ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN VIỆT HÙNG
MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND VÀ ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ GIS TRONG QUẢN LÝ CẤP NƯỚC
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 1.01.10
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HẢI CHÂU
Hà Nội- 2009
DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
STT
Chữ viết tắt
Diễn giải
Tiếng Việt
1
GIS
Geographic Information
Systems
Hệ thống thông tin địa lý
2
UseCase
Trường hợp sử dụng
Trường hợp sử dụng
3
ESRI
Environmental Systems
Research Institute
Viện nghiên cứu môi trường
4
DEM
Digital Elevation Model
Mô hình độ cao số
5
CSDL
Cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu
6
HQTCSDL
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
7
DBMS
Database Management Systems
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
8
CNTT
Công nghệ thông tin
Công nghệ thông tin
9
Module
Phân hệ
Phân hệ
10
WDMS
Water Distribution Management Hệ thống quản lý phân phối
system
nước (sạch)
11
NSD
Người sử dụng
Người sử dụng
12
LAN
Local Area NetWork
Mạng cục bộ
13
LA
Leakage Auditing
Kiểm soát rò rỉ
14
PR
Pipe Registration
Đăng ký đường ống
15
PM
Pressure Management
Quản lý áp lực đồng hồ
16
MBM
Meter and Billing system
Quản lý đồng hồ và hóa đơn
17
CS
Custommer Service
Dịch vụ khách hàng
18
BM
Burst Management
Quản lý các điểm rò rỉ, thất
thoát
19
RP
Rehabilitation Planning
Kế hoạch bảo dưỡng
20
NRW
Non Revenue Water
Nước thất thoát
21
View
Khung nhìn
Khung nhìn
2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 2.12
Hình 2.13
Hình 2.14
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Giao diện phần mềm WATSYS được mở trong phần mềm AutoCAD
Bản đồ chuyên đề trên phần mềm WATSYS
Hiển thị thông tin đối tượng
Biểu đồ thời gian
ArcGIS là hệ thống phần mềm GIS đầy đủ.
Cấu trúc ArcObjects
Sử dụng ArcGIS Engine gắn vào GIS trong ứng dụng
Mô hình quan hệ giữa đường ống(Pipe), điểm nối(Node )và thiết bị lắp
đặt(Component)
Mối quan hệ giữa Mô hình, Công nghệ phần mềm và cơ sở dữ liệu cho
GIS.
Miêu tả 2 lớp RESIDENCE và STREET.
Thể hiện RESIDENCE là lớp con của BUILDING
Lớp cha BUILDING có nhiều lớp con: RESIDENCE, HOSPITAL,
COMMERCIALBUILDING
Lớp con RESIDENCE có thể mở rộng thành các lớp con
RURALRESIDENCE và URBANRESIDENCE
Lớp CITY được hợp tác bởi 3 lớp HOUSELOT, STREET, PARK.
Kế thừa của URBANRESIDENCE và RURALRESIDENCE với
RESIDENCE.
Thuộc tính địa chỉ được kế thừa từ lớp BUILDING xuống các lớp con
của nó.
Lớp LANDPARCEL được đa kế thừa từ lớp TAXABLEITEM và
REALESTATEOBJECT.
Một ví dụ về GIS sử dụng đa kế thừa.
Lớp BUILDING kế thừa thuộc tính không gian từ lớp cha
GEOMETRIC.
Lớp BUILDING kế thừa nhiều thuộc tính từ các lớp cha của nó.
Dân số của một quốc gia được lấy từ dân số của các vùng
Mô hình kiến trúc tổng thể của WDMS
Cấu trúc cơ sở dữ liệu.
Sơ đồ lắp đặt theo Mô hình Dan-Vand
Quy trình thu thập và xử lý dữ liệu
Giao diện ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS.
