LUẬN VĂN:NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS CỦA ESRI VÀ MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG LĨNH VỰC CẤP NƯỚC SẠCH

Chia sẻ: Sunflower Sunflower_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:112

Thêm vào BST

Báo xấu

267
lượt xem 97
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn gồm 4 chương với bố cục như sau:Chương 1: Tổng quan về mô hình cấp nướcTrình 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 DAN-VAND và phương pháp phân tích thiết kế hướng đối tượng áp dụngChương 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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN:NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS CỦA ESRI VÀ MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG LĨNH VỰC CẤP NƯỚC SẠCH

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS CỦA ESRI VÀ MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG LĨNH VỰC CẤP NƯỚC SẠCH Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60 48 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HẢI CHÂU Hà Nội- 2009
2 DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Diễn giải Tiếng Việt Quản lý các điểm rò rỉ, thất 1 BM Burst Management thoát 2 CNTT Công nghệ thông tin Công nghệ thông tin 3 CS Custommer Service Dịch vụ khách hàng 4 CSDL Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu 5 DBMS Database Management Systems Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 6 DEM Digital Elevation Model Mô hình độ cao số Environmental Systems 7 ESRI Viện nghiên cứu môi trường Research Institute Geographic Information 8 GIS Hệ thống thông tin địa lý Systems 9 HQTCSDL Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 10 LA Leakage Auditing Kiểm soát rò rỉ 11 LAN Local Area NetWork Mạng cục bộ 12 MBM Meter and Billing system Quản lý đồng hồ và hóa đơn 13 Module Phân hệ Phân hệ 14 NRW Non Revenue Water Nước thất thoát 15 NSD Người sử dụng Người sử dụng 16 PM Pressure Management Quản lý áp lực đồng hồ 17 PR Pipe Registration Đăng ký đường ống 18 RP Rehabilitation Planning Kế hoạch bảo dưỡng 19 Test Kiểm thử Kiểm thử 20 UseCase Trường hợp sử dụng Trường hợp sử dụng 21 View Khung nhìn Khung nhìn Water Distribution Management Hệ thống quản lý phân phối 22 WDMS system nước (sạch) 23 Dataset Tập dữ liệu Tập dữ liệu 24 Database Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu 25 Software Phần mềm Phần mềm Application 26 Ứng dụng máy chủ Ứng dụng máy chủ Server
3 27 Web Server Web máy chủ Web máy chủ Scalable 28 Trạm làm việc mở rộng được Trạm làm việc mở rộng được FrameWork 29 Server Máy chủ phục vụ Máy chủ phục vụ 30 Browser Trình duyệt Trình duyệt
4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Giao diện phần mềm WATSYS được mở trong phần mềm AutoCAD Hình 1.2 Bản đồ chuyên đề trên phần mềm WATSYS Hình 1.3 Hiển thị thông tin đối tượng Hình 1.4 Biểu đồ thời gian Hình 1.5 ArcGIS là hệ thống phần mềm GIS đầy đủ. Hình 1.6 Cấu trúc ArcObjects Hình 1.7 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 Hình 2.1 đặt(Component) Mối quan hệ giữa Mô hình, Công nghệ phần mềm và cơ sở dữ liệu cho Hình 2.2 GIS. Hình 2.3 Miêu tả 2 lớp RESIDENCE và STREET. Hình 2.4 Thể hiện RESIDENCE là lớp con của BUILDING Lớp cha BUILDING có nhiều lớp con: RESIDENCE, HOSPITAL, Hình 2.5 COMMERCIALBUILDING Lớp con RESIDENCE có thể mở rộng thành các lớp con Hình 2.6 RURALRESIDENCE và URBANRESIDENCE Hình 2.7 Lớp CITY được hợp tác bởi 3 lớp HOUSELOT, STREET, PARK. Kế thừa của URBANRESIDENCE và RURALRESIDENCE với Hình 2.8 RESIDENCE. Thuộc tính địa chỉ được kế thừa từ lớp BUILDING xuống các lớp con Hình 2.9 của nó. Lớp LANDPARCEL được đa kế thừa từ lớp TAXABLEITEM và Hình 2.10 REALESTATEOBJECT. Hình 2.11 Một ví dụ về GIS sử dụng đa kế thừa. Lớp BUILDING kế thừa thuộc tính không gian từ lớp cha Hình 2.12 GEOMETRIC. Hình 2.13 Lớp BUILDING kế thừa nhiều thuộc tính từ các lớp cha của nó. Hình 2.14 Dân số của một quốc gia được lấy từ dân số của các vùng Hình 3.1 Mô hình kiến trúc tổng thể của WDMS Hình 3.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu. Hình 3.3 Sơ đồ lắp đặt theo Mô hình Dan-Vand Hình 3.4 Quy trình thu thập và xử lý dữ liệu Hình 3.5 Giao diện ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS. Hình 3.6 Sơ đồ tổ chức thực hiện tổng thể dự án WDMS Hình 3.7 Sơ đồ tổ chức nhân sự thực hiện phát triển dự án WDMS Hình 3.8 Biểu đồ hoạt động cập nhật đối tượng điểm nối
