燃氣智能巡檢系統(tǒng)設計的探析

鄧巖

【摘 要】能源是人們賴以生存必不可少的物質(zhì)基礎，燃氣為人們的家居生活提供了極大的便利，然而燃氣管道極易爆裂的屬性也給人們帶來了一定的威脅。為了更好的保障居民的生活便利及安全，需加強對燃氣的管理工作，本文從燃氣智能巡檢系統(tǒng)的設計角度進行研究說明，以期對科學研發(fā)有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】燃氣 智能巡檢系統(tǒng) 設計

燃氣管道的巡檢工作就是要沿著燃氣的管道走向?qū)ζ涔艿馈㈤y門等設備的運行情況進行仔細的檢查與巡視，對于設備存在的缺陷和漏氣點，要進行詳細的記錄，并將其作為燃氣巡檢工作的數(shù)據(jù)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和無線通訊3G技術(shù)的不斷成熟，在市場中出現(xiàn)了GPS智能手機終端系統(tǒng)，并得到了廣泛的應用與推廣[1]。在燃氣管網(wǎng)的巡檢工作中應用可以解決巡檢工作中出現(xiàn)的一些不必要的問題。

1 燃氣智能巡檢系統(tǒng)的需求分析

燃氣公司其主要任務有：①對城市燃氣管網(wǎng)進行規(guī)劃、設計、建設；②發(fā)展燃氣用戶；③安裝燃氣器具；④為燃氣用戶提供工期及維修等相關(guān)服務；⑤對城市燃氣管網(wǎng)進行管理以保證工期穩(wěn)定、運行安全。燃氣公司需組織巡檢員對燃氣管道安全運行情況進行定時定點巡檢，以及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)及運行中所存在的問題，進而及時進行反饋、處理，避免造成較大經(jīng)濟損失，對安全生產(chǎn)與運行產(chǎn)生影響。因此，通過GIS技術(shù)手段，并與管道風險評估模型相結(jié)合，構(gòu)建燃氣智能巡檢管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)該公司的綜合管網(wǎng)建設、管理、經(jīng)營及決策的效率與水平，實現(xiàn)公司社會效益與經(jīng)濟效益的最大化。

1.1 系統(tǒng)功能分析

①移動精確定位、信息準確全面。系統(tǒng)基于燃氣巡檢管理已有GIS數(shù)據(jù)通過對移動設備GPS功能與移動GIS技術(shù)查詢功能的利用，來對巡檢管理相關(guān)工作具體位置信息進行精確定位，對巡檢員軌跡實施跟蹤，以確保其工作完整進行。

②為燃氣公司日常巡檢計劃管理與系統(tǒng)人員管理提供方便。通過工單來對日常巡檢工作進行管理，有數(shù)據(jù)中心進行工單編制與下發(fā)，巡檢員在查詢工單后便可了解到巡檢的具體任務，管理者則可對工單實施審核與抽查，唯有通過審核的工單方可繼續(xù)下發(fā)至巡檢員，實現(xiàn)了由巡檢員---數(shù)據(jù)中心---管理者三層管理模式[2]。

③實施傳輸巡檢信息，預警響應速度及時。在巡檢員與數(shù)據(jù)中心兩者之間，本系統(tǒng)使用的是無線通訊技術(shù)，從而可將巡檢員所采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實施傳輸至數(shù)據(jù)中心服務器，而數(shù)據(jù)中心又可對巡檢數(shù)據(jù)及時進行處理，比如對燃氣管道缺陷進行記錄、分類與分等級管理、對災難或緊急事故實施預警處理、對巡檢數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計備份并打印報表等。

④系統(tǒng)安全與其他輔助功能。在登錄系統(tǒng)時須進行身份驗證，用戶權(quán)限不同其訪問的信息資源也存在差異。比如，只有管理者方可操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，而巡檢員則唯有成功登陸后才可采集數(shù)據(jù)與查詢工單任務，數(shù)據(jù)中心人員則可統(tǒng)計并分析巡檢數(shù)據(jù)，但不可任意修改。

