城市天然氣管網(wǎng)GPS智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)用研究

賴曙光

深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司 深圳 518000

摘要：通過分析管網(wǎng)巡查巡檢現(xiàn)狀，針對性提出本地城市天然氣管網(wǎng)GPS巡檢系統(tǒng)的需求，研究適用、靈活的系統(tǒng)架構(gòu)，在燃?xì)庋矙z基本平臺上的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計智能巡檢系統(tǒng)前端和后臺基本模塊功能，涵蓋管網(wǎng)巡查巡檢各業(yè)務(wù)內(nèi)容，有效地提升作業(yè)效率和管理水平。

關(guān)鍵詞：天然氣管網(wǎng)；GPS；巡檢系統(tǒng)

巡查和巡檢是保障天然氣管網(wǎng)這一城市重要基礎(chǔ)設(shè)施安全、穩(wěn)定的運(yùn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是管道完整性管理概念中確保管道始終處于受控狀態(tài)的前提條件。通過巡檢人員的周期性巡查，及時獲取最新巡線數(shù)據(jù)，對管線運(yùn)行狀況進(jìn)行及時監(jiān)測，為管網(wǎng)運(yùn)行控制、異常處理提供必要的數(shù)據(jù)支持與業(yè)務(wù)支持，提高管道安全、穩(wěn)定運(yùn)行系數(shù)。

梧州深燃公司是深圳燃?xì)饧瘓F(tuán)控股管理的城市管道天然氣運(yùn)營單位，在管網(wǎng)完整性管理和巡查巡檢標(biāo)準(zhǔn)上較早就開始考慮運(yùn)用現(xiàn)代化的技術(shù)工具，執(zhí)行嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，天然氣管網(wǎng)GPS巡檢系統(tǒng)的開發(fā)研究是其中重要的手段，梧州深然公司根據(jù)管網(wǎng)的運(yùn)行技術(shù)狀況也在不斷研究適合自身特點的智能巡檢系統(tǒng)。

一、管網(wǎng)巡查巡檢現(xiàn)狀

梧州深燃公司現(xiàn)有地下天然氣管網(wǎng)150公里，地上管網(wǎng)600多棟高、多層樓宇，地下管徑范圍為DN110-DN250，燃?xì)庠O(shè)施包括地下燃?xì)忾y門、出地面中壓燃?xì)忾y門、凝水器、放散閥、調(diào)壓器、工商業(yè)用戶流量表等，有中壓和低壓兩種壓力等級，市政中壓管道系統(tǒng)設(shè)計壓力0.3MPa，運(yùn)行壓力不超過0.2MPa；小區(qū)樓棟和工商業(yè)用戶調(diào)壓器后燃?xì)夤艿罏榈蛪汗?，管道運(yùn)行壓力為1500～3000Pa，地下管埋深一般為0.8～1.5米，最深處約為4～6米。

在巡查巡檢方式上，根據(jù)管道材質(zhì)、帶氣狀況、使用年限和周圍環(huán)境（人口密度、地質(zhì)、道路情況）等因素綜合考慮，并從管網(wǎng)巡查巡檢工作合理安排出發(fā)，將巡查巡檢的管網(wǎng)設(shè)施分為A、B、C、D、Z共五個等級：A級是市政地下管網(wǎng)設(shè)施，重要工商業(yè)用戶燃?xì)庠O(shè)施；B級為居民小區(qū)庭院地下管網(wǎng)設(shè)施、地上外墻立管設(shè)施、一般工商業(yè)用戶燃?xì)庠O(shè)施；C級為在建工程管網(wǎng)設(shè)施；D級是居民小區(qū)樓宇天面共用燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)施；以上A、B、C、D四個等級的管網(wǎng)設(shè)施出現(xiàn)需要增強(qiáng)巡查巡檢力度的情況時，調(diào)整為Z級。巡查內(nèi)容包括地理環(huán)境變化、周圍生態(tài)異常、第三方施工影響、管道附件完備性、燃?xì)庥脩羰褂谩⒄{(diào)壓器調(diào)壓箱和工商業(yè)用戶燃?xì)庠O(shè)施等方面。巡查周期為A級每天巡查一次，B級每二天巡查一次，C級每周（7天）巡查一次，D級每個月（30天）巡查一次，Z級每天巡查二次及以上。

二、巡查巡檢需求分析

針對梧州天然氣管網(wǎng)巡查巡檢現(xiàn)狀，總體上要求開發(fā)一套智能巡檢監(jiān)管、檢測和記錄系統(tǒng)，全面指導(dǎo)日常巡查巡檢工作的開展。這套系統(tǒng)主要應(yīng)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合智能終端設(shè)備進(jìn)行綜合開發(fā)。巡檢人員持智能終端，完成并記錄日常巡查和巡檢作業(yè)，如現(xiàn)場的事件類別信息、事件內(nèi)容、事件位置、事件現(xiàn)場圖片或視頻等信息傳送到公司監(jiān)管或調(diào)度室，后端管理人員可對巡查人員的實時位置進(jìn)行調(diào)度和指揮，遠(yuǎn)程布置巡檢任務(wù)等，以提高巡查效率。具體而言，主要達(dá)到以下要求：

1.快速體現(xiàn)天然氣管網(wǎng)設(shè)施的運(yùn)作情況，通過及時采集管網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（包括閥門狀態(tài)、調(diào)壓器壓力、管道隱患數(shù)據(jù)等），建立完整、可靠、動態(tài)更新的天然氣管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫。

