智能巡線系統(tǒng)在給水管道巡線管理中的應(yīng)用

楊建軍　尹麗

摘 要：智能巡線系統(tǒng)結(jié)合了移動(dòng)通信、定位等先進(jìn)技術(shù)，移動(dòng)端采用按照智能手機(jī)，設(shè)計(jì)了從現(xiàn)場移動(dòng)端到后臺(tái)管理平臺(tái)的完整體系架構(gòu)，應(yīng)用在給水管道的巡線管理中，旨在從信息化角度出發(fā)，以技術(shù)為手段，以管理為目標(biāo)。為企業(yè)提升管理水平。

關(guān)鍵詞：管道巡線；智能手機(jī)；

中圖分類號(hào)： TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）25-200-2

0 引言

自來水管道敷設(shè)在城市道路下方，地基沉降，施工等外力的擾動(dòng)都將造成地下管網(wǎng)故障，如何加強(qiáng)管道日常巡線監(jiān)控，確保管道巡線質(zhì)量，預(yù)防管道第三方破壞，從而確保城市供水管線安全，給供水企業(yè)管線巡檢工作提出了更高的要求。

但是目前舊的管道巡檢管理存在著兩大難點(diǎn)，一是線路巡檢的到位率和巡檢質(zhì)量的高低完全憑借巡檢人員的自覺性，管理人員無法跟蹤巡線人員的工作路線，不能有效管理巡線質(zhì)量，管線狀態(tài)和設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)的真實(shí)性得不到保證。二是巡檢記錄不規(guī)范、缺乏現(xiàn)代化管理手段，巡線獲得管線和附屬設(shè)施的運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)無法方便、可靠的記錄存檔，巡檢填寫紙版巡線日志，巡檢信息，保存不便，電腦存檔，存在人為誤差，同時(shí)耗工費(fèi)時(shí)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

智能管線巡查管理系統(tǒng)是自前端移動(dòng)設(shè)備貫穿至后臺(tái)的整體解決方案。從邏輯的系統(tǒng)架構(gòu)上，包含移動(dòng)終端、通信服務(wù)器、Web 應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

2 移動(dòng)終端的選擇

隨著國內(nèi)市場上智能手機(jī)的迅速普及，同時(shí)現(xiàn)有智能手機(jī)3個(gè)重要的功能使智能手機(jī)成為管道巡線系統(tǒng)中移動(dòng)終端可行的選擇。主要功能如下：①具備GPS衛(wèi)星的搜索跟蹤和定位速度等數(shù)據(jù)采集功能。②具有PDA的功能：包括PIM（個(gè)人信息管理）、日程記事、任務(wù)安排、多媒體應(yīng)用、瀏覽網(wǎng)頁。③具有開放性的操作系統(tǒng)：擁有獨(dú)立的核心處理器（CPU）和內(nèi)存，可以安裝更多的應(yīng)用程序，使智能手機(jī)的功能可以得到無限擴(kuò)展。

3 智能手機(jī)GPS定位原理

智能手機(jī)采用Android安卓系統(tǒng)，定位一般有四種方法，這四種方式分別是：GPS定位，WIFI定準(zhǔn)，基站定位，A-GPS定位

目前市面上采用最多是為其定位方式為GPS定位和Android基站定準(zhǔn)結(jié)合的方式定位，首要是GPS定位模式，如果沒有衛(wèi)星信號(hào)，即利用基站定位的數(shù)據(jù)。

3.1 Android安卓GPS定位方式

智能手機(jī)包含內(nèi)置GPS模塊，由信號(hào)接收硬件和數(shù)據(jù)處理軟件兩部分組成。數(shù)據(jù)處理軟件是固化在主板芯片中的，跟電腦的BIOS一樣，介于軟件與硬件之間，說它軟是因?yàn)橥ㄟ^特殊設(shè)備可以刷寫它，說它硬是因?yàn)橐话阌脩舾緞?dòng)不了它。但該模塊只有接收功能，沒有發(fā)射功能。24顆GPS衛(wèi)星不斷向地球發(fā)射著包含時(shí)間、衛(wèi)星點(diǎn)位等重要參數(shù)的信息，被我們的手機(jī)收到后，手機(jī)會(huì)利用多個(gè)衛(wèi)星的同一時(shí)間發(fā)出的信號(hào)到達(dá)的先后順序及時(shí)差計(jì)算出手機(jī)到各個(gè)衛(wèi)星的距離，然后利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星組成3個(gè)方程式，解算出手機(jī)的位置（X，Y，Z）?？紤]到衛(wèi)星時(shí)鐘與手機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到手機(jī)的經(jīng)緯度和高程。事實(shí)上，手機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時(shí)，手機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位。要實(shí)用Adnroid平臺(tái)的GPS設(shè)備，首先需要添加上權(quán)限，直接和衛(wèi)星交互來獲取當(dāng)前經(jīng)緯度。

GPS的工作過程概括如下：①讀取手機(jī)內(nèi)存中的星歷緩存（上次的定位信息）； ②鎖定衛(wèi)星并接收信號(hào)；③調(diào)用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將當(dāng)前通訊基站的GPS位置發(fā)送給專業(yè)定位服務(wù)器；④接收專業(yè)定位服務(wù)器發(fā)來的當(dāng)前通訊基站當(dāng)前上空的GPS星云數(shù)據(jù)并寫入手機(jī)內(nèi)存中的星歷緩存；⑤校核仰角并計(jì)算顯示；⑥自主選星并刷新緩存（退出定位也不會(huì)丟失）。

支持GPS模塊智能手機(jī)，通過GPS方式準(zhǔn)確度是最高的，但是它的缺點(diǎn)也非常明顯：①比較耗電；②絕大部分用戶默認(rèn)不開啟GPS模塊，從GPS模塊啟動(dòng)到獲取第一次定位數(shù)據(jù)，可能需要比較長的時(shí)間；③室內(nèi)幾乎無法使用。

3.2 Android基站定準(zhǔn)方式

一般有幾種，第一種是利用手機(jī)附近的三個(gè)基站進(jìn)行三角定位，由于每個(gè)基站的位置是固定的，利用電磁波在這三個(gè)基站間中轉(zhuǎn)所需要時(shí)間來算出手機(jī)所在的坐標(biāo)；第二種則是利用獲取最近基站的信息將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到google的定位web服務(wù)里，從而確定當(dāng)前所在的位置信息。

3.3 智能手機(jī)的定位精度

通過專業(yè)測繪的GPS-RTK與普通智能手機(jī)的精度比較，目前智能手機(jī)精度大概在30米～50之間。

4 手機(jī)現(xiàn)場功能介紹

4.1 手機(jī)功能

巡查任務(wù)接收；移動(dòng)版管線圖；線上考勤；軌跡記錄；必經(jīng)點(diǎn)簽到；電子工單填寫；現(xiàn)場拍照；巡查結(jié)果上傳；隱患上報(bào)

4.2 手機(jī)功能展示

5 智能手機(jī)與GPS巡線器性能比較

6 結(jié)論

隨著智能手機(jī)的普及和應(yīng)用，現(xiàn)場如果對巡線控制的精度要求不高，智能手機(jī)GPS定位功能和其安卓開放的程序設(shè)置，使智能手機(jī)成為提高管道巡線質(zhì)量的較好選擇。