Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào quản lý hệ thống lưới điện quận Tân Phú

i

ii

LỜI CÁM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

Một chặng đường với biết bao công sức của Thầy Cô. Thầy Cô đã dốc
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm

sức truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu nhất , từ những lý luận
cơ bản đến những kiến thức nâng cao. Và sau chặng đường dài ấy , giờ đây
Thầy Cô vẫn đang dẫn dắt chúng em hoàn thành nốt những bước cuối cùng của
khóa học này.

ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đã không quản bao nhiêu khó nhọc để
Học viên thực hiện

truyền đạt cho em những kiến thức quý báu giúp ích cho em rất nhiều trong
những chặng đường sau này .
Em xin chân thành cám ơn thầy NGÔ CAO CƯỜNG đã tận tình chỉ bảo

NGUYỄN GIA THOẠI

giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của mình .
Qua đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn của mình đến các anh em trong
phòng kỹ thuật , đội quản lý lưới điện tân phú , đội vận hành đã nhiệt tình giúp

đỡ em trong việc hoàn thành cuốn luận văn này.
Em xin chúc thầy tràn đầy sức khỏe.

Học viên thực hiện

NGUYỄN GIA THOẠI


iii

iv

TÓM TẮT

ABSTRACT

Luận văn nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin đại lý( GIS) để quản lý hệ thống
lưới điện trung thế trên địa bàn quận Tân Phú do Công ty điện lực Tân Phú quản lý, bao
gồm cụ thể những vấn đề sau:

Thesis research and application of information agent systems (GIS) to
manage medium-voltage grid system in the district by Tan Phu, Tan Phu
Electricity Company management, including the following specific issues:

Thu thập, phân tích, tổng hợp hiện trạng khu vực lưới điện khu vực Tân Phú.

Collect, analyze and synthesize the current state of the grid area, Tan
Nghiên cứu phần mềm ArcGis 10.1 và hệ cơ sở quản trị dữ liệu Oracle 11.0.
Xây dựng hệ thống sơ đồ nguyên lý demo cho các tuyến dây bằng Extension

Phu area.
Research ArcGIS 10.1 and the data base administrator Oracle 11.0

Shematic của ArcGis 10.1.

Develop system principle diagram for online demo shematic Extension
Triển khai hệ thống trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle theo mô hình ClientSever.
Xây dựng ứng dụng hỗ trợ việc quản lý tầm ảnh hưởng và quản lý các thiết

cord with ArcGIS 10.1.
Implementation of the system management system according to the

bị đóng cắt trên lưới điện.

Oracle Database Client-Server model.

Nghiên cứu độ tin cậy của lưới điện trên bản đồ.

Develop application support management and management influence
the switchgear on the grid.

Đánh giá và nghiên cứu sự phân bố tối ưu công suất trên hệ thống lưới điện.

Research reliability of the grid on the map.
Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể dùng chương trình GIS để ứng dụng vào công
tác quản lý kỹ thuật, quản lý vận hành tại các đơn vị, nhằm giảm bớt gánh nặng nhân

Review and study the optimal distribution of power on the grid system.

công và nhân lực cho công tác trên. Hỗ trợ lãnh đạo đưa ra quyết định hợp lý và chính

xác, cán bộ kỹ thuật và công nhân tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức trong
công tác cải tạo sửa chữa và đại tu vận hành lưới điện.

The study results showed that GIS can be used to program applications in
the management of technical, management and operation of the unit in order
to reduce the burden of human labor and work on. Support leaders make
rational decisions and accurate, technicians and workers save a lot of time and
effort in the work of renovation and repair and overhaul operation of the grid.


v

vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH

-

GIS : Geographic Information System

-

Người sử dụng: User

Hình 2.1: Mô hình Raster, Vector so với thế giới thực………………………. …...16

-

Dữ liệu : Data

Hình 2.2 : Dữ liệu thuộc tính của đối tượng địa lý…………………………...........17

-

GPS: Global Positioning System

Hình 2.3 : Vị trí của một đối tượng trên mặt đất ………………………………….18

-

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition),…

Hình 2.4 : Tóm tắt quy trình xử lý thông tin……………………………………….19

-

Geodatabase : Dữ liệu không gian

Hình 2.5 : Một số định nghĩa về GIS……………………………………………….20

-

Saifi: Số lần gián đoạn cung cấp trung bình của lưới điện.

Hình 2.6 : Các thành phần cơ bản của GIS…………………………………………22

-

SAIDI : thời gian gián đoạn cung cấp trung bình của lưới điện

Hình 2.7 : Mô hình GIS…………………………………………………………….23

-

CAIFI: Số lần mất điện trung bình của khách hàng

Hình 2.8 : Các thành phần cơ bản của một cơ sở dữ liệu địa lý……………………25

-

CAIDI: Thời gian mất điện trung bình của khách hàng

Hình 2.9 : Sơ đồ phân bố nhân lực trong Gis………………………………………25
Hình 2.10 : Mô hình điều khiển GIS……………………………………………….26
Hình 2.11 : Thu thập dữ liệu cho GIS………………………………………………28
Hình 3.1 : Mô hình các vệ tinh quay quanh trái đất…………………………..........33
Hình 3.2 :Ứng dung GIS trong các ngành …………………....................................37
Hình 4.1: Mô hình của hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle……………………………64
Hình 5.1: Bản đồ Quận Tân Phú……………………………………………...........71
Hình 6.1 : Xây dựng demo 2 tuyến dây Phú Lộc 1 và Phú Lộc 2………………….83
Hình 6.2 : Xây dụng sơ đồ Schematic cho 2 tuyến dây trên…………………..........85


vii

viii

Hình 8.1 : Bản đồ trên phần mềm Carrymap…………………………………. ……93

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 8.2: Demo bản đồ trung thế trong Carrymap…………………………………98

Bảng 1 : Một số hệ quản trị dữ liệu trên thế giới………………………………….52
Bảng 2 : Các tuyến dây trung thế trên địa bàn quận Tân Phú……………………..72
Bảng 3 : Các lớp dữ liệu trên bản đồ………………………………………………75
Bảng 4 : Tính toán chỉ số tin cậy lưới điện………………………………………...81
Bảng 5 : So sánh tính năng các phần mềm hiện sử dụng với ArcGIS…………….112


Luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. i
LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................... ii
TÓM TẮT ........................................................................................................................ iii
ABSTRACT..................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. viii
Chương 1: MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
1.1. Tổng quan ............................................................................................................... 1

2.1.1.2. Dữ liệu thuộc tính .................................................................................... 7
2.1.1.3 Thời gian .................................................................................................. 8

2.1.2. Nguồn cung cấp thông tin địa lý....................................................................... 9
2.1.3. Quy trình xử lý thông tin địa lý ........................................................................ 9
2.2. Hệ thống thông tin địa lý ...................................................................................... 10
2.2.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý............................................................. 10
2.2.2 Các thành phần hệ thống GIS .......................................................................... 13
2.2.2.1. Phần cứng (hardware)............................................................................. 15
2.2.2.2. Phần mềm (softwear).............................................................................. 16
2.2.2.3. Dữ liệu( data) ......................................................................................... 17

1.2. Tính cần thiết của đề tài .......................................................................................... 2

2.2.2.4. Người sử dụng (user) .............................................................................. 17

1.3. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 3

2.2.2.5 Chính sách và quản lý ............................................................................. 19

1.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 4
1.5. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................. 4

2.2.3. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý ................................................... 20
2.2.3.1 Thu thập dữ liệu( Gis Data Acquisition) .................................................. 20

