基于B/S結(jié)構(gòu)的管道智能巡檢管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

周欣帥 馬雨廷

基于B/S結(jié)構(gòu)的管道智能巡檢管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

周欣帥 馬雨廷

（河南省發(fā)展燃?xì)庥邢薰?，河?鄭州 451161）

線路巡檢工作是天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)行管理的基礎(chǔ)，關(guān)系到城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文提出了基于B/S結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)的管道智能巡檢系統(tǒng)，巡檢PDA利用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)，內(nèi)置的GPS定位器能接收到衛(wèi)星發(fā)來(lái)的定位數(shù)據(jù)，并通過(guò)4G通訊平臺(tái)實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)傳輸。在瀏覽器的管理平臺(tái)上查詢巡線軌跡、巡檢點(diǎn)、事故隱患等信息，并進(jìn)行分析和處理，使管道巡檢管理工作更加智能化，提高了管道公司的管理和決策水平。此外，針對(duì)長(zhǎng)輸管道巡檢管理平臺(tái)中存在數(shù)據(jù)統(tǒng)一、信息集成、閉環(huán)處理等功能缺陷進(jìn)行改進(jìn)和開(kāi)發(fā)，為管道完整性管理提供了新的思路。

智能巡檢系統(tǒng)；B/S結(jié)構(gòu)；管道完整性管理

面對(duì)復(fù)雜多變的社會(huì)環(huán)境，天然氣長(zhǎng)輸管道運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素逐漸增多，對(duì)管理信息化、規(guī)范化的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的檢修管理方式難以適應(yīng)目前安全生產(chǎn)管理的要求，輔助以高效的智能化工具顯得尤為重要。隨著GIS地理位置技術(shù)、RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS定位技術(shù)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，智能巡檢管理系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到管道運(yùn)行管理中。本文基于瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)搭建了一種新型的智能巡檢平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢人員的跟蹤與監(jiān)控管理，提高了線路巡檢工作的效率和質(zhì)量，保證管道的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某省級(jí)天然氣長(zhǎng)輸管道管徑Φ700mm，全長(zhǎng)約104km，共有3個(gè)分輸站、7個(gè)閥室，管道沿線所經(jīng)之處多為農(nóng)田、居民區(qū)、高速公路、鐵路等地段。根據(jù)該管線分布特點(diǎn)，生產(chǎn)運(yùn)行部建立日常巡檢制度，并成立管線專業(yè)巡護(hù)隊(duì)，負(fù)責(zé)管線日常的巡查工作，對(duì)管線所附屬的構(gòu)造物、沿線設(shè)施及周邊環(huán)境等進(jìn)行檢查，將事故隱患消除在萌芽狀態(tài)，為安全生產(chǎn)工作提供了基礎(chǔ)保障。

近年來(lái)，該線路所處地域經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展，地理空間屬性日趨復(fù)雜，尤其是管道周邊的違章占?jí)?、第三方施工等變化極易對(duì)管道造成破壞，巡檢存在布點(diǎn)難、維護(hù)難等特殊情況，給管道防護(hù)工作帶來(lái)了極大困難，管道沿線安全成為日常生產(chǎn)工作中的重要部分。在傳統(tǒng)工作方式中，巡檢信息、缺陷數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)不能及時(shí)更新和歸檔，管道沿線相關(guān)地理信息屬性數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)不全面，設(shè)備、人員數(shù)據(jù)無(wú)法綜合利用，導(dǎo)致燃?xì)廨斉湔{(diào)度、指揮、決策缺乏科學(xué)有效的支持。此外，由于管道公司存在人員結(jié)構(gòu)短缺、車輛配備不足等問(wèn)題，再加上巡檢人員管理不規(guī)范，巡線工作人員績(jī)效難以評(píng)估，導(dǎo)致巡線工作存在一定偏差。

為提高巡查效率和質(zhì)量，節(jié)約人力和物力資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡線人員績(jī)效的科學(xué)評(píng)估，河南省發(fā)展燃?xì)庥邢薰九c威斯盾科技公司共同研發(fā)出適用于輸氣管道管理的巡檢人員跟蹤管理及監(jiān)控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)（見(jiàn)圖1）是以面向?qū)ο螅∣OP）的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以面向服務(wù)（SOA）的設(shè)計(jì)為應(yīng)用擴(kuò)展，系統(tǒng)主要采用Browser-Server（B/S）表現(xiàn)形式，即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)Web service接口對(duì)接巡檢管理平臺(tái)和手持機(jī)，實(shí)現(xiàn)巡檢和管理數(shù)據(jù)交換。

