Chương 1: Bài toán thực tế và GIS-3D Giới thiệu tổng quan về GIS-3D mà cụ thể là mô hình dữ liệu độ cao số DEM. Dựa trên những phép toán phân tích của GIS-3D để thiết kế các thuật toán cho bài toán thực tế của ngành Điện hiện nay. Chương 2: Hệ thống WebGIS mã nguồn mở Chương này giới thiệu về các công cụ mã nguồn mở mà được sử dụng để xây dựng ứng dụng của GIS. Chương 3: Xây dựng ứng dụng WebGIS hỗ trợ tính toán và lựa chọn vị trí xây lắp thành phần hệ thống lưới điện.
Chương này mô hình hóa ứng dụng WebGIS hỗ trợ nhà thiết kế tính toán và lựa chọn vị trí xây lắp thành phần hệ thống lưới điện. Thiết kế các thuật toán dựa trên các phép toán phân tích không gian cở sở và mô hình hóa dữ liệu không gian GIS-3D cho ứng dụng. Trương Thị hạnh Phúc - chuyên ngành CNPM 8/92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích dữ liệu không gian GIS-3D và xây dựng ứng dụng. BÀI TOÁN THỰC TẾ VÀ GIS 3D 1.
GIS và tiềm năng ứng dụng trong ngành điện Hệ thống thông tin địa lý (GIS-Geographical Information System) là một trong những công nghệ mới, hiện đại được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực ở khắp nơi trên thế giới nhằm hiện đại hóa công tác quản lý, xử lý, phân tích, quy hoạch và tăng cường năng lực công tác cho bộ máy hành chính. Đối với ngành điện, hiện nay dữ liệu đang bị phân tán và hầu hết đều quản lý trên giấy tờ, chưa có một công cụ hữu hiệu phục vụ cho công tác quản lý vận hành, ra quyết định,. Vì vậy, hệ thống thông tin lưới điện khi được xây dựng hoàn chỉnh sẽ cung cấp đầy đủ các thông tin về tất cả các thiết bị trong hệ thống, hỗ trợ cho công tác quản lý kỹ thuật, quản lý vận hành, nhanh chóng phục vụ ra quyết định. Dựa trên các chức năng của GIS là thu thập dữ liệu, lưu trữ, phân tích và hiển thị.
Những nghiên cứu trong và ngoài nước được ứng dụng trong thực tế đã đạt được một số thành tựu đáng kể trong đó có nghành điện. Một số ứng dụng GIS trong ngành điện ở nƣớc ngoài Năm 1993, điện lực Liban (Electricité Du Liban - EDL) xây dựng bản đồ động, phục vụ trong công tác quản lý của điện lực bằng công nghệ GIS. Dự án này có tên là GISEL (GIS at Electricity of Lebanon) có thời gian thực hiện trong 4 năm. Sau khi hoàn thành, GISEL cung cấp dịch vụ cho hơn 800.000 khách hàng trong phạm vi phục vụ 10.
Công ty Điện lực Bangkok, Thailand thực hiện dự án triển khai ứng dụng GIS trong hệ thống truyền tải điện. Dự án thực hiện từ năm 1996 đến năm 2002, được phân ra thành ba giai đoạn. Tổng cộng có 15 chi nhánh điện lực được ứng dụng và phạm vị quản lý là 2639. Dự án ứng dụng GIS giám sát sự cố phục vụ cho 7 Công ty Điện lực của bang New York và Bộ Công Ích (Departement of Public Service - DPS), Hoa Kỳ.
Dự án thực hiện từ năm 1999 đến năm 2001. Dự án này xây dựng hệ thống GIS giám sát sự cố bao gồm: nhận thông tin, xử lý, phân tích và thông báo cho các đơn vị liên quan để giải quyết sự cố trong thời gian sớm nhất, nhanh nhất. Trương Thị hạnh Phúc - chuyên ngành CNPM 9/92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích dữ liệu không gian GIS-3D và xây dựng ứng dụng. Ứng dụng GIS trong ngành điện ở Việt Nam Năm 2003, Điện lực Thủ Đức nghiên cứu và ứng dụng GIS phục vụ công tác quản lý tổn thất điện năng thông qua việc quản lý sơ đồ lưới điện và thông tin khách hàng trên phần mềm Mapinfo.
