Геоинформационные технологии в управлении инженерной инфраструктурой вуза

Доклады ТУСУРа. 2003 г. Автоматизированные системы обработки информации, управления и проектирования УДК 681.3.016:91

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УПРАВЛЕНИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРОЙ ВУЗА

Ю.П. Ехлаков, О.И. Жуковский, Ю.Б. Гриценко, Д.М. Еськин

В статье рассматриваются вопросы обеспечения качественной эксплуатации зданий и сооружений вуза, возможность внедрения геоинформационных технологий в процесс управления хозяйственной деятельностью вуза, описаны основные компоненты ГИС вуза, предложен механизм работы с ГИС вуза посредством Internet.

Высшие учебные заведения предназначены для выполнения ведущих видов деятельности, таких как преподавательская и научная. Помимо решения задач в рамках основной деятельности, руководство и подразделения вуза сталкиваются с насущными вопросами. К их числу относятся вопросы финансового и материального обеспечения. В сфере, подотчетной данным вопросам, встают задачи учета, анализа и управления территорией и площадями, принадлежащими вузу, а также учета оборудования и инженерных коммуникаций. Даже средний по российским масштабам вуз обладает большой инженерной инфраструктурой.

Данный вопрос очень плохо освещается в периодической литературе. Одним из важнейших видов деятельности вуза является обеспечение качественной эксплуатации зданий, сооружений и инженерных коммуникаций, что обеспечивает комфортные условия труда, быта и отдыха преподавателей, студентов и специалистов.

Особенностями этого вида деятельности являются:

- самодеятельность подразделений вуза по внутреннему переоборудованию помещений;

- отсутствие строгой системы инвентаризации и учета объектов;

- территориальная распределенность объектов;

- наличие развитой сети как внутренних, так и внешних инженерных коммуникаций;

- отсутствие качественной технической документации по инженерным сетям;

- большая текучесть кадров - специалистов в подразделениях, подведомственных проректору по административно-хозяйственной работе.

Для решения данных проблем можно воспользоваться внедрением геоинформационных технологий в процесс управления инженерными коммуникациями вуза, а на основе этих технологий создать геоинформационную систему (ГИС) учебного заведения, основными задачами

которой являются прежде всего:

- разработка объективных планов зданий и территорий;

- информационная поддержка процессов, инвентаризации и учета объектов инженерной

инфраструктуры вуза;

- планирование работ по ремонту (восстановлению) и развитию;

- разработка проектно-сметной документации по ремонту и реконструкции помещений, инженерных сетей;

- учет объектов недвижимости, сдаваемых в аренду;

- мониторинг занятости учебных помещений и многие другие.

Все множество объектов ГИС вуза представим в виде следующих подмножеств.

Подмножество «Здания и сооружения»:

- учебные корпуса;

- производственные помещения;

- хозяйственные строения (спортивные сооружения, склады, гаражи);

- общежития.

Подмножество «Инженерные коммуникации»:

- водопроводные сети;

- канализационные сети;

-тепловые сети;

- электрические сети;

- телефонные сети;

- компьютерные сети;

- вентиляционные сети.

Подмножество «Земельные участки, прилегающие к строениям»:

- зоны озеленения и отдыха (парки, скверы, палисадники и цветочники);

-тротуары и части городской автотранспортной сети;

- автомобильные стоянки

Следует отметить, что все эти объекты могут образовывать сложные инженерные комплексы, например, такие как студенческие и университетские городки.

Исходной информацией для создания геоинформационной системы вуза служит техническая документация БТИ (в том числе поэтажные планы), а также планы прокладки инженерных коммуникаций, планы размещения мебели, техники и других объектов недвижимости внутри зданий и сооружений и другая техническая документация.