圖1 巡檢系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)服務(wù)端是基于J2EE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，具有良好的安全性、擴(kuò)展性及跨平臺(tái)的適應(yīng)能力。采用智能化信息分析手段，對(duì)各條線路的巡檢事件進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)定位，獲取第一手安全信息，實(shí)時(shí)管理工作人員巡查情況及設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等信息，提高安全巡檢工作的規(guī)范化、科學(xué)化管理水平，促進(jìn)安全生產(chǎn)的有序進(jìn)行。

2.2 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由系統(tǒng)管理平臺(tái)、系統(tǒng)服務(wù)器、智能巡檢機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)巡檢點(diǎn)和4G通訊平臺(tái)組成（見(jiàn)圖2）。其中，智能巡檢機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)巡檢點(diǎn)用于數(shù)據(jù)采集，4G通訊平臺(tái)和系統(tǒng)服務(wù)器用于數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存，系統(tǒng)管理平臺(tái)用于數(shù)據(jù)查詢、分析與處理。

圖2 巡檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2.1 數(shù)據(jù)采集。通過(guò)智能巡檢系統(tǒng)的建設(shè)，以巡檢線路上的GPS坐標(biāo)為巡檢點(diǎn)和在重要位置安裝的巡檢點(diǎn)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢人員的全程動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理，以確保他們能準(zhǔn)確地按照設(shè)定的巡檢路線、地點(diǎn)、班次、時(shí)間、重點(diǎn)部位必要的停留等進(jìn)行巡檢。管道巡檢過(guò)程中，巡檢人員配置手持終端，手持終端將實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星發(fā)送的經(jīng)度、緯度、時(shí)間等信息，且每隔15s將定位信息及巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的事件狀況信息通過(guò)4G通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中［1］。

對(duì)于巡檢點(diǎn)，系統(tǒng)可對(duì)每個(gè)巡檢點(diǎn)制定巡檢標(biāo)準(zhǔn)，巡檢標(biāo)準(zhǔn)可分為描述類、記錄類、觀察類、圖片類等。利用云巡檢APP終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，巡檢人員到達(dá)待檢設(shè)備后，利用智能巡檢機(jī)獲取感應(yīng)式巡更點(diǎn)所包含的編號(hào)信息。

2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸與處理。巡檢管理系統(tǒng)間通過(guò)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行信息傳遞，手持終端和管理平臺(tái)間采用Web service接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)用戶信息、用戶核對(duì)任務(wù)信息、巡檢信息和缺陷信息的傳送。其中，下行端口主要用于用戶信息、巡檢點(diǎn)信息、巡查項(xiàng)目的傳送，采用數(shù)據(jù)庫(kù)定時(shí)通信方式，每天夜間進(jìn)行信息傳送；上行端口主要是巡檢信息和安全隱患上傳。

2.2.3 數(shù)據(jù)查詢與分析。巡檢人員的實(shí)時(shí)位置可在百度地圖上顯示，點(diǎn)擊某個(gè)巡檢人員可顯示該人員的任務(wù)執(zhí)行情況，系統(tǒng)顯示當(dāng)前所有正在執(zhí)行的巡檢任務(wù)，并以動(dòng)態(tài)的行進(jìn)圖顯示已巡檢和未巡檢的點(diǎn)位?？砂慈掌?、時(shí)間段、路線（崗位）、班次、巡檢人員多種條件進(jìn)行單獨(dú)或組合查詢，查詢包括正常記錄、漏點(diǎn)記錄、不準(zhǔn)時(shí)記錄等分類報(bào)表?？勺詣?dòng)生成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，提供正常巡檢率、漏點(diǎn)率、遲到、早到率等管理數(shù)據(jù)。提供原始巡查記錄查詢，確保記錄準(zhǔn)確無(wú)誤。所有記錄提供打印輸出功能。系統(tǒng)還提供多級(jí)用戶權(quán)限功能，用戶操作日志等安全功能。

圖3 系統(tǒng)巡檢、檢修工作流程

圖4 巡檢管理系統(tǒng)缺陷管理信息

2.3 系統(tǒng)工作流程

管理者通過(guò)Web瀏覽器在地址欄輸入管理網(wǎng)址，登錄服務(wù)管理端進(jìn)入工作界面，對(duì)巡檢工作進(jìn)行考核，巡檢人員按照巡檢標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行上報(bào)，管理人員可以對(duì)巡檢人員申報(bào)的缺陷進(jìn)行審核和派工處理。

