Schematics-CNP Entwicklung eines Smallworld Custom Products

Schematics-CNP
Entwicklung eines Smallworld Custom Products zur
Anzeige von schematischen Rohrnetzplänen
Martin Steib
Hochschule Darmstadt
Fachbereich Informatik
[email protected]
Art der Arbeit: Praxisprojekt im Rahmen des KoSI1-Studiengangs
Betreuer der Arbeit: Prof. Dr. Michael Massoth
Abstract: Der Schematics-CNP2 ist ein Erweiterungsmodul für die Anwendung
Smallworld Core Spatial Technology (CST) 4.1 und deren Fachschale Physical
Network Inventory (PNI) 4.1. Aus einem Lageplan, indem Straßen, Häuser,
Trassenpunkte und Erdtrassen dargestellt werden, sollen die auf den ersten Blick
nicht sichtbaren Rohre, welche sich in den Trassen befinden, heraus extrahiert
werden und in einem neuen vereinfachten und schematischen Plan angezeigt
werden. Dabei werden nur die Trassenpunkte und die Rohre berücksichtigt, sodass
es leicht nachzuvollziehen ist welches Rohr wo endet bzw. beginnt und mit
welchen anderen Rohren und Trassenpunkten es verbunden ist.
1 Motivation und Projekthintergrund
Das Praxisprojekt findet im Rahmen des Kooperativen Studiengangs Informatik statt und
wird bei der T-Systems International GmbH durchgeführt.
Es soll das von General Electric (GE) entwickelte Produkt Smallworld CST, sowie deren
Fachschale PNI (beides im weiteren Smallworld GIS genannt) um einen schematischen
Rohrnetzplan erweitern. Diese Software ermöglicht es geografische und topologische
Daten zu verwalten. Die Kernaufgaben hierbei sind aber auch das Bearbeiten und
Anlegen sowie das Darstellen von Daten. Die Fachschale PNI erweitert die Software in
Richtung Telekommunikation. Andere Fachschalen wären z.B. solche für Strom, Wasser
und Gas. Die Deutsche Telekom AG dokumentiert darin ihr gesamtes Kabelnetz. Auch
können neue Netze und Erweiterungen darin geplant werden. Die T-Systems erweitert
das Programm unter dem Namen MEGAPLAN auf die Anforderungen der Deutschen
Telekom AG.
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KoSI: Kooperativer Studiengang Informatik an der Hochschule Darmstadt
Schematics-CNP: Schematic Conduit Network Plan (zu Deutsch: Schematischer Rohrnetzplan)
Sowohl für Smallworld GIS als auch für MEGAPLAN besteht keine Möglichkeit Rohre
in schematischen Plänen anzuzeigen. Da sich die Rohre in Erdtrassen befinden und nur
diese im Hauptplan angezeigt werden, sind die Rohre nicht auf den ersten Blick zu
sehen. Der Schematics-CNP soll die Rohre aus diesem Plan heraus extrahieren und sie in
einem gesonderten schematischen Plan anzeigen. Dabei sollen die Rohre als
Verbindungen zwischen Knotenpunkten dargestellt werden. Knotenpunkte sind hierbei
Trassenpunkte wie Rohrenden, Hausanschlüsse oder Kabelverzweiger. Wie bei einem
U-Bahn-Plan werden nur die wichtigsten Informationen übersichtlich dargestellt.
Abbildung 1: Ein Kabelverzweiger mit Speedpipes (kleine Rohre mit Glasfaserkabel)
Ein solcher schematischer Rohrnetzplan kann den Technikern, die die Verlegung von
neuen Rohren planen und durchführen sehr bei ihrer Arbeit helfen. Durch die
übersichtliche Darstellung sind die Verbindungen schneller zu erkennen, wodurch auch
vorhandene Kapazitäten leichter gefunden, neue Objekte optimal geplant und schließlich
in der Bauausführung effizient ausgeführt werden. Durch Verbindungstabellen an den
Trassenpunkten kann man Rohre verfolgen, sowie deren Verbindungen einsehen.
Da die Glasfasertechnik immer wichtiger wird und immer weiter ausgebaut wird, ist
auch ein schematischer Rohrnetzplan von Nutzen. Glasfaser wird fast ausschließlich
rohrverlegt. Ein Beispiel hierfür ist auch die neue „Fiber to the Home“ (FTTH)-Technik,
wo Glasfaserkabel in Mikrorohren wie in Abbildung 2 bis in das Haus der Kunden
verlaufen.
Abbildung 2: Ein Mikrorohrverband – durch die
kleinen Mikrorohre, sogenannte Speedpipes werden
Glasfasern durchgeschossen
Abbildung 3: Mikrorohre werden
unter Druck in den bereits verlegten
Rohrverbänden platziert
2 Anforderungen
Der Schematics-CNP soll als voll integriertes Modul auf Smallworld GIS und
MEGAPLAN laufen. Zunächst ist ein Modul auf der Grundlage von Smallworld GIS zu
erstellen. Danach ist dieses Modul auf die fachlichen Belange von MEGAPLAN
anzupassen. Für Smallworld GIS ist der Standard der Schemaplangenerierung für Kabel
zu nutzen. Für MEGAPLAN wurde diese Engine allerdings noch nicht genutzt.
