基于Android的智能管道巡檢系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

郭 晗，易佳仁，張 凱

（武漢科技大學 計算機科學與技術學院，湖北 武漢 430065)

一、引言

隨著城市經(jīng)濟的迅猛發(fā)展、城市面積的不斷擴大，石油、石化、電力等企業(yè)的水、電、油、氣管網(wǎng)等基礎設施覆蓋范圍的不斷延展。城市地下管線數(shù)量、密度不斷增加，復雜性也越來越大，各類管網(wǎng)出現(xiàn)跨度大、距離長、地質(zhì)環(huán)境復雜的特點。

本文提出一種基于Android和3S的智能管道巡檢系統(tǒng)，輔助監(jiān)督巡查人員巡查和檢修工作，降低安全隱患的存在幾率，保證線路輸送管網(wǎng)安全運行，提高水、電、油、氣和通信管網(wǎng)的自動化水平和工作效率，提高經(jīng)濟效益和社會效益，對巡檢工作的智能化具有極大的促進作用和較高的實用價值。

二、巡檢系統(tǒng)設計

系統(tǒng)應用先進的地理信息系統(tǒng)技術（GIS)、GPS定位技術、GSM／GPRS通訊技術，針對智能手機和平板電腦普遍使用的Android嵌入式操作系統(tǒng)，設計和開發(fā)基于Android和3S的智能管道巡檢系統(tǒng)。

巡檢系統(tǒng)總體采用B／S（瀏覽器／服務器)和M／S（移動端／服務器)混合結(jié)構，即移動終端（Mobile)、瀏覽器（Browser)、服務器（Server)、以及相應的網(wǎng)絡和通信鏈路所構成，巡檢終端采用M／S結(jié)構，M／S是Mobile／Server的簡稱，是傳統(tǒng)的C／S、B／S應用體系的延伸，各級監(jiān)控終端采用B／S結(jié)構，管理員可以配置各級監(jiān)控終端的權限，進行分級分類控制管理。巡檢系統(tǒng)網(wǎng)絡架構如圖1所示。

巡檢系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)流程將其分為三個層次：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、服務處理層。

1.數(shù)據(jù)采集層：該層包括Android 3G智能終端（Mobile)，PC 瀏覽器端（Browser)。Android 3G智能終端用于GPS數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場圖片采集、以及其他巡檢信息錄入，是巡檢員日常巡檢使用設備，巡檢員隨身攜帶，用于基礎數(shù)據(jù)的采集，是數(shù)據(jù)采集的基礎設備。

瀏覽器端當系統(tǒng)需要擴展功能時，只需要在系統(tǒng)服務器上進行更新程序，免除了大量更新的麻煩，使系統(tǒng)擴展非常容易；并且很多的web端應用可以在客戶端電腦上進行處理，從而大大的減輕了服務器的負擔。

2.數(shù)據(jù)傳輸層：數(shù)據(jù)傳輸時采用自動選擇的方式，Android應用可根據(jù)具體的情況來選擇傳輸途徑。主要的傳輸方式有GSM信息傳輸、Internet網(wǎng)絡（3G、GPRS)傳輸。

當Android終端搜索不到3G或者GPRS網(wǎng)絡時，將選擇GSM信息傳輸基本的GPS（經(jīng)緯度)數(shù)據(jù)，該傳輸方式能夠脫離網(wǎng)絡的限制，無障礙的進行位置數(shù)據(jù)傳輸，是巡檢人員位置定位的基本依據(jù)。但該方式不能傳輸圖片等多媒體信息。

Internet網(wǎng)絡傳輸有3G網(wǎng)絡傳輸和GPRS網(wǎng)絡傳輸，兩者的基本傳輸流程相同。當Android終端能夠搜索到3G或者GPRS信號時，將使用該方式傳輸，特別是實時的現(xiàn)場圖片和其他多媒體的傳輸。

圖1 巡檢系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構圖

3.服務處理層：該層包括移動通信服務器、電子地圖服務器、數(shù)據(jù)庫服務器和系統(tǒng)管理服務器。移動通信服務器主要用于接收來自數(shù)據(jù)采集層的GSM短信息，也用來處理語音呼叫業(yè)務；電子地圖服務器用來管理管線巡檢系統(tǒng)的實時地圖信息；數(shù)據(jù)庫服務器用來存儲系統(tǒng)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)；而系統(tǒng)管理服務器作為系統(tǒng)的大腦指揮各組成部分協(xié)同工作。