Sơ đồ tổ chức thực hiện tổng thể dự án WDMS
Sơ đồ tổ chức nhân sự thực hiện phát triển dự án WDMS
Biểu đồ hoạt động cập nhật đối tượng điểm nối
3
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21
Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 3.24
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27
Hình 3.28
Hình 3.29
Hình 3.30
Hình 3.31
Hình 3.32
Hình 3.33
Hình 3.34
Hình 3.35
Hình 3.36
Hình 3.37
Hình 3.38
Hình 3.39
Hình 3.40
Hình 3.41
Hình 3.42
Hình 3.43
Biểu đồ UserCase đối với chức năng cập nhật đối tượng điểm nối
Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật thiết bị cho điểm nối
Biểu đồ Usercase chức năng cập nhật thiết bị cho điểm nối
Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật đường ống
Biểu đồ UserCase chức năng cập nhật đường ống
Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật vùng cấp nước
Biểu đồ UserCase chức năng cập nhật vùng cấp nước
Biểu đồ hoạt động chức năng xem biểu đồ
Biểu đồ UserCase chức năng xem biểu đồ
Biểu đồ hoạt động chức năng xem bản đồ
Biểu đồ Usercase chức năng xem bản đồ
Biểu đồ hoạt động chức năng in ấn bản đồ
Biểu đồ usercase chức năng in ấn bản đồ
Biểu đồ hoạt động chức năng kiểm tra mạng lưới
Biểu đồ usercase chức năng kiểm tra mạng lưới
Giao diện màn hình chính của phần mềm WDMS
Giao diện của phân hệ Quản lý đường ống
Thanh công cụ thao tác với bản đồ
Thanh công cụ cập nhật dữ liệu
Một góc bản đồ có dữ liệu về vùng cấp nước, đường ống và điểm nối
Truy vấn dữ liệu thuộc tính
Truy vấn dữ liệu không gian
Thiết lập màu sắc cho chức năng bản đồ chuyên đề
Bản đồ chuyên đề phân loại theo danh mục đường ống
Biểu đồ phân loại theo danh mục đường ống
Màn hình nhập dữ liệu thuộc tính cho điểm nối
Màn hình chọn và nhập dữ liệu thuộc tính cho thiết bị
Màn hình nhập dữ liệu thuộc tính cho đường ống
Hình ảnh của một đường ống sau khi đã tạo
Chức năng tạo cầu vồng cho đường ống (fly-over)
Chức năng kéo dài đường ống (Extend)
Chức năng cắt đường ống
Chức năng nối đường ống (Merge)
Chức năng chia cắt đường ống (split)
Chức năng tìm “ốc đảo” trong mạng đường ống (Network Island)
4
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... 6
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ 7
MỞ ĐẦU........................................................................................................................ 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CẤP NƯỚC ........................................... 9
1.1
Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nước...................................... 9
1.2
Các hệ thống quản lý cấp nước ...................................................................... 10
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU DAN-VAND VÀ PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG ...................................................... 22
1.1
Mô hình cơ sở dữ liệu DAN-VAND.............................................................. 22
1.2
Mô hình hướng đối tượng đối với cơ sở dữ liệu GIS..................................... 24
1.2.1 Giới thiệu .................................................................................................. 24
1.2.2 Mô hình cho hệ thống thông tin địa lý GIS .............................................. 26
1.2.3 Cơ chế trừu tượng hướng đối tượng ......................................................... 28
1.2.4 Mô hình hóa trực quan.............................................................................. 33
1.2.5 Tổng kết.................................................................................................... 41
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIS SỬ DỤNG ARCGIS TRÊN MÔ
HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG QUẢN LÝ CẤP NƯỚC SẠCH ................. 43
1.1
Đặt vấn đề ...................................................................................................... 43
1.2
Khái niệm về đô thị và quá trình quy hoạch phát triển đô thị........................ 43
1.3
Sự cần thiết khi ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý và quy
hoạch .............................................................................................................. 45
1.4
Mô tả ứng dụng .............................................................................................. 46
1.4.1 Đăng ký đường ống trong WDMS – Pipe Registration............................ 48
1.4.2 Mục tiêu của Hệ thống đăng ký đường ống ............................................. 49
1.4.3 Những yêu cầu chung ............................................................................... 50
1.4.4 Yêu cầu về xây dựng cơ sở dữ liệu .......................................................... 51
1.4.5 Yêu cầu về ứng dụng nhân GIS................................................................ 77
1.4.6 Bố trí nhân lực, tiến độ thực hiện dự án ................................................... 80
1.4.7 Yêu cầu về chức năng nghiệp vụ.............................................................. 86
1.5
Kết quả thực hiện được .................................................................................. 98
1.6
Kết quả thực tế của dự án WDMS áp dụng phân hệ Đăng ký đường ống... 107
1.7
Định hướng phát triển của sản phẩm tại Việt Nam...................................... 108
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................. 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 110
5
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Những kết quả và
các số liệu trong khoá luận chưa được ai công bố dưới bất cứ hình thức
nào. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan
này!
