基于GIS&GPS技術(shù)的供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的實現(xiàn)

劉明春，王 進(jìn)，鄒 東

（1.武漢南方測繪儀器有限公司，湖北 武漢 430070）

基于GIS&GPS技術(shù)的供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的實現(xiàn)

劉明春1，王 進(jìn)1，鄒 東1

（1.武漢南方測繪儀器有限公司，湖北 武漢 430070）

隨著城市的快速建設(shè)與發(fā)展，供水管網(wǎng)的鋪設(shè)長度急速增長，用戶大量增加。從研究巡檢養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)出發(fā)，結(jié)合業(yè)務(wù)流程，詳細(xì)介紹了供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)思路，豐富了供水管網(wǎng)信息化建設(shè)模式，同時也為今后供水行業(yè)信息化發(fā)展提供了參考。

供水管網(wǎng)；GIS；GPS；巡檢；養(yǎng)護(hù)

1 背景現(xiàn)狀

供水管網(wǎng)的安全管理是供水企業(yè)的一項重點工作，一般設(shè)有專職人員進(jìn)行巡視，管線巡檢養(yǎng)護(hù)人員每天按計劃進(jìn)行現(xiàn)場巡檢養(yǎng)護(hù)，但對管網(wǎng)的具體位置只能憑熟悉程度、靠個人的記憶確定[1-3]。對巡檢養(yǎng)護(hù)人員的工作監(jiān)管一般也只有通過各自的書面日志記錄，無法判斷工作是否到位，對其工作質(zhì)量難以做到有效監(jiān)管，易因工作不到位留下安全隱患。隨著供水區(qū)域的擴(kuò)展，供水管線的不斷延伸，急需改進(jìn)當(dāng)前的巡檢養(yǎng)護(hù)方式[4-6]。

采用GIS、GPS等先進(jìn)的在線監(jiān)管技術(shù)[7,8]，實現(xiàn)對供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)工作的信息化監(jiān)管，不僅可以對巡檢養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行可視化定位監(jiān)管，而且可以實時接收其上報的多樣化現(xiàn)場數(shù)據(jù)（如文字、圖片、視頻等），以便在輔助管理人員直觀、準(zhǔn)確了解現(xiàn)場情況的基礎(chǔ)上，有針對性地為不同巡檢養(yǎng)護(hù)人員制定、分派相應(yīng)的工作任務(wù)，既可大大提高巡檢養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，又可有效縮短工作時間，從而全面確保供水管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的正常、穩(wěn)定運行。

2 關(guān)鍵技術(shù)

1）GIS技術(shù)。GIS是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)信息系統(tǒng)。GIS所特有的空間分析功能和可視化表達(dá)方式正符合供水管網(wǎng)所具有的區(qū)域性強、隱蔽、復(fù)雜、動態(tài)、數(shù)據(jù)量大等特點；同時，由于供水管網(wǎng)信息絕大多數(shù)都和地理位置密切相關(guān)，GIS也是把各類供水管網(wǎng)信息有效聚合的黏合劑，所有的信息通過和地理位置相關(guān)，就可以達(dá)到有機(jī)結(jié)合的目標(biāo)。

2）GPS技術(shù)。GPS技術(shù)具有全天候、高精度、高效率等顯著特點，是當(dāng)前最先進(jìn)的定位技術(shù)，能正確、直觀、快捷地對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、定位，且能與供水管網(wǎng)GIS信息實現(xiàn)無縫集成，可在維修養(yǎng)護(hù)過程中通過智能手機(jī)、PDA等手持端設(shè)備方便地查詢地形管線數(shù)據(jù)。

3）移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。移動互聯(lián)網(wǎng)是一種通過智能移動終端，采用移動無線通信方式獲取業(yè)務(wù)和服務(wù)的新興業(yè)態(tài)，包含終端、軟件和應(yīng)用3個層面。終端層包括智能手機(jī)、平板電腦、電子書/MID等；軟件包括操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫和安全軟件等；應(yīng)用層包括休閑娛樂類、工具媒體類、商務(wù)財經(jīng)類等不同應(yīng)用與服務(wù)。隨著寬帶無線接入技術(shù)和移動終端技術(shù)的飛速發(fā)展，供水企業(yè)信息化建設(shè)可以引入智能手機(jī)、平板、PDA等移動終端設(shè)備，服務(wù)于管網(wǎng)巡視、檢漏、工程竣工驗收等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)移動辦公。

