي مناطق نیازمند دسترسی به این سوخت و همچنین گسترش شبکه هاي گاز رسانی موجود است. با گسترش شبکههـا حجـم اطلاعات تولیدي افزایش یافته و مدیریت صحیح اطلاعات و نحوه استفاده از آنها را با مشکلات فراوانی همراه ساخته است.
طراحان شبکه نیازمند پیاده سازي هرچه بهتر مراحل طراحی شبکههاي گاز با کمتـرین مـشکل و ارائـه طـرحهـاي بهینه در کمترین زمان هستند. طراحان نیازمند ابزارهاي مختلف مهندسی جهت اجراي مراحل مطابق معیارها هستند.
استفاده از GIS جواب گوي بخش عمده اي از این نیازهـا و پرسـش هـا اسـت. اسـتفاده از GIS بـا فـراهم نمـودن چهارچوبی براي مدیریت صحیح اطلاعات و با ارایه توانمنديهایی در تجزیه، تحلیل اطلاعات مکـانی، باعـث بهبـود اجـراي کلیه مراحل با اتخاذ تصمیم گیري هاي صحیح و پیاده سازي کارآمد کل روند طراحی می شود.
چنین سیستمی میتواند به عنوان یک سیستمی براي کمک به اتخاذ تصمیم گیري مکانی مطرح شود، زیرا استفاده از چنین سیستمی به طراح شبکه این امکان را میدهد تا نتیجه تصمیمهاي مختلف را ببیند و بتواند قدم به قدم بـه انجـام هرچه بهتر مراحل طراحی اقدام نماید. به عبارتی دیگر با استفاده از چنین سیستمی، کاستیها و معایب موجود در طراحـی شبکه شناسایی شده و این امکان به طراح شبکه داده می شود با اعمال تغییرات به اصلاح و بهبود شبکه مبادرت نماید.
توسعه و استفاده از چنین سیستم اطلاعات جغرافیایی میتواند منجر به کاهش هزینه ها، داشتن یک شبکه پایدار، بهبود مدیریت حوادث و امداد، بهبود کیفیت اطلاعات، حذف وجود تکرار در داده ها، به اشتراك گذاري دادهها، یکپارچه سازي و بهبود پروسه هاي مربوط به شبکه هاي گازرسانی گردد.
.2 مبانی طراحی، گسترش، مدیریت و بهره برداري شبکه هاي گاز رسانی
-1-2 داده هاي موجود از شبکه هاي گازرسانی
مدیریت دادهها شامل جمع آوري، تولید، ذخیره، بازیافـت، نمـایش و بهنگـام سـازي داده هـاي مکـانی و توصـیفی میباشد که در طول پروسههاي مربوط به شبکه هاي گازرسانی انجام میشود. ایـن داده هـا از حجـم و تنـوع بـسیار بـالایی برخوردار هستند که به صورت نقشههاي کاغذي یا رقومی( با فرمت DWG )، جداول و گزارشات نگهداري میشوند.
دادههاي تهیه شده یا مورد استفاده در شبکههاي گازرسانی شامل نقشه بلوك بندي شده شهري، نقشه بررسی بازار، نقشه گره بندي شبکه، نقشه طراحی شبکه، نقشه شهري 1/200، نقشه As Built، نقشه موزاییکی، نقشه تحـصیل زمـین، جدول نتایج بررسی بازار، جدول نتایج محاسبات هیدرولیک شبکه، لیـست اقـلام شـبکه ، اطلاعـات مـشترکین، اطلاعـات تعمیرات شبکه، مشخصات علمکها، اطلاعات حوادث شبکه و اطلاعات بازرسیهاي دورهاي میباشد.
-2-2 واحدهاي در حال فعالیت بر روي شبکه هاي گازرسانی
مراحل و پروسههاي مختلفی توسط چندین واحد مهندسی و عملیاتی انجام میشود. وظایف و مسئولیتهاي هر واحد، نیازهاي اطلاعاتی، نحوه گردش اطلاعات، داشتن انواع دسترسی به دادهها (تولید، استفاده، بهنگام سازي ) مـشخص اسـت.