Hà nội, ngày ... tháng ... năm 2009
Tác giả
(chữ ký)
Nguyễn Việt Hùng
6
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành ngoài nỗ lực hết sức của bản thân,
trong quá trình làm việc tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình
của các thầy cô tại khoa Công nghệ Thông tin, Đại học Công Nghệ, Đại
học Quốc Gia Hà Nội
Xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo khoa Công nghệ
Thông tin, Trường đại học Công Nghệ, đặc biệt là thầy giáo, Tiến sĩ
Nguyễn Hải Châu, người trực tiếp hướng dẫn tôi.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám đốc công ty VIDAGIS –
nơi tôi đang công tác, đặc biệt là Phó Tổng Giám đốc, Thạc sỹ Lê Phước
Thành, đã tạo điều kiện tốt nhất về thời gian, cơ sở vật chất, kiến thức,
chuyên gia trợ giúp trong quá trình thực hiện dự án, đã giúp đỡ tôi rất
nhiều trong thời gian tôi thực hiện đề tài này.
Xin gửi lời cám ơn tới cha mẹ, bạn bè, đồng nghiệp và những người
thân đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua.
Luận văn thạc sĩ này được thực hiện trong khuôn khổ đề tài nghiên
cứu mang mã số QG.09.27, Đại học Quốc gia Hà Nội.
7
MỞ ĐẦU
Hiện nay việc ứng dụng và triển khai các ứng dụng GIS vào trong
quản lý để phục vụ cho đời sống xã hội đã và đang phát triển rất nhanh,
điển hình là trong các lĩnh vực Giao thông liên lạc, Y Tế, Giáo dục, Lam
Nghiệp, Nông nghiệp, Điện lực, Tài nguyên Môi trường, và đặc biệt là
trong việc quản lý mạng lưới cấp nước sạch.
Mục đích của đề tài là trình bày lại những kiến thức cơ bản đã được áp
dụng để xây dựng thành công dự án phát triển phần mềm „Quản lý cấp
nước sạch“ đang được sử dụng tại thành phố Seremban, Malaysia, nhằm
tìm ra một hướng giải pháp để có thể mở rộng, khai thác năng lực của dự
án để có thể áp dụng được rộng rãi ở nhiều nơi, nhất là ở Việt Nam.
Luận văn gồm 4 chương với bố cục như sau:
Chương 1: Tổng quan về mô hình cấp nước
Trình bày về vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nước và
một số mô hình cấp nước..
Chương 2: Trình bày chi tiết về mô hình cơ sở dữ liệu cấp nước DANVAND và phương pháp phân tích thiết kế hướng đối tượng áp dụng
Chương 3: Trình bày chi tiết mô tả hệ thống phần mềm quản lý mạng
lưới cấp nước sạch, sử dụng GIS trong việc đăng ký đường ống. Trình
bày kết quả thực tiễn thực hiện dự án, và định hướng phát triển mở rộng
Chương 4: Kết luận và kiến nghị
8
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CẤP NƯỚC
1.1 Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nước
Nước sạch và sử dụng nước sạch là nhu cầu thiết yếu của con người,
kể cả trong xã hội nguyên thủy đến xã hội hiện đại như ngày nay.
Thử hình dung trong cuộc sống hàng ngày chúng ta bị thiếu nước sạch
để sinh hoạt thì điều gì sẽ sảy ra?
Nước sạch có thể được khai thác bằng các hình thức khác nhau, như
giếng đào, giếng khoan, nước mưa...nhưng ngày nay con người đã xây
dựng được một mô hình mạng lưới cấp nước chung phục vụ cho một
phạm vi địa bàn rộng lớn, và từ một nguồn khai thác, nước được xử lý để
đảm bảo vệ sinh đủ tiêu chuẩn để đưa đến nới tiêu thụ.
Trong cuộc sống của đô thị hiện đại, thì việc thiết kế và xây dựng một
hệ thống quản lý cấp nước cần phải đáp ứng được các yêu cầu về sự phát
triển tăng lên một cách nhanh chóng của dân cư và hệ thống cơ sở hạ tầng
để làm sao trong một khoảng thời gian 40 đến 50 năm sau, hệ thống vẫn
có thể đáp ứng được một cách tối đa khả năng cung cấp nước sạch và
không bị ảnh hưởng bới sự thay đổi của kết cấu cơ sở hạ tầng.
Để làm được điều đó thì trước hết cần phải có sự trợ giúp đắc lực của
công nghệ. Ngày nay công nghệ có thể làm thay đổi cả thế giới, có vai trò
quan trọng trong việc hoạch định các chính sách của hệ thống chính
quyền.
Một đô thị hiện tại được đánh giá là văn minh thì một trong các tiêu
chí để đánh giá là đô thị đó phải có hệ thống phân phối nước sạch tốt, đáp
ứng được nhu cầu sinh hoạt của người dân và phục vụ cho các lĩnh vực
khác, hệ thống nước sạch có vai trò rất quan trọng đối với các lĩnh vực
của đời sống văn hóa xã hội của người dân, thể hiện những nỗ lực trong
quản lý của các cấp chính quyền.