1.2 系統(tǒng)流程分析

為有效提高燃氣巡檢管理工作的成果與效率，基于GIS技術(shù)的燃氣智能巡檢系統(tǒng)就制定巡檢任務與執(zhí)行巡檢任務兩方面內(nèi)容針對性地進行詳細任務流程分析，從而有效確保數(shù)據(jù)中心工作人員、巡檢員及相關(guān)管理者均可充分明確自身職責并嚴格按照標準流程完成燃氣巡檢管理工作[3]。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

當前GIS技術(shù)在燃氣生產(chǎn)及運行管理等諸方面均已有較多應用。GIS技術(shù)具有數(shù)據(jù)管理功能強大、將屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)完美整合等優(yōu)點，其上述優(yōu)點使之成為未來數(shù)字燃氣巡檢的一項不可或缺的技術(shù)。以GIS技術(shù)為基礎的燃氣智能巡檢系統(tǒng)則是基于當前已有的燃氣GIS系統(tǒng)的基礎上，利用燃氣管道的屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)對其進行二次開發(fā)，使之能夠滿足燃氣巡檢管理工作的實時性與移動性的要求。

2 燃氣智能巡檢系統(tǒng)的設計原則

燃氣巡檢系統(tǒng)的總體設計的有效性，應該依托于巡檢系統(tǒng)的設計原則，使得燃氣巡檢系統(tǒng)具有較強的綜合服務能力。

2.1 巡檢系統(tǒng)的實用性

燃氣巡檢管理系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)線路巡檢方面能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的全覆蓋，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)功能和原理要充分考慮項目要求，同時要方面操作人員對信息的收集、數(shù)據(jù)的整理、相關(guān)材料的查詢，使得操作更為便捷、科學、安全。

2.2 巡檢系統(tǒng)的設計的準確性與安全性

智能巡檢系統(tǒng)的設計是為了改變?nèi)斯ぱ矙z過程中出現(xiàn)的不安全性和巡檢數(shù)據(jù)的不可靠性，需保證系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)的完整性、科學性、可靠性。同時，減少人工參與的危險性。

2.3 巡檢系統(tǒng)設計的科學性

由于燃氣巡檢系統(tǒng)屬于能源系統(tǒng)的設計，在系統(tǒng)設計過程中，應該嚴格遵守國家對于能源行業(yè)的相關(guān)標準，實現(xiàn)系統(tǒng)設計管道信息、設備信息、監(jiān)管信息的電子錄入，實現(xiàn)科學化、準確化、規(guī)范化的信息管理步驟。

2.4 系統(tǒng)設計要遵從發(fā)展性原則

燃氣巡檢系統(tǒng)的設計應具有較強的開放特點，實現(xiàn)巡檢系統(tǒng)的功能化設計，為系統(tǒng)后期的發(fā)展提供空間和數(shù)據(jù)平臺。與此同時，要保障系統(tǒng)設計中的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、信息編碼等的全面性和統(tǒng)籌性，方便系統(tǒng)的各方面上的深度發(fā)展。

3 燃氣智能巡檢系統(tǒng)的模塊設計

3.1 監(jiān)控端

在監(jiān)控端當中，目前智能手機的內(nèi)存和CPU并不能滿足本系統(tǒng)讀取和顯示系統(tǒng)視圖的功能，以至于直接調(diào)入海量遙感影像顯得極為不現(xiàn)實。因此，可采用瓦片切割法來進行柵格數(shù)據(jù)的讀取與顯示。而瓦片切割文件能夠按照不同的采樣率對原始柵格數(shù)據(jù)進行分層分析，進而在分層的基礎上深入切割，使得原始的整體文件能夠生成瓦片文件，進而能夠通過屏幕顯示范圍來進行調(diào)度。

3.2 移動終端

傳統(tǒng)管道巡檢模式具有較低的管理效率，通過移動GIS技術(shù)可以將巡檢系統(tǒng)分別在服務器端和移動端共同應用，智能、高效，全面提高了燃氣管道的管理。移動終端的開發(fā)以及應用使得巡檢操作更為便利，巡檢員在日常巡視工作中可直接通過移動端執(zhí)行各項人機交互的命令，同時也可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鹘K端進行統(tǒng)計分析，輕松的實現(xiàn)了燃氣管道的管理，方便實施各項巡檢任務，同時也為后期的系統(tǒng)維護提供了較大的便利，功能強大，實用性強。