3 系統(tǒng)設(shè)計思路

3.1 業(yè)務(wù)流程

由于供水管網(wǎng)的巡檢養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)一般來自于巡檢人員上報，因此將巡檢業(yè)務(wù)流程與維修養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)流程一并進(jìn)行闡述。

根據(jù)業(yè)務(wù)的處理流程，可將巡檢、巡檢養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)分為工單生成、工單派發(fā)、工單處理3個階段，主要涉及供水企業(yè)的巡檢班、檢漏班、維修科、養(yǎng)護(hù)科等部門科室，如圖1所示。

1）工單生成。供水管網(wǎng)工單一般有兩個來源：① 社會大眾通過電話、熱線等方式直接上報的供水事故，如井蓋丟失、消防栓破壞、管網(wǎng)漏水等，但一般由公眾上報的事件，管網(wǎng)所一般會先派遣專業(yè)的巡檢人員或檢漏人員到現(xiàn)場進(jìn)行查勘或檢漏，確認(rèn)事件的存在，一旦經(jīng)巡檢、檢漏人員確定即可生成工單；② 巡檢人員在日常的計劃性巡檢和臨時性巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)并上報的供水管網(wǎng)事件，由于巡檢人員都是具有專業(yè)知識的供水企業(yè)員工，由他們上報的事件不需要進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)，可馬上生成工單。

圖1 巡檢養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)流程

2）工單派發(fā)。工單生成后，管理人員可通過電話、短信的方式根據(jù)事件類型進(jìn)行工單派發(fā)（同時會附帶一份紙質(zhì)工單作為依據(jù)派發(fā)給相應(yīng)部門），如管道漏水、小量漏點等事件工單派發(fā)給維修科，井蓋缺失、消防栓撞壞、閥門井堆埋等事件工單派發(fā)給養(yǎng)護(hù)科。

3）工單處理。維修養(yǎng)護(hù)科在接到工單后，會協(xié)調(diào)各自科室的工作人員即刻前往事故現(xiàn)場進(jìn)行維修、養(yǎng)護(hù)工作，任務(wù)一旦完成，會馬上通過電話、短信的方式通知管理人員事件處理完畢。而管理人員則會派遣巡檢人員到現(xiàn)場檢查工單任務(wù)的完成情況（稱為臨時性巡檢任務(wù)），確認(rèn)無誤后，此工單即可終結(jié)。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)成

基于上述業(yè)務(wù)流程分析，供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計由Web系統(tǒng)和手持終端構(gòu)成。Web系統(tǒng)具備GIS系統(tǒng)常用查詢、操作與事件處理功能，可實時獲取巡檢養(yǎng)護(hù)人員的準(zhǔn)確位置，實現(xiàn)對巡檢養(yǎng)護(hù)任務(wù)的分派與考核；手持終端實現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的編輯、查詢與地形圖的任意操作功能，現(xiàn)場更新的管網(wǎng)數(shù)據(jù)可實時上傳至Web系統(tǒng)，并經(jīng)相關(guān)人員審批后，同步更新GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

1）Web系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線把管網(wǎng)數(shù)據(jù)與巡檢養(yǎng)護(hù)任務(wù)下傳到手持終端。手持終端系統(tǒng)，在智能GPRS手機(jī)前提下，執(zhí)行放大、縮小、復(fù)位、移動等操作無滯后，管網(wǎng)編輯速度保證在2 s以內(nèi)。

2）Web系統(tǒng)實時下發(fā)或上傳數(shù)據(jù)接收時具有提醒功能，當(dāng)管理人員基于Web系統(tǒng)發(fā)送指令到手持終端時，可提醒巡檢養(yǎng)護(hù)人員查看指令信息，并及時回復(fù)；同時，巡檢養(yǎng)護(hù)人員上傳照片或數(shù)據(jù)時，Web系統(tǒng)也可及時提醒管理人員做相應(yīng)處理。