Để làm được việc đó thì cần phải có một bộ máy chuyên trách đảm
nhiệm việc quản lý hệ thống cấp nước, đảm bảo duy trì hệ thống hoạt
động từ việc lắp đặt hệ thống bơm dẫn, tích trữ, xây lắp mạng lưới dẫn
nước, các điểm xử lý...và đưa nước sạch vào các hộ dân, quản lý hệ thống
hóa đơn, đồng hồ, duy tu, bảo dưỡng hệ thống, quản lý tài sản... Tất cả
những công đoạn đó được gọi là quản lý cấp nước.
Ở Thụy Điển, nước và các dịch vụ công cộng theo quy định được
quản lý bởi các đô thị. Khi các công trình cấp nước đô thị bắt đầu được
xây dựng vào cuối thế kỷ 19, nó thể hiện sự quyết tâm và cam kết của
chính quyền thành phố. Ngay cả các cộng đồng nhỏ ở các vùng nông
9
thôn cũng đều có các công trình cấp nước công cộng của chính họ. Chỉ
các công ty công nghiệp lớn được cấp phép khai thác nước mặt hoặc
nước ngầm cho các công trình cấp nước riêng của họ.
Trong những năm 90 của thế kỷ trước, có hơn 2 nghìn công trình cấp
nước và 67 nghìn km đường ống cấp nước của các thành phố, cung cấp
cho 7,7 triệu người tiêu dùng hay 90% dân số với nước sạch chất lượng
cao. Lượng nước tiêu thụ cao nhất vào cuối những năm 1960, khi có tới
800 triệu mét khối nước đã được sử dụng hàng năm. Việc rò rỉ trong hệ
thống đường ống được ước tính bằng khoảng 20%. Ngày nay lượng nước
tiêu thụ vào khoảng 730 triệu mét khối, tính ra mỗi gia đình tiêu thụ
khoảng 200 lít/ người/ngày.
Theo thống kê, năm 2004 trên thế giới có khoảng 3,5 tỉ người đang sử
dụng nước sạch từ các vòi nước hay nguồn nước công cộng của các nhà
máy cấp nước. 1,3 tỉ người sử dụng nước từ các nguồ giếng khoan, giếng
đào. Một tỉ người sử dụng nước từ các nguồn thiên nhiên như sông, suối,
ao hồ.
Do vậy, quản lý cấp nước có vai trò rất quan trọng trong đời sống văn
hóa xã hội trong cuộc sống đô thị hiện đại.
1.2 Các hệ thống quản lý cấp nước
Hệ thống quản lý cấp nước là một hệ thống trợ giúp cho con người để
quản lý trong lĩnh vực cấp nước sinh hoạt, được tự động hóa nhằm làm
giảm tối đa sức lao động bằng chân tay, và các thao tác thủ công nhưng
vẫn thực hiện được đầy đủ các chức năng nghiệp vụ trong hệ thống cấp
nước.
Các hoạt động trong việc quản lý cấp nước gồm có:
- Đảm bảo chất lượng nước được xử lý
- Thiết kế mạng lưới đường ống cấp nước và các thành phần được
lắp đặt và phân tích nhu cầu sử dụng trong hệ thống
- Quản lý lưu lượng và áp lực cho mạng lưới đường ống
- Phát hiện và xử lý kịp thời các điểm rò rỉ
- Chống thất thoát trong hệ thống
- Quản lý hệ thống đồng hồ, hóa đơn
- Thay thế, bảo dưỡng hệ thống mạng lưới đường ống
Sau đây là một số hệ thống quản lý cấp nước hiện có trên thị trường:
Hệ thống WATSYS.
Hệ thống WATSYS được cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ phát
triển, với hạt nhân cơ bản là EPANET
10
WATSYS sẽ giúp người dùng phân tích, thiết kế và quản lý hệ thống
cấp nước. Đó là một hệ thống thông tin đồ họa (GIS) cho các cơ sở hạ
tầng nước.
Phần mềm này mô phỏng các tình huống để xác định và sửa chữa
thiếu sót trong một hệ thống phân phối hiện có, mở rộng hệ thống để đáp
ứng nhu cầu trong tương lai, hoặc để dự đoán năng suất của hệ thống
trong trường hợp khẩn cấp như trục trặc máy bơm, sự hỏng hóc, trang
thiết bị trục trặc hoặc cháy nổ. Nó có thể được sử dụng để mô phỏng ở
thời gian cao điểm và thời điểm sử dụng thấp. WATSYS cũng có thể
thực hiện phân tích chất lượng nước bao gồm việc phân rã clo, phân phối
florua, tìm nguồn nước và đo tuổi của nước. Các mô hình để thấy rõ hơn
về sự chuyển động và biến đổi của nước đã được xử lý.