این واحدها عبارت هستند از واحد بررسی بازار، واحد کنترل شبکه، واحد طراحـی، واحـد حفاظـت کاتـدیک، واحـد نقـشه برداري، واحد اجرا، واحد امور مشترکین، واحد تعمیرات نگهداري و واحد امداد حوادث.
-3-2 پروسه هاي مرتبط با شبکه هاي گاز رسانی
o مرحله نقشه برداري، که در این مرحله نقشه بلوك بندي و نقشه هاي تحصیل زمین و نقشه هاي خام 1/200 تهیه میگردد. این نقشهها به عنوان دادههاي پایه مورد استفاده مراحل دیگر قرار میگیرد.
o مرحله بررسی بازار، که این مرحله به منظور برآورد مصرف آینده واحدهاي مصرف کننده عادي و مسکونی واحدهاي مصرف کننده عمده انجام میشود. با جمع آوري اطلاعات هر واحد مصرف کننده و با استفاده از مدلهاي ریاضی میزان مصرف هر ضلع بلوك شهري و دیگر مقادیر محاسبه میگردد.
o مرحله کنترل شبکه، که این مرحله توسط واحد کنترل شبکه انجام میشود. واحد کنترل شبکه براي تعیین محل انشعاب جهت گازرسانی به منطقه نیازمند گازرسانی از میزان مصرف کل آن منطقه و شبکه گره بندي ( تغذیه یا توزیع ) موجود استفاده میکند و بهترین نقطه را به عنوان محل انشعاب شبکه جدید تعیین مینماید.
o مرحله طراحی، که در این قسمت واحد طراحی بر اساس نتایج ارسالی از واحد بررسی بازار و واحد کنترل شبکه اقدام به طراحی شبکه گازرسانی میکند. این پروسه شامل طراحی کلی و تفضیلی شبکه (طراحی خطوط اصلی و فرعی ، شیر گذاري، گره گذاري و غیره )، تهیه نقشه گره بندي، محاسبات بالانس شبکه، ارزیابی استحکام شبکه، بهینه سازي شبکه و تهیه لیست اقلام شبکه میباشد. لازم به ذکر است که اکثر داده هاي یک شبکه گاز رسانی در این مرحله تولید و استفاده میگردد.
o مرحله حفاظت زنگ، این مرحله توسط واحد حفاظت زنگ و براي شبکههاي فولادي انجام میگیرد و اجزاي مورد نیاز براي حفاظت نمودن از شبکه بر روي نقشه طراحی شبکه درج میگردد.
o مرحله اجراي شبکه، در این مرحله نقشههاي طراحی شبکه در اختیار واحد اجرا قرار داده میشود تا اجرا و پیاده سازي شبکه صورت گیرد و در نهایت نقشههاي As Built تهیه گردد.
o مرحله امور مشترکین، جهت تخصیص انشعاب، مدیریت اطلاعات مشترکین و رسیدگی به امور مشترکین این مرحله انجام میگیرد.
o مرحله نگهداري و تعمیرات شبکه، که این مرحله با هدف مدیریت، بازرسیهاي دورهاي، نگهداري و تعمیرات خطوط شبکه، شیرها، علمک ها و سایر اجزاي شبکه انجام میشود.
مرحله مدیریت حوادث و امداد، که در این مرحله مدیریت حوادث و امداد، مدیریت خاموشی و رسیدگی به شکایات مشترکین توسط واحد امداد صورت میگیرد. با انجام تجزیه و تحلیل هاي مکانی بروي نقـشههـاي موجـود شـبکه، تـصمیم گیري ها درست جهت مقابله با بحران رخ داده اتخاذ میگردد.
.3 ضرورت طراحی، پیاده سازي و توسعه سیستم اطلاعات جغرافیایی به منظور طراحی، گسترش و مدیریت شبکه هاي گاز رسانی شهري
در بخش هاي گذشته به پروسههاي مرتبط با شبکههاي گاز رسانی اشارهاي شد و ضرورت استفاده از GIS به عنوان یک تکنولوژي اطلاعاتی در مدیریت اطلاعات مکانی و توصیفی، نمایش، آنالیز و تصمیم گیري هاي مناسب در پروسـههـاي مختلف در شبکههاي گاز رسانی بیان گردید. در شکل شماره (1) قابلیتها و نقش یک سیستم اطلاعات جغرافیایی را در در شبکههاي گاز رسانی نشان میدهد.