Учитывая состояние современного уровня развития информационных технологий, геоинформационная система управления инженерной инфраструктурой вуза должна удовлетворять следующим требованиям:

- для работы с системой должна использоваться технология клиент-сервер;

- работа с системой должна быть возможна как через корпоративную сеть вуза, так и через всемирную сеть Internet;

- доступ к данным должен быть строго регламентирован, определенным группам должны быть доступны определенные данные;

- должен быть создан ГИС-сервер вуза, где будут храниться все графические и атрибутивные данные ГИС;

- необходимо создать специальное подразделение, которое будет заниматься вопросами сопровождения и развития ГИС вуза, так как система имеет все предпосылки для роста.

Следует разделять графическую базу данных - планы корпусов и территорий и атрибутивную базу данных - информацию об объектах инфраструктуры вуза. Соответственно и программное обеспечение будет делиться по своей функциональности работы с данными.

Для создания геоинформационной системы управления инженерной инфраструктурой вуза авторами статьи были изучены мировые лидеры по производству геоинформационных систем, выбор был сделан на программном обеспечении, предлагаемом фирмой Autodesk, которое

включает следующие продукты:

- Autodesk Map 5 - специальное решение для создания карт и пространственного анализа в среде AutoCAD, а также хранения, организации, вывода и обмена информацией о любых географических объектах, их форме и расположении в различных графических форматах. Он содержит весь набор средств AutoCAD 2002 и специальные средства для создания, обработки и

хранения карт и географических данных;

- Autodesk MapGuide б - позволяет легко работать из любого места в интерактивном режиме с любыми удаленными пространственными данными в Интернет/Интранет;

- Volo View Express 2 - позволяет просматривать карты, планы и другие чертежи в форматах Autodesk.

Графическая база данных ГИС вуза создается и пополняется средствами Autodesk Map квалифицированными пользователями, а просмотр и работа с ней реализуется с помощью web-технологий, основанных на технологии Autodesk MapGuide, и с использованием Volo View Express для просмотра трехмерных планов (рис. 1).

Данные из БТИ и инженерных служб вуза

^ Autodesk Map 5 ^

^ Autodesk MapGuide 6 ^ ^ Volo View Express 2 ^

Рис. 1 - Программное обеспечение ГИС

Главную роль здесь играет механизм доступа к данным ГИС вуза через web-интерфейс: web-браузер - web-cepeep. Главные достоинства использования этой технологии состоят в следующем:

- отсутствует необходимость перекачки больших массивов информации по компьютерной

сети;

- не нужно выполнять обновления версий приложений на каждом рабочем месте, а также не требуется наличия квалифицированных специалистов во всех подразделениях вуза;

- к web-cepeepy может предъявляться значительно меньше требований, чем, например, к

серверу удаленного доступа;

- целостность и защищенность информации не подвергаются сомнению, поскольку данные находятся внутри замкнутой системы, где четко организовано разграничение прав доступа;

- оперативность удаленной работы при такой технологии практически не уступает возможностям локальной сети хорошего уровня, так как все операции с данными проводятся в единой базе данных:

- web-решение позволяет также иметь на рабочих местах простые и понятные стандартные web-странички вместо интерфейса соответствующего прикладного пакета;

- настройка web-интерфейсов для удаленных пользователей выполняется на центральном узле (на сервере базы данных и web-сервере), причем они получают доступ к информации

через стандартный web-браузер.

На рис. 2 представлена технология работы с ГИС-сервером вуза на основе технологии

Autodesk MapGuide. ________

ГИС-сервер вуза

Autodesk MapGuide Server

Данные в форматах Autodesk MapGuide

Рабочая станция

Internet браузер

Autodesk MapGuide Viewer

Рабочая станция - / Internet 7ut0dek ; браузер MapGuide Viewer

Рабочая станция ^ Internet AutodesK

браузер

MapGuide Viewer

Рис. 2 - Технология работы с ГИС-сервером вуза

Фирмой Autodesk разработано и свободно распространяется специальное бесплатное приложение Volo View Express, которое позволяет просматривать карты, планы и другие чертежи в формате DWF (Drawing Web Format), выполненные в среде AutoCAD. DWF-файл представляет собой плотно упакованный файл двумерных векторов, который можно использовать для обмена чертежами через Internet. Volo View Express обеспечивает возможность динамического масштабирования и панорамирования рисунков при их просмотре через Internet. Он устанавливается в качестве plug-in для браузера Netscape Navigator и в качестве объекта управления ActiveX для Microsoft Internet Explorer.