Các thành phần của hệ thống này bao gồm:
1. Kết nối đến phần mềm AutoCAD
Các phiên bản AutoCAD R14.01, 2000, 2002, 2004
WATSYS chạy độc lập, nhưng nếu kết hợp với phần mềm AutoCAD
các phiên bản R14.01, 2000, 2002, 2004 thì có thể kết nối với nhau để
làm việc. WATSYS sẽ hiện lên một thanh công cụ để người sử dụng có
thể chọn, hoặc xác định vị trí chỉnh sửa các thành phần trong hệ thống
cấp nước. Các sơ đồ chính được tạo ra từ các bản vẽ được tô bằng các mã
màu cho các lớp đối tượng chồng xếp.
Hình 1.1: Giao diện phần mềm WATSYS được mở trong phần mềm AutoCAD
11
Trên thanh công cụ này, người sử dụng có thể:
-
Thêm các điểm nối (Nodes), các đường ống (Pipes), sửa hoặc
xem dữ liệu của mình
-
Xác định vị trí các điểm nối và đường ống trên các bảng biểu
hoặc trên „Key-plans“ bằng cách lựa chọn chúng trên bản đồ
-
Tạo các bản đồ chuyên đề với các thông tin bên trong như: Chèn
các dòng văn bản, tô màu các đối tượng, đặt kích thước và biểu
tượng các đối tượng, các tiều đề, mô tả người sử dụng...sơ đồ
dòng chảy được gán nhãn trên các đường ống, các điểm nối, áp
suất đường ống, đường kính đường ống, dòng chảy, sự giảm /mất
mát và vận tốc dòng chảy.
-
Đặt biểu tượng cho các đối tượng Điểm nối, các đường ống có
các điểm nối mà van đóng, van đang kiểm tra, hay van điều
khiển, máy bơm và hồ chứa...
2. Làm việc trên các sơ đồ
-
Chọn vào vị trí của các điểm nối hay các đường ống để hiển thị
thông tin hoặc sửa đổi thông tin của đối tượng đó trên các bảng
biểu hay sơ đồ hoặc các bản vẽ AutoCAD
-
Dựa vào các ô nhãn hiện lên trên màn hình để hiện thông tin do
người dùng chọn khi di chuột lên các điểm nối hoặc đường ống.
-
Nháy đúp chuột lên các điểm nối hoặc đường ống để sửa đổi
thông tin thuộc tính cho đối tượng
-
Có khả năng phóng to/thu nhỏ, sao chép, lưu, in sơ đồ
-
Chèn các dòng văn bản hay chú giải lên sơ đồ
-
Các đường ống thể hiện bán kính của từng đối tượng tương ứng
-
Màu sắc của các đường ống thể hiện các thông tin chính của
người dùng
-
Có thể xem được các biểu đồ thời gian nếu nháy chuột lên các
điểm nối hay đường ống
-
Có thể nhìn thấy được áp lực đường ống, vận tốc, chất lượng
nước, tuổi nước bằng sự biến đổi màu sắc trên các đường ống
12
Hình 1.2: Bản đồ chuyên đề trên phần mềm WATSYS
3. Mô hình cấp nước trong hệ thống WATSYS
-
Dễ dàng chuyển đổi giữa phương pháp phân tích khoảng thời
gian và các phương pháp phân tích khác:
o Trạng thái ổn định
o Mở rộng khoảng thời gian
o Chất lượng nước:
Nơi tập trung hóa chất
Tuổi của nước
Lưu vết của nguồn cấp nước
o Các trạm bơm cung cấp nước
o Các hồ chứa như thùng hoặc các mức thủy lực cố định
o Điều khiển Valve theo các mức hoặc theo dòng chảy
o Mở và đóng đường ống bằng cách sử dụng thiết bị chuyển
mạch
o Tình trạng đường ống bao gồm các trạng thái: Mở-Open,
Đóng -Closed, hoặc Valve kiểm tra (check valve)
o Tìm kiếm hoặc sắp xếp các điểm nối và đường ống, chọn để
in ấn
o Tạo độ dài đường ống từ hệ thống tọa độ
o Kích thước đường ống phân cách tỷ lệ với hệ số gồ ghề của
đường ống
o Điều chỉnh hệ số gồ ghề với kích thước ống, chất liệu đường
ống, tuổi, vận tốc dòng chảy
13
Hình 1.3: Hiển thị thông tin đối tượng
Với mô hình như vậy, việc phân tích dòng chảy và ghi lại sự thay đổi
của dòng chảy theo thời gian của WATSYS được thể hiện như hình dưới
đây:
14
Hình 1.4: Biểu đồ thời gian
4. Quản lý kho đường ống