1.6. Ý nghĩa khoa học của đề tài .................................................................................... 5

2.2.3.2. Lưu trữ dữ liệu (Data storing) ................................................................. 21

1.7. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ..................................................................................... 5

2.2.3.3. Truy vấn và phân tích dữ liệu ................................................................. 22

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ........................ 6

2.2.3.4. Hiển thị dữ liệu....................................................................................... 22

2.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý.................................................................... 6
2.1.1. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý ............................................................. 6
2.1.1.1 Dữ liệu không gian ................................................................................... 7

2.2.4 Ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý............................................................ 23
2.2.4.1 Những ngành có liên quan đến GIS ......................................................... 23
2.2.4.2 Các ứng dụng thực tế............................................................................... 23


Luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ

2.2.5 Khả năng ứng dụng GIS vào ngành điện ......................................................... 24

3.3.3. Các chính sách bảo mật................................................................................... 36

2.2.5.1 Những lợi ích về vận hành hệ thống điện ................................................. 25

3.4. Các nguồn sai số ....................................................................................................... 38

2.2.5.2 Ý nghĩa ................................................................................................... 25

3.4.1. Sai số quỹ đạo vệ tinh ..................................................................................... 38

2.2.6 Giải pháp của hệ thống GIS trong công tác quản lý, vận hành .......................... 26

3.4.2. Sai số đồng hồ vệ tinh ..................................................................................... 38

Chương 3: CƠ SỞ ĐỊNH VỊ GPS ................................................................................... 28

3.4.3. Sai số đồng hồ máy thu ................................................................................... 39

3.1. Khái quát về GPS ................................................................................................. 28

3.4.4 Sai số tầng điện ly........................................................................................... 40

3.1.1. Bộ phận không gian ........................................................................................ 29

3.4.5. Sai số tầng đối lưu .......................................................................................... 41

3.1.2. Bộ phận trạm điều khiển ................................................................................. 29

3.4.6 Sai số do hiện tượng đa đường ......................................................................... 42

3.1.3 Bộ phận người dùng ....................................................................................... 30

3.4.7. Sai số do độ nhiễu tín hiệu .............................................................................. 42

3.1.4. Nguyên tắc hoạt động của GPS ....................................................................... 30
3.1.5 Độ chính xác của GPS .................................................................................... 30
3.1.6. Ứng dụng....................................................................................................... 31
3.2. Tín hiệu và trị đo GPS ........................................................................................... 33

Chương 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ARCGIS 10.1 VÀ HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ

LIỆU ORACLE............................................................................................................... 44
4.1. Giới thiệu phần mềm ArcGis 10.1 ......................................................................... 44
4.1.1. Các mô hình dữ liệu địa lý .............................................................................. 47
4.1.1.1 Vector model........................................................................................... 47

3.2.1. Tín hiệu ......................................................................................................... 33
3.2.2. Trị đo............................................................................................................. 33

4.1.1.2. Raster model .......................................................................................... 48
4.1.1.3. TIN model .............................................................................................. 48

3.2.2.1 Mã giả khoảng cách................................................................................. 33
4.1.1.4. Dữ liệu bảng ........................................................................................... 48
3.2.2.2. Pha song tải ............................................................................................ 34
3.3 Nguyên tắc định vị bằng vệ tinh ............................................................................. 35

4.1.2. Các dạng format của feature data .................................................................... 49
4.1.2.1. Coverages .............................................................................................. 49

3.3.1. Công thức toán học ......................................................................................... 35
3.3.2. Cơ sở các định tọa độ máy thu từ số liệu đo GPS ............................................ 36

4.1.2.2. Shapefiles............................................................................................... 52


Luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ

4.1.2.3. GeoDatabases ......................................................................................... 52

6.4. Ứng dụng bản đồ và sơ đồ ArcGis vào quản lý vận hành lưới điện ........................ 92

4.2. Giới thiệu Extension Schematics ........................................................................... 55

6.4.1. Tìm một đối tượng của lưới điện trong ArcGIS ............................................... 92

4.2.1 Các tính năng chính: ........................................................................................ 56

6.4.2 Đóng cắt, báo cáo số trạm bị ảnh hưởng........................................................... 94

4.2.2. Đối tượng sử dụng ArcGis Schematics............................................................ 57

Chương 7: TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN ................................. 97

4.2.3. Ứng dụng........................................................................................................ 57

7.1. Giới thiệu .............................................................................................................. 97

4.3. Giới thiệu ArcSDE ................................................................................................ 58

7.1.1. Số lần gián đoạn cung cấp điện trung bình của lưới điện SAIFI (System Average
Interruption Frequency Index). ................................................................................. 97

4.4. Giới thiệu hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle ............................................................ 60
7.1.2. Thời gian gián đoạn cung cấp điện trung bình của lưới điện SAIDI (System
CHƯƠNG 5: THU THẬP DỮ LIỆU VÀ XÂY DỰNG DỮ LIỆU HỆ THỐNG LƯỚI
ĐIỆN TÂN PHÚ ............................................................................................................. 67

Average Interruption Duration Index)....................................................................... 97

7.1.3. Số lần mất điện trung bình của khách hàng CAIFI (Customer Average

5.1. Giới thiệu quận Tân Phú ....................................................................................... 67
5.2. Giới thiệu hệ thống lưới điện do Công ty điện lực Tân phú quản lý ....................... 71
5.2.1. Khối lượng lưới điện....................................................................................... 71
5.2.2. Tình hình phân phối điện năng ........................................................................ 73

Interruption Frequency Index) .................................................................................. 98
7.1.4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIDI (Customer Average
Interruption Duration Index) ..................................................................................... 98
7.1.5. Mức độ sẵn sàng cung cấp điện trong tháng ASAI (Average Service Availability
Index)....................................................................................................................... 98

5.3. Xây dựng dữ liệu hệ thống lưới điện trung thế ....................................................... 74
7.1.6. Mức độ không sẵn sàng cung cấp điện ASUI (Average Service Unavailability
CHƯƠNG 6. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BẢN ĐỒ VÀ SƠ ĐỒ ĐƠN TUYẾN .............. 85

Index)....................................................................................................................... 98

6.1. Xây dựng hệ thống bản đồ..................................................................................... 85

7.1.7. Tổng Điện năng không cung cấp ENS (Energy Not Supplied)......................... 98

6.2. Xây dựng hệ thống sơ đồ....................................................................................... 88

7.1.8. Điện năng trung bình không cung cấp đến một khách hàng AENS (Average

6.3. Triển khai hệ thống trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle 11g R2........................... 90
6.3.1. Cài đặt Oracle 11g R2..................................................................................... 90

Energy Not Supplied) ............................................................................................... 99
7.1.9. Điện năng trung bình không cung cấp đến một khách hàng bị ảnh hưởng mất điện
ACCI (Average Customer Curtailment Index) .......................................................... 99

6.3.2. Phân quyền ..................................................................................................... 92
7.2 Kết quả tính toán .................................................................................................... 99


Luận văn thạc sĩ

1

Chương 8: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CARRYMAP ĐƯA GIS VÀO SMARTPHONE

Chương 1: MỞ ĐẦU

PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC THU THẬP DỮ LIỆU ................................................... 102
8.1. Giới thiệu phần mềm Carrymap .......................................................................... 102
8.2. Các ưu điểm của phần mềm ................................................................................ 103
8.3. Tiến hành cài đặt ................................................................................................. 103

1.1. Tổng quan
Ngày nay, vấn đề phân tích các bài toán phân bố công suất, tính toán ngắn mạch,
tính toán tổn thất cũng như quản lý hệ thống điện đang được quan tâm hàng đầu trong
lĩnh vực vận hành và quản lý ngành điện Việt Nam.

