劉甲軍

(山東正元地理信息工程有限責任公司，山東濟南250100)

一、概 述

包頭市燃氣有限公司是包頭市唯一一家管道天然氣特許經營企業(yè)，隨著公司的不斷發(fā)展壯大、天然氣管線的不斷增長及沿途輔助設施的陸續(xù)增多。為充分了解包頭市燃氣管網和管網設備的運行情況，保證燃氣管網輸配系統(tǒng)不間斷地、可靠地給用戶供氣，及時杜絕隱患，需對管網上的各種設施進行安全巡檢管理，如:對管網系統(tǒng)按照腐蝕情況，進行安全評估，指導管網運行維護，保證管網的安全運行等。因此，為適應包頭市燃氣有限公司公司的發(fā)展需要，提高完善現(xiàn)代化管理水平，建立并使用天然氣管網的移動巡檢系統(tǒng)勢在必行。

二、關鍵技術研究

1.共享調用技術

平臺采用了數(shù)據(jù)共享技術，能夠與地理信息系統(tǒng)提供的服務相融合，繼承了ArcGIS、OGC等標準服務，可在系統(tǒng)中實現(xiàn)直接調用，合理利用現(xiàn)有資源，避免了系統(tǒng)的重復建設和浪費。

2.面向服務技術

平臺采用面向服務的架構(SOA)，以SOAP和REST服務為基礎進行通信，確保系統(tǒng)的開放性、規(guī)范性和科學性，系統(tǒng)功能和服務不再寫到系統(tǒng)中，而是把功能以SOAP和REST的方式提供，系統(tǒng)調用服務接口實現(xiàn)所提供的功能和服務。

3.坐標轉換技術

巡檢終端接收的坐標信息是GPS信號，而巡檢終端地圖和監(jiān)控端地圖均采用包頭97坐標系，把GPS的WGS-84坐標系坐標轉換為包頭97坐標需要經過如下過程:WGS-84大地坐標→WGS-84直角坐標→1980西安直角坐標→1980西安大地坐標→1980西安平面坐標→包頭97平面坐標。通過增加控制點和大量測量點的矯正檢驗，提高了坐標轉換精度，保證了坐標轉換后精度達到了規(guī)定的誤差范圍。

三、系統(tǒng)總體架構設計

1.總體架構

包頭市智能燃氣巡檢系統(tǒng)的設計基于SOA體系架構來實現(xiàn)，底層圖形數(shù)據(jù)處理、分析、展現(xiàn)通過ArcGISServer來完成。由空間數(shù)據(jù)庫提供所需的數(shù)據(jù)支持。為了建立靈活的擴展體系，在ArcGISServer開發(fā)接口之上封裝一套統(tǒng)一開發(fā)接口，實現(xiàn)對ArcGISServer的底層訪問，在統(tǒng)一接口框架的基礎上，針對包頭城市燃氣管網管理系統(tǒng)的功能要求，對圖形基本服務和管線應用中的功能點進行封裝。

以統(tǒng)一開發(fā)接口為基礎，組裝Web Services方法，建立基于權限認證的訪問機制，提供基于HTTP協(xié)議的圖形數(shù)據(jù)服務。總體架構如圖1所示。

圖1 總體架構

1)終端:是巡檢人員對巡檢路線，調壓設備進行巡檢的必備終端。

2)服務接口層:此層實現(xiàn)B/S專業(yè)功能的網絡模塊劃分，提供具體功能的表現(xiàn)接口，供B/S調用，此層以統(tǒng)一開發(fā)接口層為基礎組合封裝。

3)監(jiān)控端:是主要應用模塊，面向大部分用戶，通過瀏覽器來訪問智慧燃氣巡檢系統(tǒng)。

4)平臺數(shù)據(jù)層:為系統(tǒng)提供基本的數(shù)據(jù)服務，包括元數(shù)據(jù)服務和空間數(shù)據(jù)服務。提供底層GIS管理服務，實現(xiàn)對圖形數(shù)據(jù)的發(fā)布、訪問。