Phục vụ cho công tác duy tu bảo dưỡng hệ thống, ghi chép các mã
màu sẽ giúp người quản lý có thể ưu tiên hóa công việc. Công việc bao
gồm:
Ngày kiểm tra và ngày lắp đặt
-
Ghi chú kiểm tra
-
Các điều kiện
-
Loại nguyên vật liệu
…
Như vậy với những mô tả như ở trên, thì có thể nhận thấy là trong hệ
thống WATSYS đã ra đời từ rất sớm, và có một số đặc điểm sau:
Không sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để lưu trữ và quản
lý dữ liệu, chỉ sử dụng các bản vẽ ở các định dạng AutoCAD – là
công cụ để làm các bản vẽ thiết kế làm „nền“ để thực hiện các
phép phân tích dữ liệu và xử lý số liệu
-
Do không sử dụng hệ thông tin địa lý, nên không có cơ sở dữ liệu
GIS về các đối tượng trong hệ thống phân phối nước. Mô hình
cấp nước được mô tả không có thiết kế chi tiết các bảng dữ liệu,
không chỉ ra được mối quan hệ giữa các đối tượng trên bản đồ
-
Hệ thống chuyên sâu về phân tích mức độ tiêu thụ, nhu cầu sử
dụng (Demand) và tính toán đo áp lực đường ống, từ đó hiển thị
thành các sơ đồ và biểu đồ.
-
Hệ thống chưa đề cập được các giải pháp để chống rò rỉ, kênh
thông tin khách hàng, chưa cho phép tạo các bản vẽ thiết kế trên
bản đồ, và đặc biệt không thể hỗ trợ chức năng phân tích không
gian trên bản đồ để phục vụ cho mục đích cấp nước.
Hệ thống quản lý phân phối nước sạch WDMS do VIDAGIS phát
triển
15
Mục tiêu của hệ thống WDMS:
Mục tiêu chính của hệ thống WDMS là quản lý việc phân phối nước
sạch, trong đó chủ yếu là chống rò rỉ, và sử dụng hạt nhân là mô hình dữ
liệu DAN-VAND
Các chức năng chính trong hệ thống bao gồm các module sau:
-
Pipe Registration - Đăng ký đường ống
-
Leakage Auditing – Theo dõi và kiểm soát sự thất thoát nước
-
Pressure Management – Quản lý áp lực đường ống
-
Meter and Billing management – Quản lý hóa đơn và đồng hồ
-
Burst management – Quản lý các điểm rò rỉ
-
Customer Service – Dịch vụ thông tin phản hồi của khách hàng
-
Rehabilitation Planning – Kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng, nâng cấp
-
Report management – Các báo cáo phục vụ cho việc quản lý và
theo dõi hệ thống
-
Administrator – Quản lý người sử dụng và ngôn ngữ, an toàn
CSDL
-
Calculation Service - Tính toán số liệu tổng hợp cho toàn hệ
thống.
Hệ thống WDMS do VidaGIS phát triển dựa trên các thành phần sau:
-
Mô hình cấp nước: Trong WDMS, mô hình cấp nước sử dụng
hoàn toàn mô hình DAN-VAND, sẽ được mô tả chi tiết trong
chương 2 của luận văn này
-
Cơ sở dữ liệu của WDMS là CSDL GIS, sử dụng phần mềm
ArcGIS của hãng ESRI (www.esri.com), tích hợp vào một hệ
quản trị CSDL.
-
Hệ quản trị Cơ sở dữ liệu trong WDMS sử dụng HQTCSDL SQL
Server của hãng Microsoft
-
Nền tảng để phát triển: Trên ngôn ngữ C# và DotNet FrameWork
của Microsoft
Công nghệ nền tảng để phát triển phần mềm WDMS là sử dụng công
nghệ GIS của hãng ESRI, có tên là ArcGIS, sau đây là một số thông
tin về công nghệ GIS hiện nay đang có trên thị trường:
1. Công nghệ MapInfo
MapInfo: là phần mềm bản đồ đang được sử dụng rất rộng rãi trên thị
trường Việt Nam. Một điểm mạnh của MapInfo là khả năng hiển thị, giàn
trang in rất tiện lợi và đây là một trong những ưu thế của MapInfo so với
các phần mềm GIS khác. Giải pháp desktop của MapInfo tương đối nhỏ
16
gọn nên MapInfo đang được chiếm ưu thế lớn ở Việt Nam, nhất là đối
với những nơi tiếp cận GIS sớm, quy mô nhỏ.