Kết quả, năm 2003 tổn thất là 5% thì đến năm 2006 tổn thất đã giảm xuống, chỉ còn 4,19%. GIS đã đem lại hiệu quả rõ rệt. Với mục tiêu ứng dụng công nghệ GIS vào việc quản lý và vận hành lưới điện phân phối nhằm đem lại hiệu quả cao trong vận hành sản xuất, bắt nhập với xu thế hiện đại hóa ngành Điện, thời gian qua việc ứng dụng GIS trong quản lý, vận hành hệ thống điện đã được triển khai thí điểm tại một số đơn vị điện lực và truyền tải điện. Tuy nhiên ở nước ta hầu hết các nghiên cứu và ứng dụng chỉ được triển khai trên các phần mềm thương mại như: MapInfo, ArcGIS… Các phần mềm này có nhiều tính năng mạnh, dễ sử dụng nhưng chi phí cao.
Việc sử dụng các công nghệ GIS nguồn mở, kết hợp với ứng dụng Web dễ dàng khai thác qua Internet tạo ra cơ hội để nhiều người có thể sử dụng kho dữ liệu không gian và các chức năng GIS mà không cần cài đặt thêm phần mềm GIS chuyên dụng nào là một giải pháp nên được khuyến khích, nhằm phổ biến GIS đến đông đảo người dùng. Sau một thời gian công tác trong ngành điện, tôi nhận thấy có thể thử nghiệm phát triển một ứng dụng WebGIS hỗ trợ việc lựa chọn bước đầu các phương án thiết kế hệ thống lưới điện. Bài toán lựa chọn tuyến đƣờng dây truyền tải diện Bài toán xây dựng hệ thống lưới điện là một bài toán phức tạp, nhất là tại các vùng có địa hình không bằng phẳng, các vùng dân cư xen kẽ, thì việc thiết kế lưới điện gặp rất nhiều khó khăn vì có nhiều yêu cầu kỹ thuật cần được thỏa mãn. Việc lựa chọn sơ bộ các phương án khả thi cũng cần rất nhiều tính toán.
Tiết kiệm công sức và chi phí trong khâu này là vấn đề rất được quan tâm. Dưới đây tình bày sơ bộ một số vấn đề kỹ thuật cần quan tâm của bài toán. Mô tả hệ thống lƣới điện và các yêu cầu [4][5] Dưới đây tình bày sơ bộ một số vấn đề kỹ thuật cần quan tâm của bài toán. Xây dựng hệ thống lưới điện bao gồm các thành phần như sau: Trương Thị hạnh Phúc - chuyên ngành CNPM 10/92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích dữ liệu không gian GIS-3D và xây dựng ứng dụng.