به منظور پیاده سازي مراحل طراحی یک شبکه توزیع گاز، سیستمی به نام GGIS (Gas GIS) تهیه گردیـد. ایـن سیستم همانند یک سیستم تصمیم گیري مکانی، یک چهار چوب استانداردي را بـراي بـرآورده سـازي نیازهـاي اطلاعـاتی طراحان شبکه مهیا می کند. نرم افزارها و زبان هاي برنامه نویسی مورد نیاز براي توسعه این سیستم به شرح زیر است:
o نرم افزار ArcGIS به عنوان نرم افزاري پایه انتخاب گردید.
Geodatabase o براي پایگاه داده مکانی و پیاده سازي مدل فیزیکی پایگاه داده انتخاب گردید.
Geometric Network o جهت مدل سازي شبکه گازرسانی انجام تحلیلهاي شبکه هاي استفاده گردید.
o ArcObjects و زبان برنامه نویسی Visual Basic for Application براي توسعه سیستم و ایجاد واسط کاربري به نام GGIS انتخاب گردید.
o نرم افزار GPNet براي انجام محاسبات بالانس شبکه و تلفیق با سیستم اطلاعات جغرافیایی توسعه داده شده انتخاب گردید.
.4 ایجاد و پیاده سازي Geodatabase و ایجاد GIS پایه
براي مدیریت دادههاي مکانی و توصیفی از Geodatabase (پایگاه داده جغرافیایی) اسـتفاده میگـردد. ایجـاد یـک GIS پایه مستلزم طراحی و پیاده سازي یک Geodatabase میباشد.
GeoDatabase یک مدل داده جدیدي براي ذخیره سازي داده هاي مکان مرجع است. این مدل داده توسط شرکت Esri در سال 2000 میلادي به همراه نسخه جدید نرم افزار ArcGIS 8 طراحی و جایگزین مدل داده هاي Shape Fileو Coverage گردید. در این مدل داده کلیه داده هاي مکان مرجع و توصیفی در یک Object Relational database ذخیره و مدیریت میشوند و به صورت پیش فرض و محدود از پایگاه داده Access براي ایجاد Geadatabase استفاده میگردد.
مدل داده اي Geodatabase یک مدل داده اي شی گرا است که براي تعریف و مدل سازي خصوصیات و رفتارهاي طبیعی عوارض و تعریف روابطی که یک عارضه با عوارض دیگر دارد استفاده میشود که نتیجه آن ایجاد اشیا هوشمند است.
از مهمترین دلایل استفاده از GeoDatabase میتوان به ایجاد و ویرایش شبکه هاي هندسی، ایجاد و ویرایش داده هـا بـا روابط توپولوژي، ورود آسان و کنترل شده اطلاعات با استفاده از قواعد و روابط تعریف شده و حفظ سـازگاري پایگـاه داده و ایجاد برنامه هاي کاربردي براي دسترسی داشتن به جداول و داده هاي موجود درGeodatabase از طریق دستورات SQL اشاره نمود.
توسط Geodatabase مدل فیزیکی به مدل مفهومی نزدیک تر میشود. اشیایی که در مدل مفهومی تعریف میشوند در موقع پیاده سازي Geodatabase نیز ایجاد میشوند. Geodatabase ایـن امکـان را میدهـد کـه بـسیاري از رفتارهـاي عوارض را بدون نوشتن کدي با توانایی هاي خود Geodatabase پیاده سازي کنیم.
از دلایل دیگر استفاده از Geodatabase آسان نمـودن اسـتفاده از سیـستم هـاي اطلاعـات مکـانی در بـسیاري از کاربردها است. دلایل استفاده از Geodatabase به شرح زیر است:
o مدیریت انواع مختلف داده هاي جغرافیایی در یک DBMS مانند Access , SQL Server و ایجاد ارتباط با منابع داده اي جدولی ذخیره شده در هر DBMS
o مدیریت داده هاي حجیم به صورت یکپارچه و پیوسته
o پشتیبانی کردن از ویرایش دادهها توسط چندین کاربر در یک محیط توسعه یافته به صورت versioning
o ورود آسان و کنترل شده اطلاعات با استفاده از قواعد و روابط تعریف شده و نگهداري سازگاري پایگاه داده
o ایجاد و ویرایش شبکه هاي هندسی
o ایجاد و ویرایش داده ها با روابط توپولوژي
o ایجاد یک Open GIS و ایجاد GIS چند منظوره و تلفیقی
اشیا در دنیاي واقعی خصوصیات و رفتارها و روابطی دارنـد کـه از آنهـا تبعیـت میکننـد یکـی از دلایـل اسـتفاده از Geodatabase مدل سازي این رفتارها در GIS است تا با اشیاي هوشمند که داراي همان خصوصیات و رفتارهـا هـستند به جاي عوارض نقطه و خط و پلیگون در تعامل باشیم که در نتیجه یک GIS شی گرا خواهیم داشت.