Для работы с атрибутивной БД ГИС вуза необходимо выбрать СУБД. Наилучшим вариантом для нашей задачи будет вариант Interbase (реализована в первой версии системы [1]) или Oracle. Здесь при выборе следует учитывать, какая СУБД уже эксплуатируется в вузе под другие задачи. А если речь идет о глобальном проекте автоматизации вуза, тогда выбор должен быть сделан в пользу Oracle как одной из лучших на сегодняшний день СУБД.

Реализация наполнения и работы с атрибутивной базой данных возможна как через web-интерфейс, так и через интерфейс прикладного пакета.

В первом случае для реализации предпочтительнее использовать такие средства разработки и технологии, как PHP, WinCGI и ASP, полностью подходящие для сформулированных задач и требований. Во втором - это однозначно средство разработки программного обеспечения Borland Delphi, являющееся одним из лучших средств для разработки клиент-серверных

приложений.

Авторами статьи была разработана геоинформационная система управления инженерной инфраструктурой вуза, функциональная схема которой представлена на рис. 3.

Рис. 3 - Функциональная схема геоинформационной технологии электронного генерального плана

1. Электронная карта представляет собой набор графических тематических слоев. В каждом тематическом слое сгруппированы объекты, несущие одно функциональное назначение. Например, слой стен, слой окон, слой дверей, слой водопроводных труб, слой теплопроводных труб и т.д. Помимо графического представления объектов, в электронной карте имеется атрибутивная информация по каждому объекту карты.

2. Кадастры инженерных коммуникаций - это своды регламентированных учетных сведений о расположении объектов инженерных коммуникаций, о характеристиках этих объектов и о

правах пользователей этих объектов.

3. Технические паспорта помещений составляются представителями городского бюро

технической инвентаризации, представляют собой бумажную основу, на которой отображены планы зданий и сооружений университета с указанием размеров стен и проемов.

4. Графические слои инженерных коммуникаций представлены следующими слоями: водопроводные линии, канализационные линии, тепловые линии, радиаторы отопления, водопроводное оборудование, канализационное оборудование, точки ввода внешних коммуникаций, (телефонные, компьютерные, электрические, сигнализационные сети).

5. Поэтажные планы зданий и сооружений формируются на основе технических паспортов помещений и предназначаются для ввода в электронную карту.

6. Геоинформационная система создания и ведения электронного генерального плана основана на универсальной ГИС AutoCAD MAP и библиотеке функций «FloPLAN». Через нее осуществляется следующая работа с электронной картой:

- создание графических планов помещений;

- создание графических поэтажных планов инженерной инфраструктуры помещений;

- ведение кадастра инженерных коммуникаций;

- экспорт поэтажных планов и видов в формат, пригодный для просмотра в среде Intranet.

7. Intranet-технология доступа к электронному генеральному плану, С использованием этой технологии реализован механизм авторизированного доступа к графической и атрибутивной информации, хранящейся в электронной карте. Реализованная в рамках этой технологии система учета зданий и сооружений университета позволяет:

-отображать двумерные планы помещений;

- отображать виды трехмерных планов;

- осуществлять привязку атрибутивных данных к графическим элементам поэтажных планов (помещений);

- осуществлять ведение технических паспортов помещений (редактировать, удалять, заводить новые записи по помещениям);

- осуществлять поиск требуемых помещений;

- производить фильтрацию помещений по заданному условию;

- рассчитывать площадь выбранных помещений;

- готовить отчет по помещениям в виде набора карточек помещений.

В качестве пользователей системы ведения электронного генерального плана выступают:

- руководство университета;

- подразделения административно-хозяйственного управления;

- учебный отдел;

- отдел аренды.

Описанная в статье геоинформационная технология может быть внедрена в процесс управления инженерной инфраструктурой любых других крупных жилищно-производственных комплексов.