3）通信方式采用GPRS和GPS結(jié)合的方式，能通過GPS獲取人員、車輛所在位置，并對其進(jìn)行合理調(diào)度和路徑導(dǎo)航。此方式考慮到了通信方式的靈活擴(kuò)展，比如CDMA、3G等。

4）對管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)事件處理采用流程化管理，對事件的處理過程進(jìn)行記錄，做到對事件的回溯有據(jù)可依。

3.3 功能設(shè)計

為滿足巡檢養(yǎng)護(hù)的實際業(yè)務(wù)需求，供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的Web系統(tǒng)和手持終端的功能設(shè)計如圖2所示。

圖2 功能設(shè)計

3.3.1 Web系統(tǒng)功能設(shè)計

1）事件展示。不僅能夠?qū)⑺辛傅难矙z養(yǎng)護(hù)事件（如管道維修、暗漏維修、附屬設(shè)施維護(hù)、管網(wǎng)改造等）通過列表進(jìn)行統(tǒng)一管理，而且能夠基于電子地圖將所有立案的巡檢養(yǎng)護(hù)事件進(jìn)行地圖可視化，并將各事件以一種形象的圖形標(biāo)注在相對應(yīng)的地理位置上。

2）信息管理。不僅能夠?qū)翁枴⑴晒r間、工單地址、巡檢養(yǎng)護(hù)單位、反饋時間、處理結(jié)果、事件原因、負(fù)責(zé)人等巡檢養(yǎng)護(hù)信息進(jìn)行臺賬管理，而且能夠?qū)翁幚磉^程中的歷史信息進(jìn)行管理，輔助管理人員了解工單任務(wù)的所有實施環(huán)節(jié)，也可對后續(xù)的工單考核提供參考依據(jù)。

3）工單分派。對于Web系統(tǒng)生成的巡檢養(yǎng)護(hù)工單，管理人員能夠根據(jù)任務(wù)類型將工單分派給相應(yīng)部門，如將維修任務(wù)工單發(fā)送到搶修隊，將養(yǎng)護(hù)任務(wù)工單發(fā)送到養(yǎng)護(hù)科等。

4）狀態(tài)監(jiān)控。對于巡檢養(yǎng)護(hù)事件特別是重大維修事件，現(xiàn)場監(jiān)理員會每日定期到現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)查，并填寫情況反饋。Web端的管理人員也可依據(jù)該反饋信息及附帶的最新現(xiàn)場圖片數(shù)據(jù)，了解該工單的最新進(jìn)展情況。另外，Web系統(tǒng)可基于電子地圖將所有的工單任務(wù)以動態(tài)標(biāo)簽形式進(jìn)行直觀可視化，并注明“未結(jié)案”、“已結(jié)案”，輔助管理人員從全局把握巡檢養(yǎng)護(hù)工單的完成情況。

5）工單統(tǒng)計。①不同種類統(tǒng)計，能夠根據(jù)上報事件的種類對任務(wù)工單進(jìn)行統(tǒng)計，輔助管理人員了解不同種類事件的占比情況，了解重大巡檢養(yǎng)護(hù)事件的發(fā)生率，便于指揮決策；②不同原因統(tǒng)計，能夠按口徑、材質(zhì)、損毀原因（管網(wǎng)老化、路面占壓、產(chǎn)品質(zhì)量）對管網(wǎng)漏水原因進(jìn)行分析，便于領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行宏觀決策；③不同來源統(tǒng)計，能夠根據(jù)任務(wù)來源（如熱線、電話、Email、短信、巡檢上報）對巡檢養(yǎng)護(hù)工單進(jìn)行統(tǒng)計分析，輔助領(lǐng)導(dǎo)了解工單的主要來源，以便更好地進(jìn)行安排部署。

6）工單預(yù)算。對于不同的巡檢養(yǎng)護(hù)工單，系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶提供的工單規(guī)模、選材、人工投入等信息，對該工程所需要的資金投入進(jìn)行預(yù)算，作為管理人員的參考依據(jù)。