Chương 9 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 111

Mục tiêu được đặt ra là làm sao phân bố công suất trong lưới điện một cách tối

9.1 Kết luận ............................................................................................................... 111

ưu nhất, kiểm soát được khả năng ngắn mạch sự cố gây mất điện cũng như tổn thất
của lưới điện nói chung và hệ thống điện nói riêng, để có biện pháp khắc phục và sửa

9.2 Kiến nghị ............................................................................................................. 114

chữa, từ đó nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu cho khách hàng, đồng thời phục vụ

9.3 Hướng phát triển .................................................................................................. 115

khách hàng sử dụng điện ngày càng tốt hơn. Đó chính là mục tiêu chính của lãnh đạo
và toàn thể nhân viên của ngành điện Việt Nam nói chung và TP Hồ Chí Minh nói

Tài liệu tham khảo ......................................................................................................... 116

riêng. Muốn vậy ta phải tìm ra phương án quản lý lưới điện, thiết bị điện và hệ thống
điện một cách hiệu quả.
Với tốc độ phát triển chóng mặt của ngành công nghệ thông tin thì việc áp dụng
những thành tựu của ngành khoa học này vào các lĩnh vực khác nhau, trong đó có
ngành điện đang rất được quan tâm. Công nghệ thông tin trong những năm cuối của
thế kỷ 20 đã đạt nền móng cho sự ra đời và phát triển nhanh chóng của hệthống thông
tin địa lý( GIS – Geographic Information System) và việc áp dụng hệ thống này trong
các ngành mang tính hạ tầng( cấp thoát nước, năng lượng điện…) đã có tác dụng to
lớn trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ được cung cấp cho xã hội. Mặt khác sự
xâm nhập của các kỹ thuật mới này trong ngành điện đã làm thay đổi khá sâu sắc việc
quản lý cũng như phân tích hệ thống điện. Trong xu thế hiện đại hóa việc quản lý lưới
điện ở các cấp độ khác nhau, từ sản xuất, truyền tải đến phân phối, ngành điện Việt
Nam đang triển khai ứng dụng những kỹ thuật tiên tiến này trong việc xây dựng các
chương trình ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau. Đồng hành với tốc độ phát triển

và hiện đại hóa của ngành điện, lưới điện trên nền thống nhất về dữ liệu GIS đối với


2

3

địa bàn trở nên thời sự, cấp bách và yêu cầu có những phương pháp tiếp cận mới có

doanh cập nhật hay Phòng kinh doanh chưa kịp cập nhật hay cập nhật không

thể cung cấp kết quả nhanh chóng, chính xác cũng như khả năng quản lý cập nhật,

chính xác, Đội Quản lý khách hàng tính toán lại mã lộ ra… dẫn đến tổn thất hiệu

chi tiết và hướng tới tức thời theo thời gian thực.
1.2. Tính cần thiết của đề tài
Hiện nay, trên thị trường có khá nhiều phần mềm như MapInfo, AutoCad, quản
lý mất điện v.v… cơ bản đáp ứng nhu cầu quản lý dữ liệu lưới điện, khách hàng nhưng
còn riêng rẽ, chỉ với cơ sở dữ liệu nhỏ,mỗi phần mềm chỉ có chức năng nhiệm vụ
riêng. Vd: Mapinfo chuyên về biên tập dữ liệu thuộc tính của lưới điện, quản lý mất
điện quản lý thông tin khách hàng…
Tất cả những phần mềm trên sử dụng theo mô hình datafile phục vụ quản lý dữ
liệu, thông tin khách hàng… chưa sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để quản lý dữ
liệu không gian.
Về kiến trúc hệ thống, đa số các phần mềm trên được xây dựng trên hệ thống 1
người dùng, chưa xây dựng được mô hình client- sever( mô hình đa người dùng).
Vì vậy, khi chưa có GIS việc quản lý lưới điện còn tương đối khó khăn, thông tin
cập nhật dữ liệu chỉ tập trung ở một phòng, đội, không có tính liên kết, dữ liệu phải
kiểm tra offlline nên không đảm bảo tính chính xác cao…

suất khu vực, sót bộ… làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến công tác tính toán độ tin
cậy của lưới điện… dẫn đến doanh thu của đơn vị giảm, không quản lý tài sản
một cách kịp thời...vì các phần mềm trên như Mapinfo, AutoCad… không hỗ trợ
đa người dùng, hay việc cắt lưới là nhiệm vụ của Đội nên chính Đội cập nhật biến
động thì xác suất chính xác sẽ tăng lên rất nhiều.
Với việc ứng dụng hệ thống ArcGis vào công tác quản lý lưới điện, chúng ta sẽ
bảo đảm rằng tất cả mọi người đều có thể xem, biên tập, chỉnh sửa( nếu được phân
quyền edit) dữ liệu(vì GIS có thể kết nối hệ quản trị Oracle, cho phép xây dựng mô
hình đa người dùng), đảm dữ liệu mới nhất luôn được thể hiện, thống nhất trong toàn
công ty và sẽ có cái nhìn khác về việc quản lý lưới điện trong bối cảnh hiện nay.
Ở đề tài này, chúng ta sẽ sử dụng phần mềm ArcGis 10.1 của hãng ERIS kết hợp
với hệ quản trị Oracle 11gR2 để quản lý và xây dựng hệ thống bản đồ và sơ đồ đơn
tuyến, quản lý vật tư thiết bị cũng như quản lý phạm vi ảnh hưởng của các thiết bị
đóng cắt. Đặc biệt mô hình này hỗ trợ rất tốt cho người lãnh đạo đứng ở cấp độ quản
lý, người công nhân ở cấp độ vận hành, sữa chữa lưới điện, hỗ trợ khách hàng kiểm
tra nguyên nhân mất điện một cách chính xác và nhanh nhất.
Cho phép có một cái nhìn tổng quan về lưới điện trên thực địa cũng như trên sơ

Ví dụ thực tế tại Công ty
Phòng Kinh doanh cập nhật khách hàng để theo dõi hiệu suất khu vực dựa
vào tình trạng lưới điện hiện tại của đơn vị. Đội Quản lý lưới điện cập nhật biến
động lưới, Đội Quản lý khách hàng cập nhật mã lộ ra vào chương trình CMIS

đồ để cho phép chúng ta có một quyết định chính xác.
1.3. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài nhằm xây dựng một cơ sở dữ liệu trên nền tảng AM/FM/GIS
để quản lý hệ thống lưới điện trung thế quận Tân Phú bằng phần mềm ArcGis 10.1,

2.0…

Vì một lý do nào đó( khách quan, chủ quan của con người), khi có xảy
ra biến động lưới mà đội Quản lý lưới điện không kịp chuyển lên để Phòng kinh

xây dựng hệ thống sơ đồ đơn tuyến có khả năng phân tích dòng chảy network, tạo
mối liên kết các thiết bị trên lưới, và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle 11gR2 phục vụ
ưu tiên cho công tác quản lý, tăng năng suất lao động.