Ngoài các giải pháp desktop, MapInfo còn có các giải pháp mạng,
Web. Tuy nhiên cũng như các giải pháp mạng và Web của các hãng khác
hiện đang ít được sử dụng trên thị trường Việt Nam, vì trên thực tế thị
trường này cũng mới làm quen với chúng.
Những đặc điểm chính của MapInfo gồm:
• Chạy trên các hệ điều hành: UNIX, Windows.
• Hỗ trợ các thiết bị: Bàn số, máy quét ảnh, chuột, các máy vẽ.
• Các chức năng chính: Tạo vùng đệm, phân tích bản đồ, phân tích
mạng.
• Hệ quản trị cơ sở dữ liệu: dBase, cơ sở dữ liệu bên trong.
• Cấu trúc dữ liệu: Non-topological Vector, dữ liệu thuộc tính, dữ
liệu bảng biểu.
• Đơn giản, dễ sử dụng.
• Phù hợp với mô hình quy mô nhỏ.
• Khả năng tạo lập bản đồ chuyên đề mạnh và phong phú (hơn hẳn
các phần mềm GIS khác).
• Khả năng giàn trang in và in rất thuận lợi.
• Khả năng giao tiếp với các phần mềm GIS khác tốt.
• Cấu trúc format file mở hỗ trợ cho việc phát triển các ứng dụng
chuyên sâu.
• Khả năng xây dựng dữ liệu bản đồ số (khía cạnh số hóa bản đồ)
yếu.
2. Công nghệ ESRI
ESRI-Environmental
Systems
Research
Institute
(http://www.esri.com) là Viện nghiên cứu môi trường, ra đời năm 1969 ở
Mỹ. Sản phẩm nổi tiếng của hãng là bộ sản phẩm ArcGIS đang dần trở
thành công cụ GIS được sử dụng nhiều nhất trên thế giới bởi những tính
năng rất mạnh của nó trong việc xử lý dữ liệu không gian.
Ra đời từ rất sớm nhưng thực sự phải đến cuối những năm 90, sản
phẩm ArcGIS mới thực sự du nhập vào Việt Nam, mà hiện nay sản phẩm
mới nhất của nó là ArcGIS 9x ra đời vào cuối năm 2004.
Với những thế mạnh của nó như vậy, hiện nay ở Việt Nam, việc sử
dụng và khai thác những thế mạnh của ArcGIS đang được các bộ, ban,
ngành, và các địa phương sử dụng rộng rãi cho mục đích phát triển kinh
17
tế xã hội và nghiên cứu. Và trong một tương lai không xa, nó sẽ dẫn thay
thế các sản phẩm về GIS khác
Đầu tiên, dữ liệu được biên soạn thành đối tượng ứng dụng, mất rất
nhiều thời gian cho công việc tạo cơ sở dữ liệu GIS và tri thức về địa lý.
Dần dần, các chuyên gia GIS đã bắt đầu sử dụng và khai thác những tập
hợp tri thức có được trong nhiều các ứng dụng GIS. Người sử dụng ứng
dụng sáng kiến ra trạm làm việc GIS để tạo ra các tập dữ liệu địa lý
(geographic dataset), xây dựng luồng công việc cho dữ liệu, biên dịch,
quản lý chất lượng, bản quyền bản đồ và các mô hình phân tích và các tài
liệu liên quan. Đó là điều kiện để GIS sử dụng cùng với trạm làm việc
chuyên nghiệp để kết nối với dataset và database. Trạm làm việc bao gồm
các ứng dụng GIS, sự cải tiến các công cụ của GIS đã được sử dụng để
hoàn thành hầu hết các thao tác GIS.
Khái niệm của phần mềm GIS đã được chứng minh rộng rãi bởi các
chuyên gia GIS trong gần 200 nghìn tổ chức trên khắp thế giới. Ngoại trừ
một vài ý tưởng của GIS trong mô hình máy tính hiện đại clien/server đã
rất thành công thì càng ngày tầm nhìn của GIS càng được mở rộng. Gần
đây, sự phát triển của máy tính, sự bùng nổ của Internet, tiến bộ của kỹ
thuật DBMS, ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, sự lan rộng của GIS
đã làm mở rộng thêm tầm nhìn cho GIS. Trong điều kiện GIS desktops,
GIS software tập trung trong Application servers và Web servers để phân
phát GIS tới một số người sử dụng trên mạng.
