黃藏青 ，朱艾欽 ，張東方 ，劉金武

（1.水利部信息中心，北京 100053；2.鄭州天誠信息工程有限公司，河南 鄭州 450008；3.黃河水利委員會建設(shè)與管理局，河南 鄭州 450003）

0 引言

自水管體制改革及新的運行機制建立以來，水利工程運行與維修養(yǎng)護任務(wù)日益繁重。為強化這方面工作，2009 年年初，黃河水利委員會提出建立以崗位責(zé)任制為核心的內(nèi)部獎罰制度，對運行觀測及維修養(yǎng)護人員劃分工作崗位，明確工作內(nèi)容與考核標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立起規(guī)范有序、和諧高效的運行管理機制。為了形成有效的監(jiān)督機制和巡查制度，特別需要建立 1 種信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和現(xiàn)代化的監(jiān)督檢查系統(tǒng)。

在這種背景下，基于 GPS 智能手機的無線移動巡檢模式[1]，開發(fā)了水利工程運行與維護移動巡檢系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），系統(tǒng)自投入運行以來極大提高了水利工程運行與維護的工作效率和質(zhì)量。本文以該系統(tǒng)在黃河水利工程運行與維護工作中的應(yīng)用為例介紹相關(guān)工作。

1 問題分析

黃河防洪工程戰(zhàn)線長，工程類別齊全、內(nèi)容多，工程維護管理任務(wù)十分繁重。同時，由于黃河工程管理復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)高、任務(wù)重、分工明細(xì)、責(zé)任明確，而現(xiàn)有的工程維修養(yǎng)護工作在方法、手段、工具等方面都比較落后，維護決策水平和工作效率較低，因而常遇到以下問題：

1）巡檢人員往往不能主動及時發(fā)現(xiàn)工程問題，即使發(fā)現(xiàn)，也無法在現(xiàn)場準(zhǔn)確描述地點和信息；

2）工程管理人員進(jìn)行調(diào)度時，因無法實時獲知巡檢和養(yǎng)護人員的具體位置，無法實施高效的指揮調(diào)度工作；

3）巡查人員不按規(guī)定時間巡查上崗，易給管理人員決策造成失誤；

4）工程配套設(shè)施經(jīng)常遭不法分子破壞、偷盜，無法及時發(fā)現(xiàn)，或在追捕不法分子過程中，因獲取有效證據(jù)較為困難，追捕工作量大，時間長。

在目前工程管理調(diào)度模式下，處理運行觀測與統(tǒng)計上報、工程管理核實與調(diào)度、養(yǎng)護公司施工和績效流程效率較低，不能滿足現(xiàn)代化管理的需要。因此，實現(xiàn)現(xiàn)代化管理是提高工程管理水平的必要手段，是共享科技成果的必由之路，也是水利工程管理的迫切需求。

2 系統(tǒng)總體方案

為在水利工程巡檢過程中形成有效的信息溝通與監(jiān)督約束機制，需要借助現(xiàn)代信息技術(shù)，建立一種信息化、智能化的監(jiān)督檢查系統(tǒng)，以有效實現(xiàn)黃河工程管理、運行觀測、維修養(yǎng)護、監(jiān)理等人員的考勤，完成位置查詢、工程安排、運行觀測、規(guī)劃設(shè)計、問題處理、統(tǒng)計分析、緊急調(diào)度和路徑優(yōu)化等任務(wù)。

同時，需要為綜合決策分析提供可視化、數(shù)字化的管理手段，建立高速度高質(zhì)量的，以空間地理信息為背景的巡查、搶險調(diào)度綜合信息系統(tǒng)，使河道管理系統(tǒng)信息處理方法、手段得以革新和普及，使其具有及時、迅速、準(zhǔn)確的處理能力。從而在有限的資源條件下，最大限度地提高工程管理水平，降低管理成本。理論與實踐證明，基于手機的無線移動巡檢模式比較適合這種大區(qū)域的移動巡檢業(yè)務(wù)需求。

無線移動巡檢主要技術(shù)內(nèi)容分為 2 個方面：1）借助 GPS、GPRS 技術(shù)制作智能手機嵌入式應(yīng)用；2）借助 GIS 和數(shù)據(jù)庫技術(shù)制作指揮服務(wù)中心應(yīng)用系統(tǒng)[2]。其它與這 2 方面應(yīng)用相關(guān)的都屬于輔助應(yīng)用。

