GPS 巡檢管理系統(tǒng)在陜京輸氣管道中的應(yīng)用

郭存杰 孟祥巖 郭 磊單勁智

作者通聯(lián)：中石油北京天然氣管道有限公司管道處 北京市朝陽區(qū)大屯路9號 100101

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一、引言

陜京輸氣管道作為全國天然氣管網(wǎng)的重要組成部分，是向京、津、冀等地區(qū)供氣的重要“ 生命線”，有四條干線、七條支線，總長度3400km。隨著管道運行時間的增長以及管道沿線地方經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，管道保護所面臨的風(fēng)險壓力越來越大。強化巡邏檢查，對遏制各類盜氣、人為破壞等案件，及時發(fā)現(xiàn)和控制管線損壞、設(shè)備故障、輸送管內(nèi)容物泄漏、違章占壓等管道安全隱患，避免事故的發(fā)生起了很大的作用。圍繞管道的巡護管理，制定了不同的制度和辦法，但是作為一項長期的工作機制，不可避免地存在一些問題，突出表現(xiàn)在對巡查人員及巡邏路線、時間、頻率、密度缺乏科學(xué)有效的監(jiān)督和制約，巡查情況很難掌握，達不到應(yīng)有的效果。

根據(jù)《石油天然氣管道保護法》相關(guān)規(guī)定，天然氣管道管理部門必須對管道設(shè)施等定期巡查，包括管道、轄線閥室情況、重點管段及危險點源變化情況、第三方交叉施工監(jiān)護情況等進行巡視，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和安全隱患。如何使管線巡查工作更加科學(xué)化、規(guī)范化、制度化，真正達到對管道巡邏人員的巡檢工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，應(yīng)對巡檢工作進行系統(tǒng)化的規(guī)劃，綜合運用最新現(xiàn)代科技成果，引入科學(xué)的監(jiān)督機制，才能高效運作，發(fā)揮最佳效能。

二、系統(tǒng)簡述

根據(jù)管道巡檢實際工作需要，基于移動或聯(lián)通公網(wǎng)、管網(wǎng)測繪及信息化處理項目成果（電子地圖），結(jié)合GPS（全球定位系統(tǒng)，Global Positioning System的簡稱） 智能接受終端，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)的GSM （全球移動通信系統(tǒng)，Global System of Mobile Communication的簡稱）或GPRS（通用分組無線服務(wù)技術(shù)，General Packet Radio Service的簡稱） 技術(shù)，建立GPS/GSM管道巡檢實時監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對負責(zé)管道巡檢的工作人員進行監(jiān)督管理，以確保能準確按照設(shè)定的巡檢路線、地點、班次、時間、重點部位必要的停留等進行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)一些隱患，并做出相關(guān)處理實現(xiàn)事故的提前控制，確保管道安全運行。管理者可通過網(wǎng)絡(luò)及電腦隨時了解巡檢到位情況，由此巡檢工作也從形式和內(nèi)容上達到了“ 四個轉(zhuǎn)變”：即由人工監(jiān)督向電子監(jiān)督的轉(zhuǎn)變；由定性考核向定量考核的轉(zhuǎn)變；由不定期抽查向全面檢查的轉(zhuǎn)變；由被動防范向主動預(yù)防的轉(zhuǎn)變。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

1.系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

巡檢人員攜帶GPS 巡檢器進行現(xiàn)場定位（定時自動定位或手動定位），經(jīng)緯度信息及巡檢時間自動存儲在GPS 巡檢器中（手動定位時還可選擇事件內(nèi)容），該定位信息可由短信或GPRS 方式發(fā)送到通信服務(wù)器，也可在人員返回后，通過USB（通用串行總線，Universal Serial BUS的簡稱） 將數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)。

管理人員可通過網(wǎng)絡(luò)隨時查看巡檢到位情況，結(jié)合電子地圖可查看軌跡、異常點分布等，從而實現(xiàn)了對巡檢工作信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、實時性的管理，為巡檢制度的落實工作提供了技術(shù)上的保障。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