5 Hình 3.9 Biểu đồ UserCase đối với chức năng cập nhật đối tượng điểm nối Hình 3.10 Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật thiết bị cho điểm nối Hình 3.11 Biểu đồ Usercase chức năng cập nhật thiết bị cho điểm nối Hình 3.12 Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật đường ống Hình 3.13 Biểu đồ UserCase chức năng cập nhật đường ống Hình 3.14 Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật vùng cấp nước Hình 3.15 Biểu đồ UserCase chức năng cập nhật vùng cấp nước Hình 3.16 Biểu đồ hoạt động chức năng xem biểu đồ Hình 3.17 Biểu đồ UserCase chức năng xem biểu đồ Hình 3.18 Biểu đồ hoạt động chức năng xem bản đồ Hình 3.19 Biểu đồ Usercase chức năng xem bản đồ Hình 3.20 Biểu đồ hoạt động chức năng in ấn bản đồ Hình 3.21 Biểu đồ usercase chức năng in ấn bản đồ Hình 3.22 Biểu đồ hoạt động chức năng kiểm tra mạng lưới Hình 3.23 Biểu đồ usercase chức năng kiểm tra mạng lưới Hình 3.24 Giao diện màn hình chính của phần mềm WDMS Hình 3.25 Giao diện của phân hệ Quản lý đường ống Hình 3.26 Thanh công cụ thao tác với bản đồ Hình 3.27 Thanh công cụ cập nhật dữ liệu Hình 3.28 Một góc bản đồ có dữ liệu về vùng cấp nước, đường ống và điểm nối Hình 3.29 Truy vấn dữ liệu thuộc tính Hình 3.30 Truy vấn dữ liệu không gian Hình 3.31 Thiết lập màu sắc cho chức năng bản đồ chuyên đề Hình 3.32 Bản đồ chuyên đề phân loại theo danh mục đường ống Hình 3.33 Biểu đồ phân loại theo danh mục đường ống Hình 3.34 Màn hình nhập dữ liệu thuộc tính cho điểm nối Hình 3.35 Màn hình chọn và nhập dữ liệu thuộc tính cho thiết bị Hình 3.36 Màn hình nhập dữ liệu thuộc tính cho đường ống Hình 3.37 Hình ảnh của một đường ống sau khi đã tạo Hình 3.38 Chức năng tạo cầu vồng cho đường ống (fly-over) Hình 3.39 Chức năng kéo dài đường ống (Extend) Hình 3.40 Chức năng cắt đường ống Hình 3.41 Chức năng nối đường ống (Merge) Hình 3.42 Chức năng chia cắt đường ống (split) Hình 3.43 Chức năng tìm “ốc đảo” trong mạng đường ống (Network Island)
6 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 Lớp thông tin đường ống Bảng 2 Bảng thuộc tính lớp đường ống Bảng 3 Lớp thông tin điểm nối Bảng 4 Bảng thuộc tính lớp điểm nối Bảng 5 Lớp thông tin vùng cấp nước Bảng 6 Bảng thuộc tính lớp Vùng Bảng 7 Lớp thông tin vùng dịch vụ Bảng 8 Bảng thuộc tính lớp vùng dịch vụ Bảng 9 Danh mục trạng thái hoạt động vật lý của thiết bị Bảng 10 Thông tin về thùng chứa Bảng 11 Danh mục mã loại thùng chứa Bảng 12 Bảng danh mục C_Tank_Wat Bảng 13 Bảng danh mục C_Medium_Wat Bảng 14 Thông tin về giếng Bảng 15 Thông tin về các thiết bị nối đơn Bảng 16 Danh mục SimpleJointCat_Wat Bảng 17 Loại thiết bị đơn giản Bảng 18 Các điểm lắp đặt các thiết bị phức tạp Bảng 19 Danh mục của ComplexCompCat_Wat Bảng 20 Loại thiết bị phức tạp Bảng 21 Các điểm lắp đặt Bảng 22 Loại điểm lắp đặt Bảng 23 Các điểm lắp đặt đồng hồ Bảng 24 Hạng mục đồng hồ Bảng 25 Danh mục của đồng hồ Bảng 26 Loại đồng hồ Bảng 27 Các điểm lắp đặt máy bơm Bảng 28 Danh mục mã điều khiển đồng hồ Bảng 29 Danh mục máy bơm Bảng 30 Kiểu máy bơm Bảng 31 Bể chứa Bảng 32 Loại bể chứa Bảng 33 Danh mục bể dự trữ Bảng 34 Các điểm tiêu thụ nước Bảng 35 Danh mục các điểm tiêu thụ Bảng 36 Loại điểm tiêu thụ nước
7 Bảng 37 Đồng hồ nước Bảng 38 Danh mục đồng hồ nước Bảng 39 Loại Van Bảng 40 Danh mục điều khiển Van Bảng 41 Danh mục bề mặt Bảng 42 Tiến độ thực hiện dự án WDMS Bảng 43 Tiến độ thực hiện phân hệ Đăng ký đường ống
8 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... 9 LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 10 MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CẤP NƯỚC .......................................... 12 1.1 Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nước ....................................... 12 1.2 Các hệ thống quản lý cấp nước......................................................................... 13 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU DAN-VAND VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG ............................................. 25 2.1 Mô hình cơ sở dữ liệu DAN-VAND ................................................................ 25 2.2 Mô hình hướng đối tượng đối với cơ sở dữ liệu GIS ........................................ 27 2.2.1 Giới thiệu.................................................................................................. 