2.對巡查人員進(jìn)行實時、有效的監(jiān)管，通過位置計算和系統(tǒng)檢測，發(fā)現(xiàn)巡查人員巡檢缺位、錯線、錯時和周期錯誤等情況，發(fā)出修正、提示等警告指令，督促巡查人員及時歸位巡查，有效地解決傳統(tǒng)巡查打卡、人工抽查等方式的缺陷。

3.針對管網(wǎng)設(shè)施的意外故障，設(shè)立故障事件應(yīng)對方案，提供專業(yè)解決指導(dǎo)方案和調(diào)度安排。

4.利用管網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)有效的查詢、統(tǒng)計和分析，還可以進(jìn)一步開展數(shù)據(jù)挖掘，對天然氣管網(wǎng)設(shè)施的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行評估，對未來趨勢給出預(yù)測；還能通過聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將巡查數(shù)據(jù)和分析結(jié)果傳輸?shù)狡渌芾聿块T，特別是與管道完備性管理和安全管理信息系統(tǒng)對接，為管道安全管理提供現(xiàn)狀信息和決策支持。

三、系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)目標(biāo)方面，天然氣管網(wǎng)GPS智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)該由管理平臺（后臺）和前端手持設(shè)備（PDA）以C-S結(jié)構(gòu)方式構(gòu)建。前端手持設(shè)備要內(nèi)置GPS接收機(jī)，不間斷讀取衛(wèi)星定位信息，并報告自身位置，巡檢工作人員將定位信息運(yùn)用于巡檢線路，將設(shè)備檢修記錄保存于前端手持設(shè)備數(shù)據(jù)庫，并通過GPRS或CDMA等通訊方式將數(shù)據(jù)實時上傳至調(diào)度管理室。調(diào)度管理室可以實時監(jiān)測巡檢人員所處位置及所進(jìn)行的各項工作任務(wù)，對于突發(fā)事件， 前端手持設(shè)備和管理平臺可實現(xiàn)及時雙向通訊。

根據(jù)巡查巡檢需求和系統(tǒng)目標(biāo)，系統(tǒng)架構(gòu)可分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、服務(wù)層和外部系統(tǒng)四方面。表現(xiàn)層應(yīng)用于管理平臺和巡線人員的手持設(shè)備，業(yè)務(wù)邏輯層包含監(jiān)控模塊和資源管理、巡線計劃管理、電話管理、事件管理、統(tǒng)計與分析報表等應(yīng)用功能的開發(fā)，服務(wù)層主要包括數(shù)據(jù)庫、通訊單元和應(yīng)用程序等支持模塊，在外部系統(tǒng)方面，留下管道完整性系統(tǒng)、WEBGIS系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。

圖1：GPS智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu)

四、功能實現(xiàn)

梧州天然氣管網(wǎng)GPS巡檢系統(tǒng)的功能應(yīng)充分反映梧州深燃公司管網(wǎng)巡檢現(xiàn)狀和需求，公司在燃?xì)饧瘓F(tuán)GPS巡檢基本平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，包括管理平臺（后臺）和前端手持設(shè)備2大部分，具體主要考慮以下功能的實現(xiàn)：

1.管理平臺。管理平臺對GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和巡查數(shù)據(jù)、事件和前端手持設(shè)備信息進(jìn)行全面存儲、監(jiān)控和管理，是調(diào)度人員、管理人員巡線管理的窗口。主要功能包括：

圖2：智能巡檢系統(tǒng)管理平臺

A人員信息管理：管理內(nèi)容包括添加、修改、刪除、查詢巡查人員信息，設(shè)置巡查人員權(quán)限、角色。巡查人員基本信息包括：賬號，密碼，姓名、性別、班組、巡查區(qū)域等。巡查人員動態(tài)信息包括：在線狀態(tài)、在崗狀態(tài)、關(guān)鍵位置到位情況，上下班打卡時間、坐標(biāo)、移動速度、有效巡查管網(wǎng)長度等。

B排班管理：對巡查人員進(jìn)行日常工作排班，做出排班計劃表并進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，巡查人員未按計劃到崗到線到位時，管理系統(tǒng)發(fā)出報警提醒，在管理平臺會記錄每位巡查人員的遲到記錄，供查詢統(tǒng)計。

C對GIS模塊的管理：內(nèi)置梧州坐標(biāo)系矢量數(shù)據(jù)地圖和GIS模塊。

D信息傳輸：發(fā)送信息給手持設(shè)備，下達(dá)任務(wù)指令和支持信息。

E第三方施工工地和隱患管理：后臺管理系統(tǒng)統(tǒng)一對施工和隱患信息進(jìn)行管理，形成歷史和現(xiàn)狀信息表。

F查詢統(tǒng)計及報表：可以按不同的條件查詢統(tǒng)計巡查和事件信息。

2.前端手持設(shè)備。

圖3：前端手持設(shè)備

前端手持設(shè)備支持安卓2.1以上系統(tǒng)平臺搭載使用，對手機(jī)品牌、型號、通信運(yùn)營商沒有特別要求?；竟δ馨ǎ?/p>

A基本地圖功能：可進(jìn)行地圖查詢定位、圖層設(shè)置、比例調(diào)整、距離