4

Với sự hỗ trợ của hệ quản trị cơ sở dữ liệu, những người khai thác ứng dụng có
thể sử dụng bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào như: Visual Basic, Visua Basic.Net, Visual
C hoặc sử dụng công cụ lập trình chuyên dụng của ArcGis như ArcGis Engine, Arc
Object… để phát triển ứng dụng mà không phải lệ thuộc vào ngôn ngữ Map Basic
như sử dụng phần mềm MapInfo.
1.4. Nội dung nghiên cứu
Thu thập, phân tích, tổng hợp hiện trạng khu vực lưới điện khu vực Tân
Phú.
Nghiên cứu phần mềm ArcGis 10.1 và hệ cơ sở quản trị dữ liệu Oracle
11gR2
Xây dựng hệ thống sơ đồ nguyên lý demo cho các tuyến dây bằng
Extension Shematic của ArcGis 10.1.
Triển khai hệ thống trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle theo mô hình
Client- Sever.
Xây dựng ứng dụng hỗ trợ việc quản lý tầm ảnh hưởng và quản lý các
thiết bị đóng cắt trên lưới điện.
Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của lưới điện.
Nghiên cứu các phần mềm có thể đọc cơ sở dữ liệu của ArcGIS để
thuận tiện việc thu thập dữ liệu tại đơn vị.
1.5. Phạm vi nghiên cứu

Đề tài chủ yếu tập trung nghiên cứu xây dựng hệ thống bản đồ và sơ đồ đơn
tuyến lưới điện của quận Tân Phú theo mô hình Client-Server đa người dùng trên cơ
sở sử dụng ArcGis 10.1, Geodatabase và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle 11g2, phần

5

mềm có thể đọc cơ sở dữ liệu của ArcGIS để thuận tiện trong việc thu thập dữ liệu
tại đơn vị.
Phạm vi thời gian: đề tài được thực hiện trong sáu tháng.
1.6. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Kết quả nghiên cứu này cho ta một phương pháp quản lý hệ thống lưới điện mới
trên nền tảng một phần mềm mới cực mạnh và linh động kết hợp với hệ quản trị cơ
sở dữ liệu là mô hình mà các nước phát triển đã ứng dụng và đạt hiện quả cao.
Ở mô hình này có sự độc lập giữa phần mềm GIS và ngôn ngữ lập trình nên sẽ
linh hoạt hơn cho việc phát triển ứng dụng.
1.7. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đề tài nêu lên một phương pháp quản lý và vận hành lưới điện, quản lý khách
hàng tại đơn vị một cách trực quan sinh động. Khi cần thiết ta có thể chuyển đổi giữa
hệ thống bản đồ và sơ đồ đơn tuyến cho phù hợp với nhu cầu quản lý.
Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng sơ đồ địa dư và sơ đồ đơn tuyến trên một
nền cơ sở dữ liệu chuẩn và hệ thống là một hệ thống khả mở, nghĩa là khi nhu cầu
phát sinh ta có thể phát triển thêm ứng dụng bằng cách viết thêm những module bằng
một ngôn ngữ lập trình bất kỳ. Ví dụ như: quản lý thiết bị( máy biến thế, thiết bị đóng
cắt, trụ trung thế…), phạm vi ảnh hưởng của các thiết bị đóng cắt… làm tiền đề cho
việc phát triển lưới điện thông minh( Smart GIS) sau này


6

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

2.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý

7

2.1.1.1 Dữ liệu không gian
Là dữ liệu thể hiện vị trí của các đối tượng địa lý trên bề mặt
đất theo hệ tọa độ tham chiếu thống nhất. Để thể hiện các đối tượng địa

Những kế hoạch, chính sách và chiến lược phát triển kinh tế- xã hội của thành
phố khi được thiết lập và thực thi có đem lại hiệu quả hay không phụ thuộc rất lớn

lý trong không gian, hai mô hình dữ liệu thường được sử dụng:

vào thông tin sẵn có( đầy đủ, chính xác và cập nhật). Vì hầu hết các vấn đề đặt ra đều

+ Mô hình dữ liệu vector: thể hiện các đối tượng trong không

đòi hòi lãnh đạo, các nhà quy hoạch, quản lý… phải có nhiều thông tin liên quan đến

gian bởi điểm, đường và vùng (như thường được thể hiện trên

kinh tế, xã hội, địa lý, môi trường, tài nguyên thiên nhiên… Trở ngại chính trong việc

bản đồ và vị trí của đối tượng có giá trị duy nhất).

quản lý đô thị hiệu quả là thông tin được thu thập vừa thiếu vừa không đáng tin cậy
(có khi trùng lắp), dữ liệu không gian( bản đồ) không thống nhất theo hệ thống tham
chiếu không gian và không được cập nhật…
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng từ 75% đến 90% thông tin gắn kết với vị trí

+ Mô hình dữ liệu raster: thường sử dụng thể hiện dữ liệu không
gian dưới dạng ảnh. Dạng đơn giản nhất của mô hình raster gồm
những ô vuông đều đặn và được xác định bằng tọa độ là chỉ số
hàng và chỉ số cột.

không gian được sử dụng mỗi ngày bởi hầu hết các cơ quan. Nếu các thông tin này
đảm bảo đầy đủ, chính xác và được cập nhật thường xuyên sẽ cho phép tiết kiệm đáng
kể kinh phí và thời gian để thành lập và thực thi các kế hoạch, chính sách và chiến
lược phát triển kinh tế.
2.1.1. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý
Công nghệ thông tin ra đời đặt nền móng cho sự phát triển nhanh chóng của
hệ thống thông tin địa lý( geographic informatiom system) và việc áp dụng hệ thống
này đã có kết quả to lớn trong việc nâng cao chất lượng dịch vụ xã hội.
Thông tin địa lý bao gồm tất cả các thông tin và dữ liệu được khái quát để thể
hiện thế giới thực và các hiện tượng đang diễn ra trong thế giới xung quanh ta. Thông
tin địa lý có thể được thể hiện bởi ba thành phần cơ bản: dữ liệu không gian, dữ liệu
thuộc tính và thời gian.

Hình 2.1: Mô hình Raster, Vector so với thế giới thực
2.1.1.2. Dữ liệu thuộc tính
Thể hiện tính chất của đối tượng địa lý trên bề mặt đất( chiều
cao của cây rừng, dân số thành phố, bề rộng con đường…). Đối tượng


8

9

địa lý có thể có nhiều thuộc tính phụ thuộc vào mức độ quan trọng của
đối tượng. Dữ liệu thuộc tính nhằm để mô tả, thể hiện số lượng và chất

lượng của một đối tượng nào đó trong không gian đã được xác định, rất
hữu ích cho việc phân tích chuyên môn.

Hình 2.3 : Vị trí của một đối tượng trên mặt đất
2.1.2. Nguồn cung cấp thông tin địa lý
Hình 2.2 : Dữ liệu thuộc tính của đối tượng địa lý

Thông tin địa lý đã được con người thu thập và tích lũy trong quá trình
phát triển xã hội loài người thông qua hoạt động khảo sát, đo đạc và thành lập

2.1.1.3 Thời gian
Thông tin địa lý có thể thay đổi theo thời gian( con đường mới

bản đồ. Nhiều lý thuyết tính toán và phương pháp thực hiện đã được hoàn
chỉnh nhằm thu thập, quản lý, phân tích và hiển thị thông tin địa lý.

không được tìm thấy trên bản đồ đã được vẽ cách đây vài năm khi nó

Nguồn cung cấp thông tin địa lý chủyếu từ công tác trắc địa - bản đồ,

được xây dựng), thời gian là yếu tố quan trọng nhằm giải quyết các vấn

không ảnh, điều tra, thống kê. Trong những năm gần đây, công nghệ viễn thám,

đề như theo dõi sự thay đổi hay biến động của dữ liệu thuộc tính và

định vị toàn cầu( GPS) đã góp phần đáng kể trong việc cung cấp thông tin địa

không gian( ví dụ: chuyển đổi mục đích sử dụng đất từ nông nghiệp

lý. Với sự phát triển nhanh và đa dạng của thông tin địa lý đã ảnh hưởng tích

sang công nghiệp trong khoảng thời gian nào đó, theo dõi sự sạt lở bờ

cực đến việc xây dựng hệ thống lưu trữ, quản lý, truy cập, xử lý phân tích và

sông, giám sát sự tăng trưởng của cây lúa,…).

cung cấp nhanh những thông tin cần thiết.