27 2.2.2 Mô hình cho hệ thống thông tin địa lý GIS................................................ 29 2.2.3 Cơ chế trừu tượng hướng đối tượng .......................................................... 31 2.2.4 Mô hình hóa trực quan .............................................................................. 35 2.2.5 Tổng kết.................................................................................................... 43 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIS SỬ DỤNG ARCGIS TRÊN MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG QUẢN LÝ CẤP NƯỚC SẠCH ........ 45 3.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 45 3.2 Khái niệm về đô thị và quá trình quy hoạch phát triển đô thị ............................ 45 3.3 Sự cần thiết khi ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý và quy hoạch 46 3.4 Mô tả ứng dụng ................................................................................................ 48 3.4.1 Đăng ký đường ống trong WDMS – Pipe Registration .............................. 50 3.4.2 Mục tiêu của Hệ thống đăng ký đường ống ............................................... 50 3.4.3 Những yêu cầu chung ............................................................................... 51 3.4.4 Yêu cầu về xây dựng cơ sở dữ liệu............................................................ 53 3.4.5 Yêu cầu về ứng dụng nhân GIS ................................................................. 78 3.4.6 Bố trí nhân lực, tiến độ thực hiện dự án .................................................... 81 3.4.7 Yêu cầu về chức năng nghiệp vụ ............................................................... 87 3.5 Kết quả thực hiện được .................................................................................... 99 3.6 Kết quả thực tế dự án WDMS áp dụng phân hệ Đăng ký đường ống ...............108 3.7 Định hướng phát triển của sản phẩm tại Việt Nam ..........................................109 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................110 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................111
9 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 Nguyễn Việt Hùng
10 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.
11 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 đ ược 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 DAN-VAND 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
12 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 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.
13 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 nguồn giếng khoan, giếng đào. Một tỉ người sử dụng nước từ các nguồn thiên nhiên như sông, suối, ao hồ [9]. Những thống kê trên chỉ ra cho thấy, việc 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. [17] Hệ thống WATSYS được cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ phát triển, với hạt nhân cơ bản là EPANET 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
14 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 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
15 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 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
16 o Mở rộng khoảng thời gian o Chất lượng nước: o Nơi tập trung hóa chất o Tuổi của nước o 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 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:
17 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: o Ngày kiểm tra và ngày lắp đặt o Ghi chú kiểm tra o Các điều kiện o Loại nguyên vật liệu o…
18 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: o 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 o 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 o 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. o 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 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:
19 - 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 [24], [26] 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 (ứng dụng độc lập) của MapInfo tương đối nhỏ 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.
20  Cấu trúc định dạng 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 [22] 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 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.