7）工單考核。能夠根據(jù)每個巡檢養(yǎng)護(hù)工單的立案時間、結(jié)案時間對巡檢養(yǎng)護(hù)工單完成的及時率、回復(fù)情況、填單情況、簽證情況等進(jìn)行評價，用于對維修搶修人員的工作業(yè)績進(jìn)行考核，以便提高巡檢養(yǎng)護(hù)效率。

3.3.2 手持終端功能設(shè)計

1）地圖瀏覽。在手持設(shè)備上顯示各種供水管網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的地理分布情況，并顯示沿路的地名、建筑物、河流、綠地、鐵路、道路，還可實現(xiàn)面積、長度的量算。

2）屬性查詢?？梢酝ㄟ^點擊、框選、輸入查詢條件等方式，查看供水管網(wǎng)的屬性信息。

3）事件上報。事件所在的道路、發(fā)生的地點均自動從地圖中讀取，不需要手動添加。上報的事件可附加圖片。對于已經(jīng)上報的事件不論是否成功都可以保存在本地，以便后期查看。

4）工單接收?，F(xiàn)場巡檢養(yǎng)護(hù)人員可通過手持設(shè)備獲取Web系統(tǒng)發(fā)送的巡檢養(yǎng)護(hù)任務(wù)工單，如需要關(guān)閉哪些閥門、需要維修哪些管段、需要對哪些閥門井進(jìn)行清淤等。在接收任務(wù)工單的同時還可查看相對應(yīng)的地圖信息，輔助巡檢養(yǎng)護(hù)人員快速確定任務(wù)地點，提高工作效率。

5）工單回復(fù)。對于完成的工單任務(wù)，現(xiàn)場巡檢養(yǎng)護(hù)人員能夠及時將巡檢養(yǎng)護(hù)結(jié)果上報給Web系統(tǒng)，如起訖時間、完成情況、負(fù)責(zé)人等，同時可將回復(fù)信息自動保存到手持設(shè)備上，以便查看。

6）歷史記錄。歷史記錄保存的是已經(jīng)上報的事件和已經(jīng)回復(fù)的任務(wù)。利用手持設(shè)備可查看歷史事件和任務(wù)歷史，對上報失敗的事件進(jìn)行重新上報。

3.4 系統(tǒng)實現(xiàn)

供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)研究成果已在某自來水公司（鑒于數(shù)據(jù)保密問題，這里未提及具體的客戶單位名稱）得到成功驗證，為降低企業(yè)漏損率與產(chǎn)銷差提供了高效的管理手段，有效提高了供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)事件的處理效率，顯著提升了企業(yè)的社會服務(wù)水平，系統(tǒng)界面見圖3。

圖3 分派巡檢養(yǎng)護(hù)任務(wù)界面

4 結(jié) 語

供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，支持供水企業(yè)的巡檢養(yǎng)護(hù)人員分門別類地完成日、周、月、臨時的巡檢養(yǎng)護(hù)任務(wù)。由于手持設(shè)備上裝載有供水管網(wǎng)的GIS信息，因此可通過GPS技術(shù)為現(xiàn)場巡檢養(yǎng)護(hù)人員提供大量準(zhǔn)確的管網(wǎng)及附屬設(shè)備信息，幫助巡檢養(yǎng)護(hù)人員準(zhǔn)確了解現(xiàn)場的具體情況，從而徹底告別了傳統(tǒng)的人工記憶與管理的時代。

供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)是供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)的延伸建設(shè)，也是供水企業(yè)今后信息化不斷深入發(fā)展的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，實現(xiàn)供水業(yè)務(wù)的綜合運營監(jiān)管，已逐步成為供水行業(yè)信息化發(fā)展的趨勢，在這樣的大背景下，供水管網(wǎng)巡檢養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)必將成為最重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與業(yè)務(wù)支撐之一，它將為供水企業(yè)各種業(yè)務(wù)（如SCADA、客服等）提供極具價值的參考信息，從而有效推動供水企業(yè)的信息化建設(shè)不斷向前發(fā)展。

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B

1672-4623（2016）01-0104-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.01.032

劉明春，研究方向為地理信息技術(shù)、工程測量技術(shù)的應(yīng)用。

2013-10-23。