Tóm lại, thông tin địa lý bao gồm: dữ liệu không gian nhằm trả

2.1.3. Quy trình xử lý thông tin địa lý

lời câu hỏi đối tượng ở đâu, dữ liệu thuộc tính nhằm thể hiện tính chất
của đối tượng và thời gian nhằm trảlời câu hỏi đối tượng tồn tại khi nào.

Thông tin địa lý được thu thập từ thế giới thực qua các phương pháp và

Biết được thời gian của thông tin địa lý, chúng ta mới có thể sử dụng

công nghệ khác nhau, sau khi xử lý sẽ tạo ra dữ liệu hữu ích, được lưu trữ hoặc

thông tin một cách chính xác.

phân tích thích hợp theo yêu cầu để cung cấp cho con người nhằm xây dựng
các kế hoạch, chính sách và chiến lược phát triển kinh tế xã hội… Khi các dự


10

11

án được triển khai sẽ làm thay đổi môi trường sống chung quanh và tạo ra

+ Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống sử dụng cơ sở dữ liệu để trả

thông tin mới, các thông tin này cần phải được cập nhật thường xuyên để đảm

lời các câu hỏi về bản chất địa lý của các thực thể địa lý( Goodchild, 1985;

bảo dữ liệu được đầy đủ và chính xác. Nhìn chung, quy trình xử lý thông tin

Peuquuet, 1985).

có thể tóm tắt như sau:

Hình 2.4 : Tóm tắt quy trình xử lý thông tin
2.2. Hệ thống thông tin địa lý
2.2.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý
Do được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực nên có nhiều định
nghĩa về GIS khác nhau tùy thuộc vào lĩnh vực mà nó được ứng dụng:
Một số định nghĩa về GIS [1]
1. Xuất phát từ ứng dụng:
+ GIS là một hộp công cụ mạnh dùng để lưu trữ và truy vấn tùy ý, biến
đổi và hiển thị không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc biệt
(Burough 1986).

Hình 2.5 : Một số định nghĩa về GIS
2. Xuất phát từ chức năng

+ Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống chứa hàng loạt chức
năng phức tạp dựa vào khả năng của máy tính và các toán tử xử lý thông
tin không gian( Tomlinson and Boy, 1981; Dangemomd, 1983).
+ Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống tự động thu thập, lưu
trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian( Clarke, 1995).


12

13

+ Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ

rộng lớn của các hãng công cộng và tư nhân cho việc giảng giải sự kiện,

liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu

dự đoán hậu quả và vạch ra chiến lược.

không gian( NCGIA = National Center for Geographic Information and
Analysis, 1988).
3. Xuất phát từ quan điểm hệ thống thông tin
+ GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với dữ
liệu có tham chiếu tọa độ địa lý. Nói cách khác, GIS là hệ thống gồm
hệ cơ sở dữ liệu với những dữ liệu có tham chiếu không gian và một
tập những thuật toán để làm việc trên những dữ liệu đó( Star and Estes,
1990).
+ Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm
một số phụ hệ( subsystems) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý
thành những thông tin có ích( Calkins and Tomlinson, 1977; Marble,

1984).
+ GIS là một hệ thống thông tin đặc biệt với cơ sở dữ liệu gồm
những đối tượng, những hoạt động hay những sự kiện phân bố trong
không gian được biểu diễn như những điểm, đường, vùng trong hệ

*Tóm lại, hệ thống thông tin địa lý( GIS = Geographic Information System) là

thống máy tính. Hệ thống thông tin địa lý xử lý, truy vấn dữ liệu theo

hệ thống quản lý thông tin không gian được phát triển dựa trên công nghệ máy tính

điểm, đường, vùng phục vụ cho những hỏi đáp và phân tích đặc biệt

nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị các thông tin

(Dueker, 1979).

không gian.

+ Hệ thống thông tin địa lý( GIS) là công cụ bản đồ phân tích

2.2.2 Các thành phần hệ thống GIS

những gì hiện có và đang xảy ra trên trái đất. Kỹ thuật GIS hợp thành

Thành phần hoàn chỉnh của GIS[2] được công nhận bới FIG( Federation

cơ sở dữ liệu chung hoạt động như những truy vấn và phân tích thống

International of Surveyors) là một hệ thống bao gồm: phần cứng( Hardware),

kê với sự hình dung là duy nhất và lợi ích phân tích địa lý được đưa ra

phần mềm( Software), dữ liệu( Data) và người sử dụng( User). Với sự phát

từ những bản đồ. Những khả năng này sẽ phân biệt được GIS từ những

triển nhanh của công nghệ thông tin đã ảnh hưởng tích cực đến việc giảm giá

hệ thống thông tin khác và làm cho chúng có một giá trị tới một tầm

thành và tăng tốc độ xử lý của phần cứng, hoàn thiện chức năng quản lý và


14

15

phân tích dữ liệu của phần mềm, đồng thời cũng làm cho vòng đời của chúng
ngắn hơn so với dữ liệu nếu được cập nhật. Hình bên dưới cho thấy dữ liệu là
thành phần quan trọng nhất quyết định việc ứng dụng GIS có hiệu quả hay
không và nó chiếm đến 80% chi phí đầu tư GIS.

Hình 2.7 : Mô hình GIS
2.2.2.1. Phần cứng (hardware)
• Hệ thống máy tính( Server, workstation)
Hình 2.6 : Các thành phần cơ bản của GIS
Ngoài bốn thành phần cơ bản trên, để quản lý toàn bộ cơ sở dữ liệu của
một thành phố hay một quốc gia, đồng thời tạo thuận lợi cho việc chia sẻ và
kết nối thông tin rất đa dạng về nhu cầu có liên quan trực tiếp cũng nhu gián

tiếp với nhiều cơ quan ban ngành… quy trình và cách tổ chức hệ thống GIS
được xem là thành phần thứ năm góp phần giữ vai trò quan trọng trong việc
phát triển ứng dụng GIS.

• Hệ thống mạng( Lan, Wan, Internet)
• Các thiết bị ngoại vi( GPSs, survey devices, scanners, printers,
plotters, …)


16

17

2.2.2.3. Dữ liệu( data)
Cơ sở dữ liệu địa lý có thể chia thành hai nhóm tách biệt: nhóm
thông tin hình học và thông tin thuộc tính.

2.2.2.2. Phần mềm( softwear)
Các thành phần của phần mềm nói chung gồm 5 nhóm với các
chức năng cơ bản sau:
• Nhóm chức năng nhập và hiệu chỉnh dữ liệu.
• Bảo quản và quản lý cơ sở dữ liệu.

Hình 2.8 : Các thành phần cơ bản của một cơ sở dữ liệu địa lý

• In ấn và trình bày các dữ liệu.

2.2.2.4. Người sử dụng( user)

• Chuyển đổi dữ liệu( bảo quản, sử dụng và phân tích).

• Giao tiếp với người sử dụng.