Geodatabase در حقیقت هسته مرکزي یک GIS را تشکیل میدهد. کلیه عملیات مرتبط بـا مـدیریت اطلاعـات
( مکانی و توصیفی) و کنترل کیفیت و یکپارچگی اطلاعات توسط Geodatabase انجام می گیرد. روابط و قواعدي کـه در یک geodatabase قابل پیاده سازي هستند شامل موارد زیر هستند:
Geometric Network Rules o Spatial Relationship Rules o General Relationship Rules o Attribute Rules o
در این مرحله، در ابتدا مجموعه اقدامات و فعالیتهاي مرتبط با طراحی و ایجاد پایگاه داده بر اساس مدل مفهـومی انجام می پذیرد. ایجاد لایه هاي مکانی و جداول داده هاي توصیفی، اعمال و ایجاد شروط صحت و همـسازي بـین داده هـا، ورود دادهها و ایجاد روابط بین داده هاي غیر مکانی و ارتباط آنها با داده هاي مکانی با اسـتفاده از ابزارهـاي ArcCatalog
پیاده سازي شد.
.5 نحوه توسعه GIS و ایجاد سیستم اطلاعات جغرافیایی شبکههاي گاز GasGIS
طراحی و توسعه یک GIS که مورد استفاده در طراحی و گسترش شبکه هاي توزیع گاز قرار گیرد، منجر بـه تولیـد یک سیستم تصمیم گیري مکانی بر پایه GIS با نام GasGIS شد. توسط این سیستم، مراحل طراحـی شـبکه بـه صـورت یکپارچه انجام میشود.
پیاده سازي و اجراي مراحلی که نیـاز بـه توسـعه GIS داشـتند توسـط زبـان برنامـه نویـسی Visual Basic for Application و ArcObjects انجام گرفت. محصول نهایی به صورت یـک واسـط کـاربر بـا نـام GGIS کـه بـه محـیط ArcMap اضافه می شود، تولید شد.
نکتهاي قابل توحه در مورد GasGIS، مدیریت اطلاعات مکانی و توصیفی ( ورود، اخذ، نگهداري، بازیافت و ویرایش و بهنگام سازي ) توسط یک Geodatabase واحد مرکزي انجام میشود. براي اجـراي هـر کـاربرد، اطلاعـات مـورد نیـاز از Geodatabase استخراج شده و در اختیار آن کاربرد قرار گرفته میشود در نهایت اطلاعات تولیدي در لایههـاي اطلاعـاتی مربوطه پایگاه داده ذخیره سازي میشوند و در صورتی که ویرایش و به رورسانی برخی از اطلاعات ورود نیاز باشد تغییـرات
اعمالی در پایگاه لحاظ میگردد. بنابراین در چنین سیستمی کلیه مراحل مربوط به شبکههاي گاز رسانی به صورت یکپارچه
و تلفیقی پیاده سازي شده و به اشتراك گذاري، کنترل کیفیت و صحت و حفظ یکپارچگی اطلاعات و حذف وجود تکـرار در اطلاعات به بهترین صورت امکان پیاده سازي میشود. در شکل شماره (2)، سیستم GasGIS، واسط کاربر پسند GGIS برخی لایههاي اطلاعاتی پایگاه داده نشان داده شده است. در شکل دیده میشود که چگونه با استفاده از دسـتور بازیافـت اطلاعات که در سیستم GIS مهیا شده است، اطلاعات توصیفی یک گره خاص از Geodatabase استخراج شـده و توسـط فرمی به نام Identify Results به نمایش گذاشته میشود.