巡檢管理系統(tǒng)由硬件（GPS 手持機）和軟件兩部分組成，軟件包括GPS 接收中心、巡檢業(yè)務(wù)系統(tǒng)、電子地圖和數(shù)據(jù)庫。

（1）智能手機型巡檢器。陜京輸氣管道采用智能手機型巡檢器，可以實現(xiàn)通話、GPS 定位、GPRS 通信、GSM 短信和拍照等功能。

巡檢器查詢模塊可以按時間段、類型、地點、發(fā)送狀態(tài)等條件來篩選GPS 采集記錄，并可指定篩選記錄數(shù)和排序。同時在巡檢模式模塊中可設(shè)置GPS 數(shù)據(jù)是手動采集還是自動采集（可設(shè)置自動采集的時間間隔，以min為單位）。對于采集到的GPS數(shù)據(jù)，可以設(shè)置是否自動發(fā)送到接收中心，如果不自動發(fā)送可通過USB 接口導(dǎo)入后臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

（2）巡檢管理系統(tǒng)。巡檢管理軟件是整個系統(tǒng)的主體部分，下面以山西輸氣管理處應(yīng)用過程中的部分數(shù)據(jù)為例來介紹主要功能。

①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。管線信息、測繪資料、巡檢點等都作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行維護。如果有的單位已進行管網(wǎng)測繪，可根據(jù)測繪樁數(shù)據(jù)（專業(yè)測繪一般使用西安80 坐標系）經(jīng)相應(yīng)處理轉(zhuǎn)化為84坐標系并導(dǎo)入系統(tǒng)。

②巡檢計劃。本系統(tǒng)分為日常巡檢計劃和臨時巡檢計劃。首先進行巡檢任務(wù)分配，根據(jù)工作安排，可以給巡檢工指定好巡檢范圍。然后生成巡檢計劃，指定巡檢工、巡檢任務(wù)（可以采用已分配的，也可臨時分配），設(shè)置巡檢周期，就可生成相應(yīng)巡檢計劃。

③巡檢信息采集。對巡檢過程中采集到各種信息進行記錄。

GPS 采集：系統(tǒng)接收每個手持機發(fā)送的經(jīng)度、緯度、時間、事件隱患等信息。

事件報警：對采集過程中報告的事件，在地圖上實時顯示。

檢測數(shù)據(jù)采集：對巡檢過程中記錄的相關(guān)測試數(shù)據(jù)（如電位測試），都可以記錄到系統(tǒng)，并可掛接附件。

違章建筑：巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的違章建筑或設(shè)施要記錄其時間、位置、相關(guān)圖片等信息。

④計劃評估。基于計劃和采集信息，可以從人員、單位、線路、段落等不同角度對巡檢計劃進行量化評估。評估形式主要有表格、圖表、電子地圖等三種。

⑤軌跡回放。在電子地圖上實時監(jiān)控巡檢軌跡或查看歷史軌跡，可以直觀地進行考核評估。

設(shè)置顯示參數(shù)：對于歷史軌跡，可以選擇某一時間段某些巡檢工的軌跡，實時軌跡只需要指定開始日期就可以。

顯示軌跡列表：軌跡列表中列出符合條件的各巡檢軌跡段，可選擇顯示其中部分區(qū)段，也可設(shè)置樣式。

對軌跡進行評估：對一段軌跡可放大顯示（底部顯示比例：1cm 代表多少m），顯示出具體時間及與管線的距離。

（3）擴展功能。針對用戶使用過程中提出的與天然氣管道的專業(yè)業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)都有專門模塊支持。

①管道周邊構(gòu)筑物管理。管道周邊的構(gòu)筑物包括護坡、堡坎、排水溝、管堤、管橋、水工防護構(gòu)筑物、涵洞等，可以有詳細的文檔描述和圖片資料存檔。