三、巡檢系統(tǒng)實現(xiàn)

巡檢員登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動完成每日巡檢任務的下載，任務是由服務端預先設定的，如圖2所示。下載成功后巡檢Android會以高亮顯示某一段管道并且標注任務的開始及結(jié)束，方便巡檢人員對日常巡檢任務的實時查看，以及對巡檢任務重要度進行控制，完成日常巡檢工作。巡檢任務管理效果如圖3、圖4所示。

圖2 巡檢系統(tǒng)用戶登錄

圖3 巡檢路線選擇

圖4 地圖顯示及巡檢功能

在巡檢的過程中，如果發(fā)現(xiàn)線路異常，可以對巡檢信息進行實時上報，包含現(xiàn)場圖片采集，視頻采集，語音反饋，如圖4所示。當服務器端接收到巡檢事件后會顯示當前巡檢事件發(fā)生的經(jīng)緯度位置坐標以及事件描述和圖片，待中心控制人員審查后做出統(tǒng)一調(diào)度，及時排查安全隱患。

四、系統(tǒng)創(chuàng)新及優(yōu)點

基于GIS和Android的巡檢系統(tǒng)的創(chuàng)新性和優(yōu)點體現(xiàn)在以下4個方面。

1.系統(tǒng)可以確保記錄巡檢人員編號、巡檢時間、停留時長、人員所處位置，從而保證巡檢記錄無法偽造，進而保證了統(tǒng)計結(jié)果的真實性。該系統(tǒng)為工作人員的巡檢工作提供了科學的管理依據(jù)，可以徹底杜絕因為存在僥幸麻痹心理逃避巡檢情況的出現(xiàn)。

在電子地圖上實時反映出搶修車輛或搶修人員所在的具體位置，在故障搶修時能通知距離故障點最近的人員或車輛及時趕到現(xiàn)場進行搶修，這就為用水、用電等管網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)服務提供了一個技術手段。

2.系統(tǒng)可以預設巡檢時間、路線、方式，向巡檢人員提示參數(shù)，智能化系統(tǒng)輔助巡檢人員便捷錄入。智能移動終端從服務器下載巡檢路線數(shù)據(jù)，巡檢設備數(shù)據(jù)，讀取巡檢信息后智能移動終端屏幕顯示該地點的巡檢項目內(nèi)容。巡檢人員按提示，然后開始一條線路的設備點檢，并可以輸入該地點的現(xiàn)場狀況信息提交給服務器。

系統(tǒng)可以實現(xiàn)巡檢線路的可視化，并具有精確的經(jīng)緯度坐標；使線路巡檢的交互性更強；能直接得出巡檢方案；另外，由于地理信息引入規(guī)劃中，加之GIS的網(wǎng)絡分析功能，使得巡檢路徑規(guī)劃過程更有效、規(guī)劃結(jié)果更準確。

3.系統(tǒng)采用GPS定位技術，可以高精度實時傳輸巡檢人員位置，如果在同一位置停留超時自動報警；對于高危巡檢介質(zhì)和線路，巡檢人員也可以一鍵報警，以在突發(fā)狀況中確保最快速度救援。

4.系統(tǒng)會將巡檢員錄入的數(shù)據(jù)實時傳回總部并儲存，以便于分析和調(diào)用。

五、結(jié)論

本系統(tǒng)能有效降低管網(wǎng)管理成本、提高工作效率以及服務水平，企業(yè)能夠及時、準確、全面的掌握各條管道線路的信息，對介質(zhì)傳輸實現(xiàn)實時信息掌握?；贏ndroid和GIS的智能管道巡檢系統(tǒng)以點檢為核心實現(xiàn)設備維修管理，是保證設備可靠性、維護性、經(jīng)濟性的最佳化管理方法，是按照預先制定的技術標準對設備進行檢查的一種先進管理手段，同時該系統(tǒng)在石油、石化、電力、供水等行業(yè)具有廣泛的推廣應用價值。

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