1) Trạm biến thế, trạm biến đổi dạng điện, trạm cắt điện và các thiết bị phân phối điện. 2) Cột điện cao thế, trung thế và hạ thế. 3) Đường dây điện cao thế trên không. Các thành phần của hệ thống lưới điện được phân loại như sau: (1) Phân loại địa hình - (T0) Đồng bằng không dân cứ (Ví dụ: qua ruộng đồng) - (T1) Đồng bằng gần dân cư, nhiều nhà cao tầng, cây cối <= 4m - (T2) Đồng bằng gần dân cư, nhiều nhà cao tầng, cây cối > 4m - (T3) Địa hình nhiều sông hồ - (T4) Địa hình nhiều đồi núi (2) Phân loại cột điện: - (P1) Cột H: o (P1.1) Cột H chiều cao 6,5m; o (P1.2) Cột H chiều cao 7,5m ; o (P1.3) Cột H chiều cao 8,5m - (P2) Cột bê tông ly tâm (cột tròn): o (P2.1) Cột ly tâm chiều cao chiều cao 8,5m; o (P2.2) Cột ly tâm chiều cao chiều cao 10m; o (P2.3) Cột ly tâm chiều cao chiều cao 12m; o (P2.4) Cột ly tâm chiều cao chiều cao 14m; o (P2.5) Cột ly tâm chiều cao chiều cao 16m ; - (P3) Cột sắt lắp ghép: (3) Phân loại đường dây (3.1) Phân loại đường dây theo điện áp Trương Thị hạnh Phúc - chuyên ngành CNPM 11/92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích dữ liệu không gian GIS-3D và xây dựng ứng dụng .2) Phân loại đường dây theo điểm xuất phát - (TL1) Đường dây nối từ trạm biến áp tới cột điện - (TL2) Đường dây nối hai cột điện (4) Phân loại điện thế: - (PT1) Cao thế o (PT1.4) 500 KV - (PT2) Trung thế o (PT2.2) 35 KV - (PT3) Hạ thế o (PT3.4 KV Các yêu đặt ra với mỗi thành phần trong hệ thống lưới điện và yêu cầu tổng thể của hệ thống được mô như bảng sau: (x: thỏa mãn; o: không thỏa mãn) Loại cột điện P1.5 P3 T1 o o o o o o o o x Loại địa hình T2 o o o o o o o o o T3 x x x x x x x x o T4 x x x x x x x x o Bảng 1.1: Quan hệ giữa loại cột điện với loại địa hình Trương Thị hạnh Phúc - chuyên ngành CNPM 12/92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích dữ liệu không gian GIS-3D và xây dựng ứng dụng .5 P3 L1 x x x x x x x x o Đường dây L2 x x x x x x x x o L3 x x x x x x x x o L4 o o o o o o o o x L5 o o o o o o o o x Bảng 1.2: Quan hệ giữ loại dây điện với cột điện Điện thế PT1.1 Loại đường dây L3 L2 L2 L1 L4 L4 L5 Bảng 1.3: Quan hệ điện thế và phân loại đường dây Cột điện P1.3 x x x x x x x x o Điện thế PT1.4: Quan hệ điện thế và cột điện 1.
Lựa chọn công nghệ xây dựng ứng dụng Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xây dựng một ứng dụng dựa trên các công cụ mã nguồn mở. Dưới đây là những công cụ nguồn mở WebGIS thường dùng.3 là một Web server mã nguồn mở và được hỗ trợ bởi Apache Software Foundation.0 (PHP là viết tắt của Hypertext Preprocessor) là một ngôn ngữ kịch bản hay một loại mã lệnh chủ yếu được dùng để phát triển các ứng dụng viết cho máy chủ, mã nguồn mở.0 là một phần mềm cung cấp dịch vụ xử lý và hiển thị bản đồ trên Internet. Là một phần mềm miễn phí, Mapserver được xây dựng dựa trên nền mã nguồn mở và các phần mềm miễn phí phổ biến như: Shapelib, FreeType, Proj 4, libTIFF, Perl … Trương Thị hạnh Phúc - chuyên ngành CNPM 13/92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phân tích dữ liệu không gian GIS-3D và xây dựng ứng dụng. (4) PHP/Mapscript là ngôn ngữ kịch bản mà Mapserver hỗ trợ.
Mapsript cung cấp một môi trường tốt cho việc phát triển các ứng dụng kết hợp nhiều loại ứng dụng khác nhau. Nếu dữ liệu có nhiều thành phần không gian thì ta có thẻ nhận lại nó thông qua môi trường kịch bản, sau đó ta có thể vẽ thành bản đồ.3 là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ vạn năng mã nguồn mở, có hỗ trợ các kiểu hình học, và các thao tác truy vấn trên các đối tượng không gian.2 là phần mở rộng của PostgreSQL, cho phép các đối tượng của GIS lưu trữ trong cơ sở dữ liệu PostgreSQL. (7) Một số thư viện hỗ trợ: Gdal/OGR 1.2, Proj 4 (8) BOUML là một công cụ mô hình hóa UML miễn phí.