Der Nutzer wählt im Programm den Kartenausschnitt aus. Das Programm soll aus
diesem Ausschnitt die Rohre aus ihrer Erdtrasse extrahieren und in einem neuen Plan
anzeigen. Dabei sind die Rohre als Verbindungen zwischen Trassenpunkten anzuzeigen
(Abbildung 5). Es sind nur die wichtigsten Informationen, die man für ein Rohr braucht,
darzustellen. Nebensächliche Dinge wie Häuser, Straßen, Trassen oder andere Kabel
sind zu ignorieren. Da in einem Rohr auch zahlreiche Mikrorohre stecken können, ist
immer nur das äußerste Rohr eines Bündels anzuzeigen.
Jedes Rohr besitzt sowohl einen Anfangs- als auch Endpunkt. Allerdings können
Trassenpunkte auch von einem Rohr durchlaufen werden. Der Nutzer muss im
Schemaplan also erkennen können, ob Rohre in einem Punkt wirklich enden oder
weiterlaufen. Außerdem kann er an Verbindungstabellen, die an Trassenpunkten zu
erstellen sind, herauslesen, wohin ein Rohr (auch die Mikrorohre eines Rohrverbands) in
diesem Punkt abgezweigt wird bzw. mit welchem anderen Rohr es direkt verbunden ist.
Die unterschiedlichen Trassenpunkte sind mit ihren Symbolen, die sie auch in
Smallworld GIS bzw. MEGAPLAN besitzen, anzuzeigen. Sowohl die Außenrohre als
auch die kleinen Mikrorohre können unterschiedliche Farben besitzen. Zur besseren
Erkennung sind die Rohre im Schematics-CNP in ihren Farben darzustellen.
3 Umsetzung
Das Projekt wird von zwei KoSI-Studenten (Sebastian Sauer und Martin Steib) mit dem
Prinzip des evolutionären Prototypings durchgeführt. Geplant sind drei Prototypen.
Prototyp 1 wurde auf Basis von Smallworld GIS entwickelt und stellt die
Grundfunktionalitäten dar. Das Ziel war es, dass nur die Rohre und Trassenpunkte
angezeigt werden. Danach wurden neue genauere Anforderungen eingeholt, Prototyp 2
wurde ebenfalls auf Smallworld GIS entwickelt und ist ein fertiges Modul für diese
Anwendung. Prototyp 3 ist die Umsetzung auf MEGAPLAN und beinhaltet die für
MEGAPLAN fachspezifischen Anpassungen.
Das ganze Projekt wurde in der Programmiersprache Magik3 entwickelt.
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Magik ist eine objektorientierte Programmiersprache, die von GE Energy, dem Entwickler von Smallworld
GIS, für diese Anwendung bereitgestellt wurde.
Als Entwicklungsumgebung dient der GNU Emacs4, für den es eine spezielle
Smallworld-Anbindung gibt, sodass man direkt auf die geöffnete Anwendung zugreifen
kann. Außerdem wurde die Smallworldversion 4.1 von GE benutzt und stellt somit einen
kleinen Fortschritt dar, da MEGAPLAN noch die Vorgängerversion 4.0 nutzt.
Der Benutzer hat im Programm die Möglichkeit den Schemaplan aus dem aktuell
angezeigten Plan heraus zu generieren. Als zusätzliche Features kann er aber auch per
Hilfslinie nur eine bestimmte Trasse extrahieren lassen. Außerdem kann er die
Ausrichtung des Schemaplans bestimmen. So gibt es orthogonale, geo-orthogonale,
symmetrische und hierarchische Pläne, welche bestimmen wie die Trassenpunkte und
Rohre angeordnet sein sollen. Wird der Schemaplan angezeigt, so besteht die
Möglichkeit den Plan zu speichern oder auch einzelne Objekte darin zu verschieben oder
zu löschen.
Abbildung 4: Der Ausgangsplan – zu sehen
sind Häuser (graue Flächen), Hausanschlüsse
(blaue Kreise), Straßen (graue Linien) und
Trassen (blau-gestrichelte Linien)
Abbildung 5: Der fertige Schemaplan mit Rohren
(schwarze Linien), Verbindungstabellen und den
Trassenpunkten (grüne Kreise = Abzweigpunkte
und blaues A = Hausanschlüsse)
Literaturverzeichnis
De Lange, N.: Geoinformatik in Theorie und Praxis, Springer, Berlin, 2005.
Warcup, C.: Von der Landkarte zum GIS: Eine Einführung in Geografische Informationssysteme,
Points Verlag, 2005.
Dickmann, F.; Zehner, K.: Computerkartographie und GIS, Westermann, 1999.
GE Energy: Schematics: Making sense of a connected world, 2004.
GE Energy: Spatial data is more than maps – tracking the topology of complex network models,
2004.
Gabocom: speed•pipe® System, http://www.gabocom.de/files/gabocom_speedpipe_system.pdf
(19.01.2011)
A History of the London Tube Maps, http://homepage.ntlworld.com/clivebillson/tube/tube.html
(19.01.2011)
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GNU Emacs: GNU steht für ein freies Betriebssystem, der GNU Emacs ist ein Texteditor