巡檢人員執(zhí)行巡檢時(shí)，通過(guò)自動(dòng)記錄巡檢人員的巡檢軌跡，并與系統(tǒng)設(shè)置的GPS巡檢點(diǎn)進(jìn)行匹配；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)安裝有巡檢點(diǎn)時(shí)，巡檢人員用巡檢儀掃描巡檢點(diǎn)，完成巡檢作業(yè)；巡檢儀實(shí)時(shí)上傳巡檢人員的任務(wù)執(zhí)行情況，實(shí)時(shí)上傳巡檢過(guò)程中發(fā)生的隱患、事故等事件信息，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)上傳的巡檢記錄進(jìn)行考核，從而最大限度地減少事故隱患，實(shí)現(xiàn)事故的提前控制，保證線路安全運(yùn)行。

檢修人員根據(jù)管理人員下發(fā)的檢修任務(wù)進(jìn)行檢修作業(yè)，作業(yè)完成后拍照上傳申請(qǐng)管理員消缺，并提出改善意見(jiàn)。管理者通過(guò)巡檢人員收集現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，安排對(duì)巡檢區(qū)域的維護(hù)保養(yǎng)，并通過(guò)以上數(shù)據(jù)的積累和數(shù)據(jù)挖掘?yàn)檠矙z區(qū)域的地點(diǎn)更新、選型作輔助決策。系統(tǒng)巡檢、檢修工作流程如圖3所示。

3 功能實(shí)現(xiàn)與定向開(kāi)發(fā)

3.1 功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)于2017年1月應(yīng)用在河南省發(fā)展燃?xì)庥邢薰咎烊粴忾L(zhǎng)輸管道巡檢管理中，實(shí)現(xiàn)了管道巡檢數(shù)據(jù)的網(wǎng)上發(fā)布、瀏覽及查詢。公司管理人員通過(guò)巡線任務(wù)管理能確保巡線工準(zhǔn)確地按照設(shè)定的巡檢路線、地點(diǎn)、班次、時(shí)間、重點(diǎn)部位必要的停留等進(jìn)行巡檢，借助統(tǒng)計(jì)分析模塊科學(xué)地對(duì)巡線工的績(jī)效考核。

3.1.1 巡線任務(wù)管理。巡檢調(diào)度員在巡檢線路的基礎(chǔ)上為巡檢排班，制定巡檢計(jì)劃，可以顯示已經(jīng)排班的線路。選擇執(zhí)行任務(wù)的部門(mén)，錄入巡檢排班開(kāi)始日期，以及巡檢開(kāi)始時(shí)間和巡檢結(jié)束時(shí)間，選擇巡檢路線。巡檢調(diào)度員可以查詢巡檢任務(wù)，根據(jù)任務(wù)的執(zhí)行部門(mén)進(jìn)行查詢，可查看巡檢任務(wù)的執(zhí)行運(yùn)行軌跡、巡檢點(diǎn)的詳細(xì)巡檢信息。

3.1.2 隱患管理。隱患管理模塊可以顯示當(dāng)前部門(mén)所有上報(bào)缺陷的處理狀況，用戶可根據(jù)缺陷編號(hào)、上級(jí)部門(mén)、缺陷狀況和上報(bào)時(shí)間段等條件進(jìn)行檢索。對(duì)于缺陷信息，可以顯示該缺陷的處理過(guò)程，其中處理類型包括初驗(yàn)、檢修和終驗(yàn)。巡檢管理系統(tǒng)缺陷管理信息如圖4所示。

3.1.3 統(tǒng)計(jì)分析。用戶可以查看巡檢執(zhí)行部門(mén)和巡檢工的執(zhí)行情況，可根據(jù)部門(mén)、開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間查詢巡檢完成率等指標(biāo)，可通過(guò)報(bào)表、曲線圖、圖片等方式查閱歷史數(shù)據(jù)。

3.2 改進(jìn)與定向開(kāi)發(fā)

針對(duì)巡檢管理平臺(tái)中存在閉環(huán)處理、信息集成等功能缺陷，2017年6月完成系統(tǒng)初步改進(jìn)，將隱患管理修改為消缺驗(yàn)收管理，并增加設(shè)備信息管理和GIS資源管理等模塊，見(jiàn)圖5。

圖5 系統(tǒng)管理平臺(tái)功能模塊改進(jìn)

此外，河南省發(fā)展燃?xì)庥邢薰緸榱藢⒐艿劳暾詳?shù)據(jù)統(tǒng)一管理起來(lái)，還提出增加管道完整性管理模塊，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)等功能。