3.3 系統(tǒng)服務器終端

系統(tǒng)服務器終端是巡檢管理的主要交互平臺，包含系統(tǒng)管理以及管道巡檢管理兩大功能。系統(tǒng)管理功能是系統(tǒng)管理員對用戶登錄、角色權(quán)限、系統(tǒng)培訓等進行的全面、系統(tǒng)性管理；而管道巡檢管理則是針對巡檢任務而設計的各類管理應用，包括巡檢任務的實時監(jiān)測、審核任務以及審查統(tǒng)計結(jié)果等。在進行系統(tǒng)服務終端的設計時主要依靠B/S結(jié)構(gòu)的JavaWeb技術(shù)，并采用數(shù)據(jù)模型層（Model）—視圖層（View）—控制器層（Controller）MVC的三層框架模式，該框架模式將數(shù)據(jù)顯示與業(yè)務邏輯分離開來，具有成本低、可維護性高以及適用性強等優(yōu)勢，便于操作及工程管理[4]。其系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

4 燃氣智能巡檢系統(tǒng)設計中的關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)分析

嵌入式系統(tǒng)具有多種組成部分，主要包括外圍硬件設備、嵌入式微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)等部分。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在多方面都得到了廣泛應用，手機操作系統(tǒng)便是其中一個重要領(lǐng)域。隨著信息技術(shù)的進步、手持移動互聯(lián)設備的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已滲透進社會生活的方方面面。在智能巡檢系統(tǒng)中，可通過嵌入式系統(tǒng)技術(shù)來研發(fā)手持客戶端軟件，為巡檢工作提供便利。

4.2 GPS定位技術(shù)分析

GPS定位系統(tǒng)具有高精度的導航以及定位優(yōu)勢，在海上、空中、陸地中都有著廣泛應用，具有全天候、實時性、全球性等特征，操作簡便，在智能巡檢系統(tǒng)的應用中能夠較好對巡檢員位置、燃氣隱患位置進行定位。手持移動設備中對GPS定位模塊進行設計能夠較好明確巡檢人員的位置信息，并進行實時解析，通過手持終端電子地圖進行顯示，對巡檢人員進行有效監(jiān)控。

4.3 GPRS通信技術(shù)分析

GPRS屬于一種無線通信數(shù)據(jù)處理技術(shù)，主要以GSM系統(tǒng)為基礎。一般在對GPRS系統(tǒng)進行應用時，須依照一定的規(guī)則。由于GPRS技術(shù)具有較快的傳輸速率且實時在線，使得GPRS系統(tǒng)具有較好的可拓展性、適用性、可靠性，能夠較好進行維護?？蓪PRS作為智能巡檢系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡，能夠較好確保數(shù)據(jù)的傳輸效果。

4.4 Socket通信技術(shù)分析

Socket主要分為服務器、客戶端，屬于通信方式的一種?？蛻舳酥饕獙ocket的連接請求進行傳遞，服務器在接受到連接請求后，會與客戶端建立聯(lián)系，之后完成相應的通信會話。在智能巡檢系統(tǒng)中，可通過Socket通信技術(shù)促進手持客戶端、服務器端數(shù)據(jù)的有效傳輸。

參考文獻：

[1]譚洪艷，趙宇飛，呂宏杰，等.燃氣管網(wǎng)智能巡檢系統(tǒng)在鞍山市的應用[J].煤氣與熱力，2010，30（5）：73-75.

[2]李勇，劉甲軍，葉延磊，等.燃氣智能巡檢系統(tǒng)的應用研究[C].//第四屆“測繪科學前沿技術(shù)論壇”論文集.2012：677-679.

[3]黃鵬.城市燃氣管網(wǎng)智能巡檢系統(tǒng)的應用研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月），2015，（7）：177-178.

[4]鄭豐收，李進強，陶為翔，等.燃氣智能巡檢系統(tǒng)設計研究[J].北京測繪，2015，（5）：72-75.