智能手機嵌入式應(yīng)用是對一線人員的位置信息，以及工程觀測、維修養(yǎng)護、巡堤查水、河道管理等一線問題的語音文字和圖像信息的采集，并上報到中心數(shù)據(jù)庫[3-4]。指揮中心應(yīng)用系統(tǒng)是利用 GIS技術(shù)將數(shù)據(jù)平面化（或立體化），實現(xiàn)人員、部件、事件的地圖定位；分析處理一線問題，實時追蹤巡查與養(yǎng)護軌跡；實現(xiàn)可視化指揮調(diào)度管理；提供事務(wù)處理機制，與一線智能手機應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)動共同完成巡檢任務(wù)。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

手機終端將所有傳送到中心服務(wù)器的消息通過內(nèi)嵌的 GPS 模塊附加上 GPS 即時位置信息，通過移動基站（GPRS 通道）將位置信息傳送到中心服務(wù)器；指揮服務(wù)中心通過互聯(lián)網(wǎng)接收上報的數(shù)據(jù)，利用 GIS 技術(shù)，將數(shù)據(jù)信息實時顯示在電子地圖上，并以此為數(shù)據(jù)源頭，制作基于 GIS 與數(shù)據(jù)庫技術(shù)的位置定位和軌跡回放模塊、業(yè)務(wù)處理和統(tǒng)計考核子系統(tǒng)。

整體結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)工作流程如圖 1 所示。

2.2 手機終端系統(tǒng)功能設(shè)計

手機終端系統(tǒng)在功能設(shè)計上包括桌面今日插件、電源管理、GPS 模塊操作、GPRS 喚醒與釋放、嵌入式數(shù)據(jù)庫操作模塊、拍照及預(yù)覽、錄音、中心信息、查詢功能接口和升級等功能[3-4]。其功能設(shè)計及流程如圖 2 所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計思路圖

手機終端研發(fā)的重點是快速有效定位的設(shè)計，其直接影響系統(tǒng)的易用性和耐用性。快速定位可以借助 A-GPS 技術(shù)，A-GPS 技術(shù)是 1 種結(jié)合網(wǎng)絡(luò)基站信息和 GPS 信息對移動臺進(jìn)行定位的技術(shù)，充分利用 A-GPS 技術(shù)是對現(xiàn)有資源的充分利用[2]。

在實際巡檢過程中，許多重復(fù)的點或在 1 個小范圍的點可以定義為無效定位點，在實際工作中沒有什么作用，但卻損耗手機的系統(tǒng)資源。因此根據(jù) GPS 的數(shù)據(jù)集合，定義有效和無效定位點，即在一定速度情況下滿足一定位移量的點定義為有效點，其它為無效位置點。在手機終端實際工作過程中將只上報有效位置點，無效位置點將被拋棄。在工作時根據(jù) GPS 模塊返回的速度值，同時根據(jù)坐標(biāo)的變換計算位移值，形成 1 對數(shù)據(jù)寫入有效位置點，即可返回是否有效位置點的布爾標(biāo)量，以繼續(xù)后續(xù)工作。

2.3 指揮服務(wù)中心基本功能設(shè)計

指揮服務(wù)中心至少需要完成定位、軌跡回放、業(yè)務(wù)處理、指揮調(diào)度和統(tǒng)計考核等功能。其中定位功能為通用功能，能對人員位置及問題發(fā)生位置等附帶經(jīng)緯度信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖定位；軌跡回放模塊是按時間序列從數(shù)據(jù)庫中獲取對應(yīng)的位置點序列，并在地圖上生成軌跡線的過程，根據(jù)不同的地圖平臺可以形成不同的效果；業(yè)務(wù)受理與處理流程需要形成 1 個半封閉的工作流程圈，在工作流轉(zhuǎn)到特定的時候，可以按要求流轉(zhuǎn)到手機終端系統(tǒng)上，形成 1 個與手機終端互動的業(yè)務(wù)處理過程；指揮調(diào)度模塊是基于短信下發(fā)和手機群呼模塊的聯(lián)合信息調(diào)度功能；統(tǒng)計考核模塊是個性化功能模塊研發(fā)的延伸。