3.2.1 信息集成管理。GPS巡檢系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)包括管道中心線及管道設(shè)施數(shù)據(jù)、管道檢測(cè)數(shù)據(jù)、管道失效數(shù)據(jù)、管道運(yùn)行數(shù)據(jù)、管道沿線數(shù)據(jù)、站場(chǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)專題數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)［2］，地圖、管線、場(chǎng)站、閥室、管線設(shè)施、改擴(kuò)建工程等空間分布，以及巡檢車輛實(shí)時(shí)位置，外業(yè)巡檢、養(yǎng)護(hù)、檢修、檢漏等人員的工作情況，并將實(shí)時(shí)采集到的燃?xì)鈹?shù)據(jù)如氣源供應(yīng)、氣量、氣壓、監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、爆管點(diǎn)、漏氣點(diǎn)等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)疊加到地圖上。此外，系統(tǒng)預(yù)留集成接口，可便于和SCADA系統(tǒng)（監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、客戶服務(wù)系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)及功能集成，也便于對(duì)場(chǎng)站、閥室的設(shè)備檢查、維修、保養(yǎng)、盤(pán)點(diǎn)及安全檢查等方面進(jìn)行管理，滿足燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配綜合調(diào)度決策需要，實(shí)現(xiàn)燃?xì)庠O(shè)施的精細(xì)化管理。

3.2.2 管線完整性管理。管道完整性管理是一種基于數(shù)據(jù)、主動(dòng)預(yù)防的管道安全管理模式，是主要包含數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)、維修維護(hù)及效能評(píng)價(jià)6個(gè)環(huán)節(jié)的閉環(huán)管理體系。首先，要研究管道沿線經(jīng)過(guò)的災(zāi)害環(huán)境和地質(zhì)條件，在分析管道的致災(zāi)機(jī)理、危害形式、誘發(fā)因素等基礎(chǔ)上，制定出現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害源識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估操作方案；其次，采用管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)、外防腐檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、采空區(qū)評(píng)價(jià)等測(cè)量方法，分析判斷出管道本體、防腐有效性、管道地質(zhì)災(zāi)害和周邊環(huán)境及場(chǎng)站設(shè)施存在的風(fēng)險(xiǎn)，生成檢測(cè)分析報(bào)告與數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道及設(shè)施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和完整性評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

基于B/S結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)的管道智能巡檢系統(tǒng)充分利用了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，支持谷歌、360或者IE8.0以上的瀏覽器，具有成本低、操作簡(jiǎn)便、界面交互性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)電子巡檢相比，采用開(kāi)放式的B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)版軟件，所有程序部署于Web服務(wù)器，只要授權(quán)就可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄系統(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可方便管理人員查看當(dāng)前狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)信息，用戶可以隨時(shí)隨地通過(guò)電腦、手機(jī)或Pad來(lái)查詢巡檢人員記錄?？偟膩?lái)說(shuō)，本文所介紹的基于B/S結(jié)構(gòu)的管道智能巡檢系統(tǒng)可以對(duì)巡檢人員進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督管理，提高了巡檢管理的效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了巡檢管理的電子化、智能化和信息化，并通過(guò)持續(xù)改進(jìn)促進(jìn)了管道巡檢管理向系統(tǒng)化、精細(xì)化、數(shù)字化方向發(fā)展。此外，該系統(tǒng)能定向開(kāi)發(fā)管道完整性管理模塊，實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)與其他管道完整性業(yè)務(wù)的信息整合，進(jìn)一步提高管道巡檢管理的效率和水平。

［1］耿關(guān)慶.基于移動(dòng)GIS的南疆天然氣利民工程管道巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2016（1）：88-90.

［2］徐杰，李洋，劉亮，等.基于WebGIS的管道完整性管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2016（7）：729-733，741.

Design and Development of Intelligent Inspection Management System of Pipeline Based on B/S Structure

Zhou XinshuaiMa Yuting
（Henan Development Gas Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450008）

Line inspection work is the basis of long distance natural gas pipeline operation and manage?ment,andthis work is closely related to the stability of urban gas supply system.This paper put forward the intelligent inspection system based on the B/S structure,that was the browser and the server struc?ture.The PDA uses the radio frequency identification technology to carry on the data acquisition,and the built-in GPS locator can receive location data from the satellite,and transfers the data via 4G communica?tion platform.The browser management platform is used to inquire the information such as patrol trajecto?ry,checking point,accidents and so on,then analysis and processing,so that the pipeline inspection man?agement work become more intelligent,the level of management and decision-making pipeline company is improved.In addition,the Inspection management platformof long-distance natural gas pipeline suffers from a series of problems,such as non-standardized data,difficult data correlation,closed-loop processing and other Functional defects,we improve and develop the system,then the process provide new ideas for pipe?line integrity management.

intelligent inspection system；B/S Structure；pipeintegrity management

TE832

A

1003-5168（2017）10-0064-04

2017-09-02

周欣帥（1990-），碩士，工程師，研究方向：智慧城市建設(shè)。