Con người là yếu tố quyết định sự thành công trong tiến trình
kiến tạo hệ thống và sự hữu hiệu của hệ thống trong tiến trình khai thác
vận hành.
Từ tiến trình vận hành và khai thác hệ thống, hai nhóm người đã
hình thành: người dùng trong hệ thống( internal user) và người dùng
ngoài hệ thống( external user).


18

19

Người dùng trong hệ thống là một thành phần của hệ thống, đó
là những người làm việc trực tiếp với hệ thống thiết bị phần cứng, phần
mềm và cơ sở dữ liệu.
Người dùng ngoài hệ thống không phải là thành phần của hệ
thống. Nhóm người này sử dụng những kết quả phân tích của hệ thống
để ra quyết định.

Hình 2.9 : Sơ đồ phân bố nhân lực trong GIS
+ Nhóm một có số lượng người tham gia ít nhất và nhóm ba có
số lượng người tham gia nhiều nhất.
+Nhóm quản trị hệ thống là những người tiếp nhận và phân tích
các yêu cầu, bài toán của những người dùng ngoài hệ thống và xây dựng
thành các giải thuật cho nhóm hai thực hiện.
Nhóm chuyên viên GIS có chức năng thực hiện, phát triển các
giải thuật thành các ứng dụng trên cơ sở dữ liệu GIS.
Hệ thống càng hữu hiệu khi số người dùng ngoài hệ thống càng nhiều

hoặc người dùng ngoài hệ thống đặt ra nhiều bài toán yêu cầu hệ thống phải
xử lý.

Nhóm kỹ thuật viên GIS là những người làm việc, thao tác trực
tiếp trên các thiết bị phần cứng, phần mềm để thu thập, nhập dữ liệu,
lưu dữ liệu, hiển thị dữ liệu và thực hiện các tác nghiệp thường xuyên.

Người dùng trong hệ thống được chia thành ba nhóm chính: nhóm một

2.2.2.5 Chính sách và quản lý

là quản trị hệ thống, nhóm hai là chuyên viên kỹ thuật GIS và nhóm ba là kỹ
thuật viên GIS.
Nhân lực trong hệ thống được phân bố theo sơ đồ hình tháp.

Đây là hợp phần rất quan trọng đảm bảo khả năng hoạt động của
hệ thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công
nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý,
bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS
một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin.


20

Hình 2.10 : Mô hình điều khiển GIS
2.2.3. Các chức năng của hệ thống thông tin địa lý

21

Hình 2.11 : Thu thập dữ liệu cho GIS

2.2.3.2. Lưu trữ dữ liệu( Data storing)

Hệ thống GIS gồm có bốn chức năng chính[2]: thu thập; tổ chức và lưu
trữ dữ liệu; truy vấn, phân tích dữ liệu không gian địa lý và hiển thị dữ liệu.
2.2.3.1 Thu thập dữ liệu( Gis Data Acquisition)
Trong giai đoạn đầu, dữ liệu GIS chủ yếu được khởi tạo từ nguồn
bản đồ giấy và các bảng biểu, số liệu ghi nhận trên giấy thông qua các
công đoạn số hóa bản đồ và nhập liệu.
Tuy nhiên, thế mạnh của GIS nằm ở khả năng tích hợp GPS
(Global Positioning System) và RS( Remote Sensing).
Ngoài ra, GIS cũng sử dụng một số công nghệ thu thập dữ liệu
khác như hệ thống thu thập dữ liệu tự động SCADA( Supervisory
Control And Data Acquisition)…

Dữ liệu địa lý thể hiện thế giới thực được quản lý trong GIS theo
các mô hình dữ liệu nhất định. Dữ liệu thuôc tính thường được quản lý
dưới dạng mô hình quan hệ, trong khi dữ liệu không gian được quản lý
dưới dạng mô hình dữ liệu vector và raster.
Tiến trình phát triển lưu trữ dữ liệu:
GeoDatafile: dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính độc
lập nhau, được tạo liên kết khi ứng ụng và được tổ chức
dưới dạng các tập tin, thư mục.


22

GeoDatabase: dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính
được tạo ràng buộc, liên kết và được tổ chức thành một
khối thống nhất.
Mô hình thuộc tính:

Mô hình một người dùng.
Mô hình nhiều người dùng.

23

2.2.4 Ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý
2.2.4.1 Những ngành có liên quan đến GIS
GIS là sự hội tụ các lĩnh vực công nghệ và các ngành truyền
thống. GIS được coi là công nghệ xúc tác vì tiềm năng to lớn của nó
đối với phạm vi các ngành có liên quan đến dữ liệu không gian.
GIS hợp nhất các số liệu mang tính chuyên ngành lại bằng cách
tổng hợp mô hình hóa và phân tích.

Mô hình nhiều người dùng trên mạng internet.
-

Địa lý học

-

Bản đồ học

-

Viễn thám học

-

Hàng trắc

-

Đo đạc

-

Trắc đị

-

Thống kê học

-

Khoa học máy tính

-

Trí tuệ nhân tạo

-

Toán học

-

Xây dựng

2.2.3.3. Truy vấn và phân tích dữ liệu
Phân tích dữ liệu trong GIS được chia làm hai loại sau:

Phân tích trên dữ liệu thuộc tính: các phân tích này liên quan đến
các phân tích thống kê, các truy vấn được thực hiện trên dữ liệu
không gian.
Phân tích trên dữ liệu không gian: các phân tích này liên quan
đến các phép toán chỉ có thể thực hiện được trên các vị trí, các
đối tượng trên bản đồ.
2.2.3.4. Hiển thị dữ liệu
Hiển thị các thông tin địa lý sau các quá trình truy vấn, phân tích,
cập nhật dữ liệu là một chức năng quan trọng và là một thế mạnh của
GIS.
Trong GIS, thông tin địa lý có thể biên tập tùy ý theo người sử
dụng. Tuy nhiên, trong quá trình biên tập các ký tự, các biểu mẫu phải

2.2.4.2 Các ứng dụng thực tế

gần gũi, dễ hiểu với con người và tuân theo các chuẩn quy định.
+ Quản lý hệ thống đường phố


24

Tìm kiếm địa chỉ, xác định vị trí.
Đường giao thông và sơ đồ.

25

2.2.5.1 Những lợi ích về vận hành hệ thống điện
Thiết lập một cơ sở dữ liệu đáng tin cậy về vị trí các phần tử
lưới điện đến điện kế khách hàng.

Phân tích vị trí, chọn khu vực xây dựng.
Cung cấp bản đồ số của tất cả các tuyến đường, phố trong
Phát triển các kế hoạch dự phòng.
+ Quản lý tài nguyên thiên nhiên
Quản lý gió và thủy hệ, các nguồn nhân tạo, bình đồ lũ, vùng
ngập úng, đất ngập úng, rừng, vùng tự nhiên.
Phân tích xu hướng môi trường.
Phân tích cảnh quan.
Mô hình hóa nước ngầm và nguồn ô nhiễm.
Phân tích phân bố dân cư, quy hoạch tuyến di dân.
+ Quản lý hệ thống nước điện ga
+ Quản lý quy hoạch
Phân vùng quy hoạch sử dụng đất.

quận Tân Phú
Cung cấp tình trạng lưới điện gần với thời gian thực về các
sự cố bất ngờ, các công tác xây dựng và bảo trì.
Thể hiện thông tin các thiết bị điện liên quan.
Quản lý hành lang an toàn lưới điện.
Tính toán tổn thất điện năng.
Tính toán độ tin cậy của hệ thống điện.
Quản lý khách hàng sử dụng điện.
2.2.5.2 Ý nghĩa
Tính toán đầy đủ các thông số vận hành trong từng thời điểm
cụ thể, đối chiếu với số liệu thực tế để vận hành lưới điện
trong chế độ vận hành linh hoạt, an toàn với tổn thất là thấp

Các hiện trạng xu thế môi trường.
Quản lý chát lượng nước
+ Quản lý thiết bị, tài sản

2.2.5 Khả năng ứng dụng GIS vào ngành điện

nhất.
Phân tích hệ thống một cách nghiêm ngặt hơn nhằm xác định
tăng phụ tải như thế nào và ở đâu trước khi củng cố hệ thống.
Vận hành tốt các tụ bù cố định và ứng động. Bố trí lắp đặt
đúng vị trí, dung lượng và loại tụ bù tại các thời điểm trên

Hệ thống GIS sẽ giúp giải quyết nhiệm vụ khó khăn về nhu cầu cung
cấp điện ngày càng tăng của Tân Phú nói riêng và TPHCM nói chung:

lưới phù hợp theo từng giai đoạn và từng chế độ vận hành.