2.網絡架構

網絡架構圖如圖2所示。

圖2 網絡架構

四、功能模塊設計

在燃氣智慧巡檢系統(tǒng)中，PDA巡檢終端內置GPS接收機，可不斷讀取衛(wèi)星發(fā)來的定位信息。巡檢工作人員將定位信息運用于巡檢片區(qū)的巡檢點，將巡檢點隱患信息通過GPRS實時上傳至燃氣管網巡檢指揮調度中心。燃氣管網巡檢指揮調度中心可以實時監(jiān)測巡檢人員所處位置及所進行的各項工作任務。面對突發(fā)事故或隱患，PDA巡檢終端可將請求查詢信息上傳至燃氣管網巡檢指揮調度中心尋求幫助。燃氣管網巡檢指揮調度中心可將專家?guī)焯幚矸桨赶聜髦罰DA巡檢終端，實現(xiàn)交互式任務處理。

綜合上述系統(tǒng)工作原理，將本系統(tǒng)劃分為以下兩部分內容:

1.監(jiān)控端

(1)視圖顯示功能

地圖顯示區(qū)域能夠直觀地將整個燃氣管網分布圖顯示出來。地圖支持放大、縮小、全圖、平移、量距、比例尺等操作工具，可以方便地查看圖上豐富的燃氣管網信息。

(2)實時監(jiān)控功能

包括實時監(jiān)控與軌跡回放。實時監(jiān)控能實時地在地圖上看見當前時間的在線巡檢人員。軌跡回放能查看某個巡檢員某一天的巡檢數(shù)據(jù)，并以動態(tài)在地圖繪圖的方式進行巡檢路徑的展示，也可以定位某一個設備點的所在位置。如圖3所示。

圖3 軌跡回放功能

(3)巡檢管理功能

包括巡檢線路、任務下發(fā)、臨時任務、歷史任務、隱患管理等。實現(xiàn)對單個巡檢員的計劃指定及計劃安排，也可以通過開始時間、結束時間、人員、區(qū)域的選擇進行查詢相關計劃安排信息。對于巡檢員上報的問題，要有專人負責隱患的管理與消除，確保燃氣線路的運行安全。

(4)查詢統(tǒng)計功能

主要有:隱患日報、月報，巡檢日報、月報，壓力日報、月報，人員考勤，壓力信息管理。實現(xiàn)了對巡檢員當月的應巡數(shù)、實巡數(shù)、計劃內巡檢數(shù)、計劃外巡檢數(shù)及巡視率進行統(tǒng)計，用戶可以開始時間、結束時間、人員選擇條件靈活地查詢巡檢率信息。用戶也可以通過導出Excel，將統(tǒng)計信息導出成Excel格式進行打印。

(5)系統(tǒng)管理功能

系統(tǒng)管理主要對系統(tǒng)用戶和巡檢員的添加、刪除、修改等管理。

2.移動終端

移動巡檢終端基于Windows Mobile操作系統(tǒng)，集成GIS/GPS/GPRS等多功能模塊，可實現(xiàn)敏捷化的業(yè)務處理。重點突出了巡檢現(xiàn)場到位，巡檢結果上報及時和操作簡便的特點。

(1)日常巡檢

顯示當前巡檢員所持巡檢所在的地理位置，在地圖上以一個小紅點顯示當前所在位置。系統(tǒng)自動獲取當前GPS狀態(tài)、當前經度、當前緯度、當前速度、是否使用位置上報、當前獲取到的衛(wèi)星數(shù)量并顯示出來。界面如圖4所示。

圖4 地圖與GPS顯示

隱患上報主要實現(xiàn)巡檢員通過移動終端，將所遇到的危急隱患情況錄入系統(tǒng)，并將隱患按照規(guī)定流程進行上報的功能。點擊快捷工具菜單的“上報”，彈出如圖5界面。

圖5 巡檢功能上報

按規(guī)定的格式填寫好各項表單和拍照圖片，點擊“發(fā)送”菜單，將隱患問題及時上報至管理指揮中心。巡檢終端接受的坐標信息是GPS信號，而巡檢終端地圖和監(jiān)控端地圖都采用的是包頭97坐標系，需要把GPS的WGS-84坐標系的坐標轉換為包頭97坐標。轉換過程如圖6所示。

圖6 坐標轉換

五、結 論

包頭市燃氣智慧巡檢系統(tǒng)是采用GPS衛(wèi)星定位技術和GIS地理信息系統(tǒng)技術，對廣域或區(qū)域燃氣管道及相關設備進行巡邏和檢查，記錄巡檢信息，巡檢人員的工作軌跡，隱患通報，隱患處理追蹤等，以保證燃氣管道、設備正常、可靠的運行，同時提高更進一步燃氣公司的管理效率和管理水平。因此，研究和開發(fā)燃氣智慧巡檢系統(tǒng)具有較強的現(xiàn)實意義和應用前景。

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