指揮服務(wù)中心的功能體系應(yīng)該以這些基礎(chǔ)功能為核心，隨著業(yè)務(wù)需求的變化而調(diào)整。指揮服務(wù)中心整體設(shè)計思路如圖 3 所示。

圖2 手機終端系統(tǒng)功能及流程圖

圖3 指揮中心基本功能設(shè)計框架

3 推廣應(yīng)用情況

系統(tǒng)于 2009 年汛期配置到黃委河南省局防辦、河南省局建管處、鄭州市局、開封市局、濮陽市局、新鄉(xiāng)市局、焦作市局、豫西市局相關(guān)人員。2009年10 月，在鄭州市中牟縣和開封市蘭考縣 2 河務(wù)局進(jìn)行推廣試用。2010 年，在河南省下轄 6 個市局、山東省德州市局、山西省永濟縣局、陜西省大荔縣局推廣應(yīng)用，應(yīng)用面為轄區(qū)業(yè)務(wù)覆蓋面的 1/3。

系統(tǒng)平臺、手機終端軟件及系統(tǒng)服務(wù)器從 2009年7 月起未間斷運行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，運行正常。無線移動巡檢系統(tǒng)各項業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來源于實際生產(chǎn)，并且實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的分權(quán)限網(wǎng)絡(luò)化管理，業(yè)務(wù)運作貼近實際。運用技術(shù)手段，最大限度地解決了目前水利工程巡檢過程中存在的問題，提升了運行觀測、養(yǎng)護、管理之間的協(xié)作，從而大大提高綜合工作效率。

4 結(jié)語

隨著水管體制改革的深化，水利工程無線移動巡檢在提高一線巡檢人員工作效率，以及一線與辦公人員之間的綜合辦公效率方面起到了越來越重要的作用，極大提升了水利工程管理力度。無線移動巡檢以相對很小的投入解決了人員實時管理、事件即時處理和無紙化辦公 3 大問題，從長遠(yuǎn)的角度看，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且提高了工作效率，從而形成強大的生產(chǎn)力，是 1 項值得投入的工作系統(tǒng)。

在黃河流域，2009 年黃河水利委員會已明確提出將無線移動巡檢系統(tǒng)在全黃河流域的部署納入“十二五”規(guī)劃中。2010 年黃委建管局 14 號文也明確了無線移動巡檢系統(tǒng)在全黃河流域推廣的任務(wù)，明確了時間表；2010 年度實現(xiàn)河南黃河河務(wù)局 1/3 應(yīng)用覆蓋的目標(biāo)任務(wù)已按期完成，按時間表將于 2011 年度在黃委各河務(wù)局完成本系統(tǒng)的全面推廣應(yīng)用。同時，本系統(tǒng)也正向防汛和水政等業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行推廣，需求調(diào)研表明，本系統(tǒng)在其他流域或省區(qū)也有很好的應(yīng)用前景。

在系統(tǒng)推廣使用的過程中，也發(fā)現(xiàn)一些有待提高和亟待解決的問題，如智能手機的數(shù)據(jù)處理能力、GPS 芯片靈敏度、無線通道速度、服務(wù)中心多平臺切換等，這些都或多或少約束著系統(tǒng)的使用和推廣。這些問題有的需要由軟件開發(fā)方解決，有的需要由手機提供商解決，有的需要由移動運營商解決。隨著系統(tǒng)研發(fā)的不斷深入和技術(shù)手段的不斷發(fā)展，相信這些問題在不久的將來將得到完滿的解決，系統(tǒng)也將有一個質(zhì)的飛躍。

[1]李連偉，倪凱，張超. 基于多主體中間件的移動巡檢系統(tǒng)研究[J]. 計算機工程與設(shè)計，2009: 4098-4099.

[2]黃丁發(fā)，熊永良，袁林果. 全球定位系統(tǒng) (GPS)——理論與實踐[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2006: 180-211.

[3]傅曦，齊宇，徐駿. Windows Mobile 手機應(yīng)用開發(fā)[M].北京：人民郵電出版社，2005: 13-41.

[4]呂捷. GPRS 技術(shù)[M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001:77-124.