Người sử dụng GIS kết nối tới trung tâm GIS chủ như Web browsers
với thiết bị máy tính di động, thiết bị số.
Sơ đồ dưới sẽ chỉ ra các sản phẩm GIS trong dòng sản phẩm ArcGIS.
Hình 1.5:ArcGIS là hệ thống phần mềm GIS đầy đủ.
18
ArcGIS cung cấp scalable framework cho việc thực thi GIS cho một
hoặc nhiều người sử dụng trên PC, trên server hay Web. ArcGIS là tập
hợp đồng nhất của sản phẩm phần mềm GIS cho việc xây dựng GIS hoàn
chỉnh. Nó bao gồm một số frameworks cho việc triển khai GIS:
• ArcGIS Desktop - là một bộ phận của chương trình GIS chuyên
nghiệp
• ArcGIS Engine - Gắn các thành phần cho việc xây dựng các ứng
dụng GIS cho khách hàng.
• Server GIS - ArcSDE®, ArcIMS®, ArcGIS Server
• Mobile GIS - ArcPad® giống như ArcGIS Desktop and ArcGIS
Engine cho máy PC
ArcGIS là cơ sở cho ArcObjects™, thư viện modul chương trình để
chia sẻ với thành phần của phần mềm GIS.
ArcObjects bao gồm các thành phần chương trình mở rộng, các đối
tượng nhỏ như đối tượng hình học tới đối tượng lớn như đối tượng bản
đồ cùng với tài liệu ArcMap.
Mỗi sản phẩm ArcGIS cùng với ArcObject biểu diễn sự phát triển ứng
dụng phân mềm GIS bao gồm: desktop GIS (ArcGIS Desktop),
embedded GIS (ArcGIS Engine) và server GIS (ArcGIS Server).
Hình 1.6: Cấu trúc ArcObjects
ArcGISEngine:
GIS có thể lựa chọn thành phần ứng dụng để phân phát các hàm GIS
tới một vài nơi trong một tổ chức. Điều này cho phép truy cập tới các
hàm của GIS bởi một vài người, những người cần tính năng của ứng
dụng GIS trong công việc thường ngày của họ. ArcGIS Engine cung cấp
một dãy giao diện người sử dụng. Ví dụ như: Map Control và lobe
Control, chúng có thể được sử dụng để tương tác với bản đồ. Cùng với
ArcGIS Engine, người phát triển có thể xây dựng các hàm GIS sử dụng
C++, Component Object Model (COM), .NET, or Java. Người phát triển
19
có thể xây dựng các ứng dụng cùng với ArcGIS Engine hoặc gắn vào
GIS những ứng dụng đã tồn tại như Microsoft® Word hoặc Excel.
Hình 1.7: Sử dụng ArcGIS Engine gắn vào GIS trong ứng dụng
ArcGIS Engine là ví dụ về môi trường lập trình ứng dụng cho
ArcObjects. ArcGIS Engine Developer Kit là sản phẩm riêng biệt cung
cấp chuỗi các biểu đồ thành phần ArcGIS sử dụng bên ngoài ArcGIS
Desktop trong môi trường ứng dụng Framework. Sử dụng ArcGIS
Engine Developer Kit phát triển xây dựng khung nhìn GIS cùng với giao
diện để truy nhập các chức năng của GIS hoặc có thể gắn vào GIS các
ứng dụng đã có để triển khai GIS tới nhóm người sử dụng. ArcGIS
Engine có COM, .NET, Java, và C++ (API).
ArcGIS Engine là thư viện đầy đủ các thành phần GIS cho việc xây
dựng, phát triển ứng dụng. Sử dụng ArcGIS Engine, bạn có thể đưa các
chức năng GIS vào ứng dụng gồm Microsoft® Office, Word, Excel .
Cùng với Windows, Solaris, Linux (Intel), người phát triển có thể tạo
ra các ứng dụng truy cập chéo (cross-platform) cho người sử dụng trên
một phạm vi rộng.
ArcGIS Engine có năm thành phần chính:
1. Base Services – GIS ArcObjects đòi hỏi hầu hết ứng dụng GIS
những đặc trưng hình học và cách hiển thị
2. Data Access-ArcGIS Engine cung cấp sự đa dạng về định dạng
vector và raster
3. Map Presentation-ArcObjects tạo và hiển thị nhãn, biểu tượng
20
- Xem thêm -