26

27

Theo dõi cập nhật chính xác các thông số và các thao tác

công tác quy hoạch vĩ mô

trong từng mốc thời gian, thường xuyên kiểm tra tính pháp

và tối ưu hóa thiết kế các

lý của cấu trúc lưới, khắc phục ngay những điểm yếu có nguy

công việc riêng biệt.

cơ gây ra tổn thất cải tiến báo cáo công tác quản lý kỹ thuật.

+Theo dõi tài sản lưới điện

Phân tích kinh tế - kỹ thuật mạng lưới điện hiện hữu nhằm

từ khi lắp đặt đến lúc thay

đánh giá các chỉ tiêu và đề ra giải pháp cải tạo, phát triển

thế.

trong từng bước theo hướng hiện đại hóa, an toàn, cung cấp
điện với chất lượng cao và đặc biệt là giảm tổn thất.

3

Đảm bảo đồng dạng hóa công nghệ thông tin +Thiết kế hệ thống GIS
(IT).

theo kiểu phát triển tập

Tiết kiệm lao động bằng cách loại trừ việc ghi vào các số liệu

trung sẽ tạo ra một mẫu

thừa, truy cập dữ liệu nhanh chóng và giảm thiểu thời gian

nền chung giúp nhân viên

cho công nhân tìm và xác định nguyên nhân.

công ty sử dụng.

2.2.6 Giải pháp của hệ thống GIS trong công tác quản lý, vận hành

4

Đẩy mạnh việc sản xuất kinh doanh của đơn vị . +Hệ thống GIS theo dõi
việc sử dụng thiết bị trên
toàn bộ vòng vận hành, là

TT Mục tiêu cần đạt

1

Giải pháp của hệ thống

nguồn nguyên liệu tiêp tục

GIS

các quy trình sản xuất.

Vận hành hiệu quả hệ thống thiết bị điện đang + Là nơi duy nhất lưu trữ
ngày càng phát triển, mở rộng thêm, phục vụ báo cáo toàn bộ thông tin
khách hang.

thiết bị tài sản trên lưới
điện.

+ Cung cấp nô hình đại lý
hệ thống mà các đơn vị
chức năng có thể theo dõi

2

Phát triển mở rộng lưới điện để phục vụ khách + Cung cấp các công cụ
hàng và cung cấp thêm phụ tải mỗi năm.

phân tích hệ thống cho các

5

Sử dụng đúng nhân công và quy mô tối ưu nguồn +GIS sẽ thay đổi công việc
nhân lực.

nhàm chán lặp lại và sẽ tiết
kiệm nhân công đáng kể.


28

Chương 3: CƠ SỞ ĐỊNH VỊ GPS
3.1. Khái quát về GPS
GPS [3] có tên đầy đủ tiếng Anh là: NAVigation System with Time And Ranging
Global Positioning System. Đây là một hệ thống radio hàng hải dựa vào các vệ tinh
để cung cấp thông tin về vị trí 3 chiều và thời gian chính xác.
GPS là kết quả phối hợp của hai đề án độc lập đã bắt đầu vào đầu những năm
1960: chương trình TIMATION của Hải quân Mỹ và đề án 621B của Không lực Mỹ.
Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng vào quỹ đạo vào năm 1973.

GPS (Global Positioning System) - Hệ thống định vị toàn cầu - là hệ thống xác
định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo. Trong cùng một thời điểm, ở một
vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh( tối thiểu) thì sẽ tính

29

3.1.1. Bộ phận không gian
Theo thiết kế ban đầu:
Vệ tinh GPS ở các quỹ đạo gần tròn.
Góc nghiêng 55 độ.
6 mặt phẳng quỹ đạo.
4 vệ tinh trên mỗi mặt phẳng quỹ đạo.
Độ cao 20200 km.
21 vệ tinh hoạt động và 3 vệ tinh dự trữ.
Hiện nay số lượng vệ tinh tăng dần lên 32 cái( 2009).

được toạ độ của vị trí đó.
3.1.2. Bộ phận trạm điều khiển
GPS được thiết kế và quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, nhưng chính phủ
Hoa Kỳ cho phép mọi người sử dụng nó miễn phí, bất kể quốc tịch từ năm 1980, GPS
hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên Trái Đất, 24 giờ một ngày.

Để có thể theo dõi, quan trắc các vệ tinh GPS và truyền dữ liệu này về
trạm điều khiển chính( Master Control Stration - MCS), hệ thống các trạm
GPS được thiết kế và lắp đặt tại các vị trí khắp nơi trên thế giới. Đầu tiên,
Không lực Mỹ đã đặt 5 trạm quan trắc tại Colorado Springs( Tây Bắc Mỹ),
Hawaii( Đông Thái Bình Dương), Ascension( Nam Đại tây Dương), Diego
Garcia( giữa Ấn ĐộDương) và Kwajalein( Tây Thái Bình Dương). Các trạm
này được mang tên đầy đủ là Air-Force Tracking Station. Trong 5 trạm nói
trên thì trạm Colorado Springs là trạm điều khiển chính.

Sau khi đưa 5 trạm nói trên vào hoạt động, Cục Bản đồ và ảnh Quốc
gia Mỹ( NIMA – National Imagery and Mapping Agency) đã thiết lập bổ sung

Hình 3.1 : Mô hình các vệ tinh quay quanh trái đất

thêm 07 trạm quan trắc nữa tại Washington D.C( Đông Bắc Mỹ), Ecuador (
phía Bắc của Nam Mỹ), Argentina( phía Nam của Nam Mỹ), Anh( Tây âu),


30

31

Barain( Trung Đông Châu á), Bắc Kinh( Trung Quốc), Australia( phía Nam

này, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng. Tình

của Austrailia). Các trạm này có tên là NIMA Tracking Station.

trạng nhất định của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ
chính xác của máy thu GPS( có độ chính xác trung bình trong 15 m)

3.1.3 Bộ phận người dùng
Là các máy thu đặt trên mặt đất, bao gồm phần cứng lẫn phần mềm:
Phần cứng có nhiệm vụ thu tín hiệu vệ tinh để rút ra trị đo khoảng
cách từ máy thu đến vệ tinh và tọa độ vệ tinh ở thời điểm đo.

Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS có thể tăng độ chính xác trung
bình tới dưới 3 mét. Không cần thêm thiết bị hay mất phí để có được lợi điểm của
WAAS. Người dùng cũng có thể có độ chính xác tốt hơn với GPS Vi sai( Differential

GPS, DGPS) sửa lỗi các tín hiệu GPS để có độ chính xác trong khoảng 3 đến 5 mét.
Cục Phòng vệ Bờ biển Mỹ vận hành dịch vụ sửa lỗi này. Hệ thống bao gồm một
mạng các đài thu tín hiệu GPS và phát tín hiệu đã sửa lỗi bằng các máy phát hiệu. Để

Phần mềm có nhiệm vụ xử lý các thông tin trên để cung cấp tọa độ

thu được tín hiệu đã sửa lỗi, người dùng phải có máy thu tín hiệu vi sai bao gồm cả

của máy thu.

ăn-ten để dùng với máy thu GPS của họ.

3.1.4. Nguyên tắc hoạt động của GPS

3.1.6. Ứng dụng

Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một

Hiện nay, cùng với các ưu điểm của GPS như các vệ tinh có thể được

quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS

quan sát trên một vùng lãnh thổ rộng lớn như quốc gia hay lục địa để ứng dụng

nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người

định vị thời gian thực và vịtrí bất kỳkhông chỉtrên biển mà còn ởtrên mặt đất,

dùng. Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với

trong không gian cho đối tượng đứng yên hay chuyển động và đặc biệt là có

thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ
tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính
được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.
Máy thu GPS phải khoá được với tín hiệu của ít nhất ba quả vệ tinh để tính

thểxác định vào bất cứ thời điểm nào trong 24h/ngày, trong mọi điều kiện thời
tiết. GPS được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
Phục vụ trong các ngành giao thông: hàng hải, đường sắt, đường bộ.

ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Với bốn hay
nhiều hơn số quả vệ tinh trong tầm nhìn thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều

Giúp các tàu thuyền, xe cộ, tàu lửa có thể định vị, xác định vị trí khi

(kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS

lưu thông dễ dàng.

có thể tính các thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển,
khoảng hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn .

3.1.5 Độ chính xác của GPS
Các máy thu GPS ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh
hoạt động song song của chúng. Các máy thu 12 kênh song song( của Garmin) nhanh
chóng khoá vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì chắc chắn liên hệ

Phục vụ trong ngành hàng không dùng để điều khiển hướng bay.
Phục vụ trong lãnh vực viễn thám, GIS như xây dựng bản đồ, thu

thập các lớp dữliệu chuyên đề, giám sát các đối tượng di động, ứng
dụng định vị địa lý, ứng dụng địa động lực học, theo dõi sự chuyển
động của lớp vỏ trái đất, …


32

Trong đó, việc ứng dụng GPS trong lãnh vực Trắc Địa được xem là
bước đột phá, góp phần thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của ngành này, giúp
cải tiến phương pháp đo truyền thống như không đòi hỏi tính thông hướng giữa
các trạm đo, độ chính xác định vị cao và ngày một được cải thiện…
Bên cạnh đó còn có công nghệ đo động RTK giúp cho việc xác định vị
trí của một đối tượng được dễ dàng và chính xác như ứng dụng GPS đo động
trong công tác quản lý Taxi, tìm đường đi thông qua công nghệ bản đồ GPS
MAP …

33

Hình 3.2 : Ứng dụng của GIS trong các ngành
3.2. Tín hiệu và trị đo GPS
3.2.1. Tín hiệu
Mỗi vệ tinh GPS phát cùng một loại tín hiệu trên hai tần số của quang
phổ điện từ: L1 ở1575.42 MHz và L2 ở1227.60 MHz.[5]
Ở giải tần sóng cực ngắn này, tín hiệu truyền đi rất tập trung theo hướng
phát và do đó dễ bị khóa và phản xạ từ các vật rắn và mặt nước. Tín hiệu dễ
dàng xuyên qua các đám mây. Tín hiệu bao gồm 3 thành phần cơ bản:
Hai sóng L-Band.
Mã đo khoảng cách điều biến trên các sóng tải.

QUÂN SỰ

Thông báo hàng hải.
HÀNG
KHÔNG

GIS

3.2.2. Trị đo
Tín hiệu phát ra từ antenna GPS[5] là tín hiệu phức tạp trộn lẫn trên hai

GPS

tần số sóng tải là hai mã đo khoảng cách C/A, P và thông báo hàng hải. Nhiệm

SOURCE

vụ của máy thu là thực hiện một quá trình ngược( giải mã) với những gì đã
diễn ra ở vệ tinh( mã hóa). Tức tách ra các thành phần từ tín hiệu phức hợp và

HÀNG HẢI

GIAO THÔNG

máy thu sẽ cung cấp các trị đo khoảng cách dựa vào mã PRN và sóng tải.

KHAI THÁC
XÂY DỰNG
NÔNG
NGHIỆP

3.2.2.1 Mã giả khoảng cách
Mã giả khoảng cách là “khoảng cách” giữa vệ tinh GPS ở thời
điểm truyền tín hiệu nào đó và máy thu ở thời điểm nhận nào đó. Vì
thời gian truyền và nhận tín hiệu khác nhau, không thể đo được khoảng


34

35

cách thực tế giữa vệ tinh và máy thu. Một định nghĩa cơ bản của trị giả

3.3 Nguyên tắc định vị bằng vệ tinh

khoảng cách pseudorange observable là:
3.3.1. Công thức toán học
ρ = ρTRUE + c (∆β-∆τ)

(1.1)

ρ: là trị giả khoảng cách được tính từ phương trình thời gian ánh

Định vị GPS tuyệt đối là một kiểu định vị GPS thường được sử dụng,
chỉ dùng một máy thu GPS để quan trắc và xác định vị trí từ số liệu GPS quan
trắc được.

sáng
ρTRUE: là hiệu khoảng cách giữa vị trí của máy thu tại thời điểm

Cấu trúc tín hiệu GPS cho phép máy thu xác định trực tiếp một khoảng

nhận tín hiệu thật và vị trí của vệ tinh tại thời điểm truyền tín hiệu và

cách giả pi. Đây là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu, cộng với một số sai

cuối cùng là biases do sai số của đồng hồ.

số:
pi = c (tr-ts)

3.2.2.2. Pha song tải
Pha sóng mang của tín hiệu, không yêu cầu truyền thông tin

Trong đó:

thực, được định nghĩa như sau:
ρФ = ρTRUE + c (∆δ-∆β) + Nλ

-

c là vận tốc ánh sáng( v=3*108 m/s)

-

ts là thời gian truyền từ vệ tinh;

-

tr là thời gian nhận mã của máy thu

(1.2)

với:
ρФ = λФ

(1.3)
Mặt khác:

Số chu kỳ N không được biết và khác nhau đối với mỗi bộ máy
thu - vệ tinh. Chỉ cần kết nối giữa máy thu và vệ tinh bị phá vỡ, N giữ

ρi = |r − r | + c δr + εi

nguyên hằng số trong khi pha fractional beat thay đổi theo thời gian, vì

= (

−

) +(

−

) +(

−

)

bản chất nhập nhằng của N, có thể giải bài toán thông qua việc dùng

mã giả khoảng cách hoặc việc ước lượng. Việc mất khóa tín hiệu giữa
vệ tinh và máy thu được xem như là "cycle slip". Nếu khoá tín hiệu

Trong đó:
-

rr là vị trí của máy thu;

-

ri là vịtrí của vệt tinh thứ i;

-

(xi, yi, zi) là vị trí của vệ tinh( tính được từ dữ liệu bản lịch vệ tinh)

được thiết lập trở lại, một sự nhập nhằng mới sẽ tồn tại và buộc phải
giải bài toán theo cách tách biệt các trị nhập nhằng gốc.

trong WGS-84;