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(jīng)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(wǎng)和管網(wǎng)設備的運行情況，保證燃氣管網(wǎng)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(wǎng)上的各種設施進行安全巡檢管理，如:對管網(wǎng)系統(tǒng)按照腐蝕情況，進行安全評估，指導管網(wǎng)運行維護，保證管網(wǎng)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(wǎng)的移動巡檢系統(tǒng)勢在必行。

二、關鍵技術研究

1.共享調(diào)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(diào)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(diào)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(jīng)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(wǎng)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?？傮w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(diào)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(wǎng)絡模塊劃分，提供具體功能的表現(xiàn)接口，供B/S調(diào)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(wǎng)絡架構

網(wǎng)絡架構圖如圖2所示。

圖2 網(wǎng)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(nèi)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(wǎng)巡檢指揮調(diào)度中心。燃氣管網(wǎng)巡檢指揮調(diào)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(wǎng)巡檢指揮調(diào)度中心尋求幫助。燃氣管網(wǎng)巡檢指揮調(diào)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(nèi)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(wǎng)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(wǎng)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(nèi)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(jīng)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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