②將沿線閥室、閥井、陰極保護站、里程樁、標準樁、轉(zhuǎn)角樁、電位測試樁等都統(tǒng)一納入巡檢點進行管理，各類巡檢點可在地圖上以不同顏色和圖案顯示。每個巡檢點可掛接其他文字和圖片。

③擴展事件隱患類別。如絕緣層破損、管道裸露、違章建筑、違章事件、管道穿跨越穩(wěn)定性、各類巡檢點的完好性、占壓、變形、泄漏、爆破等。

④細化管道在地圖上的顯示。如在地圖上顯示各類違章建筑物并可查看其詳細信息；對于有巡查通道和沒有巡查通道的管道在地圖上用不同顏色和圖案區(qū)分，便于考核監(jiān)督。

⑤文字和照片信息統(tǒng)一管理。巡檢過程中有許多文字記錄和照片，系統(tǒng)可附加各種類型文檔資料，包括圖片、聲音等，能集中有效管理巡檢過程中的原始資料。

⑥增強事件后續(xù)跟蹤處理。對于事件報警，系統(tǒng)增強后續(xù)跟蹤處理，使各類事件隱患的發(fā)生、處理形成閉環(huán)管理，有利于明確責(zé)任、提高處理效率，并有效預(yù)防各類事故的發(fā)生。

（4）統(tǒng)計報表。系統(tǒng)提供各類巡檢業(yè)務(wù)相關(guān)的統(tǒng)計報表，如顯示巡檢計劃完成情況；統(tǒng)計不同人員、不同線路、不同作業(yè)區(qū)的巡檢率；按月份和時間段統(tǒng)計巡檢記錄；按事件類別統(tǒng)計某階段發(fā)生的事件及處理情況；統(tǒng)計一段時間內(nèi)不同類型的違章建筑情況；按檢測項目統(tǒng)計檢測合格率等。

四、GPS 巡檢系統(tǒng)與傳統(tǒng)巡檢方式比較

目前GPS 智能巡檢系統(tǒng)已經(jīng)在陜京管道巡線管理投入使用，通過對該系統(tǒng)的運用徹底改變了長期困擾管線巡檢監(jiān)督管理的問題，彌補了以往管理方式中存在的缺點，增強了管理的實用性、可靠性，提高了管線巡檢監(jiān)控力度，提高了隱患監(jiān)控質(zhì)量，提高了工作效率，使管線監(jiān)督管理直接落實到現(xiàn)場，保證管道的安全平穩(wěn)運行。與傳統(tǒng)巡檢方式相比，其功能特點可概括為“ 三減兩免一增加”，即：

（1）減少了巡檢缺勤率，減少了錄入工作量，減少了系統(tǒng)總成本。通過掌上電腦完成隱患防范、整治的詳細規(guī)范性記錄，使管道安全管理和人員考勤逐步走向電子化、信息化、標準化；后臺管理機收集手持機中的巡檢記錄信息，完成巡檢數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、匯總和報表輸出，巡檢管理工作一目了然。

（2）免施工、免維護。無需在管道線路或設(shè)備上安裝任何信息識別載體，直接利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)實現(xiàn)線路巡檢自動定位、自動記時。

（3）增加了隱患防范、整治的及時性和準確性：實現(xiàn)從隱患發(fā)現(xiàn)到隱患處理及注銷全過程高效監(jiān)管。

總之，GPS 智能巡檢管理系統(tǒng)較好的結(jié)合了管道保護工實際工作，適應(yīng)了其專業(yè)業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)較專業(yè)。目前系統(tǒng)已不單純實現(xiàn)巡檢軌跡監(jiān)督，更重要的是能把管道保護相關(guān)的業(yè)務(wù)統(tǒng)一實現(xiàn)為電子化管理。其應(yīng)用將大大提高管道運行的安全性和可靠性，切實提高緊急故障處理的能力和協(xié)調(diào)水平，保障整個管線安全穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)運行。如在管線安全隱患監(jiān)控時，可實現(xiàn)監(jiān)控點的定點、定人、定時，避免類似管道事故的發(fā)生。