GPS巡查管理系統(tǒng)在黑河輸水渠道工程的應(yīng)用

傅 柯，張勝民，李 東

(西安水務(wù)(集團(tuán))黑河輸水渠道管理有限公司，陜西 西安 710065)

1 工程概況

黑河輸水渠道工程自黑峪口藺家灣匯流池起，向東沿秦嶺北坡腳，通過(guò)秦嶺中低淺山區(qū)、山前洪積扇、山前洪積平原、河谷階地和黃土塬地帶，沿線經(jīng)過(guò)西安市周至縣、鄠邑區(qū)、長(zhǎng)安區(qū)、雁塔區(qū)等三區(qū)一縣，全長(zhǎng)107.731 km。其中：箱涵長(zhǎng)度58.948 km，隧洞(16座)長(zhǎng)度25.059 km，渡槽(20座)總長(zhǎng)度1.231 km，倒虹(26座)長(zhǎng)度22.493 km。除主渠道外，石砭峪水源、灃峪水源、田峪水源、石頭河水源、甘峪水源改建、擴(kuò)建、新建供水渠道合計(jì)長(zhǎng)度72 km，溢流分流退水渠道5.175 km，輸水渠道采用暗管形式鋪設(shè)并且全部采用重力自流供水。自1990年第一個(gè)水源地——石砭峪水庫(kù)供水以來(lái)，歷時(shí)28年共向西安提供原水56億m3(截止到2017年底)，渠系水源地由5個(gè)增加到11個(gè)，原水供應(yīng)的水廠增加到5家。渠道輸水能力已處于滿負(fù)荷狀態(tài)，日供水能力達(dá)到110～125萬(wàn)t。

綜上所述，西安黑河輸水渠道經(jīng)過(guò)的地形地貌復(fù)雜，地質(zhì)條件惡劣，建筑物、構(gòu)筑物數(shù)量多，加上S107省道的開(kāi)通，園區(qū)的建設(shè)，景點(diǎn)的設(shè)置，人流、物流激增；另外，由于地形條件的限制，約有6.5 km箱涵處于外漏狀態(tài)，給渠道日常巡查管理工作帶來(lái)了極大的困難。對(duì)于這樣重要的工程，處于這樣的環(huán)境下，如何加強(qiáng)渠道日常巡查管理，確保供水暢通，最終保障西安市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，就顯的尤為重要了。

2 渠道巡查工作現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題

目前，黑河輸水渠道日常巡查管理工作共有17名渠道巡查人員，每人平均巡查渠道長(zhǎng)度為8 km，實(shí)行每日單巡；如遇汛期階段，實(shí)行每日雙巡。每日巡查完畢后，按照規(guī)定填寫(xiě)《渠道巡查記錄本》；對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及隱患向上級(jí)部門(mén)進(jìn)行匯報(bào)。但是在具體的巡查工作中面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：

1) 雖然制定了渠道巡查工作范圍，但是現(xiàn)有的管理模式無(wú)法統(tǒng)計(jì)巡查人員是否每次巡查范圍都實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，缺乏跟蹤監(jiān)督的手段[1]。

2) 現(xiàn)有巡查管理模式無(wú)法查看到巡查人員每日的具體巡查軌跡，無(wú)法判斷是否存在漏巡、繞巡等情況。

3) 每日對(duì)渠道沿線重點(diǎn)部位(爬坡段、高邊坡)及附屬建筑物(外漏箱涵、渡槽、倒虹、隧洞等)的巡查情況，管理層無(wú)法及時(shí)獲取。

4) 無(wú)法獲取渠道巡查人員每日的巡查時(shí)長(zhǎng)、巡查里程等數(shù)據(jù)，導(dǎo)致渠道巡查工作績(jī)效考核無(wú)法有效開(kāi)展。

5) 無(wú)法實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)督到渠道巡查人員每日的工作情況，對(duì)于重要的突發(fā)事件，不能及時(shí)掌握一線情況[7]。

在信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間信息技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、多媒體技術(shù)等相關(guān)技術(shù)迅猛發(fā)展并且相互融合的前提下，黑河輸水渠道管理部門(mén)希望通過(guò)引入GPS巡查管理系統(tǒng)，解決目前渠道巡查中存在的弊端，從而進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)渠道巡查人員的管理及巡查任務(wù)的督促落實(shí)。

3 GPS巡查管理系統(tǒng)的功能及應(yīng)用

3.1 GPS的定義

利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS[6]。

3.2 GPS巡查管理系統(tǒng)的框架

該系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，即：GPS定位終端，信息接收服務(wù)器終端，信息查詢監(jiān)督平臺(tái)終端[2]。

圖1 GPS巡查系統(tǒng)框架示意圖

◆ GPS定位終端：GPS定位終端的主要功能是自動(dòng)采集渠道巡查人員的巡查軌跡，實(shí)時(shí)顯示位置信息，記錄巡查速度、巡查時(shí)長(zhǎng)、終端電量等信息；所有信息都是通過(guò)web service的形式發(fā)送到指定服務(wù)器終端，為后期查詢功能提供數(shù)據(jù)支持。

◆ 信息接收服務(wù)器終端：信息接收服務(wù)器終端的主要功能是數(shù)據(jù)接收、處理、存儲(chǔ)，將渠道巡查人員的巡查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于信息查詢監(jiān)督終端進(jìn)行信息調(diào)用，具體功能包括：

開(kāi)啟相應(yīng)的服務(wù)，搜索是否有信息錄入；將GPS定位終端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、判斷信息數(shù)據(jù)的有效性、分類存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表格中；維護(hù)采集數(shù)據(jù)的完整，并且按照邏輯規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)備份[4,5]。

圖2 GPS定位終端設(shè)備圖片

圖3 信息接收服務(wù)器終端

◆ 信息查詢監(jiān)督平臺(tái)終端：信息查詢監(jiān)督平臺(tái)的主要功能是利用Arcgis service[3]技術(shù)進(jìn)行渠道巡查軌跡管理，能夠?qū)ρ膊檐壽E進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，并可查詢歷史記錄。具體包括：地圖對(duì)象查詢?yōu)g覽功能，渠道巡查人員巡查軌跡實(shí)時(shí)顯示功能，巡查次數(shù)、巡查時(shí)長(zhǎng)、路線長(zhǎng)度、巡查時(shí)速等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)功能，日統(tǒng)計(jì)、周分析、月報(bào)表功能。

圖4 信息查詢監(jiān)督平臺(tái)終端及查詢功能展示

3.3 GPS巡查管理系統(tǒng)的應(yīng)用

該系統(tǒng)在具體應(yīng)用中將使用者分為兩部分：管理站渠道巡查人員和渠道巡查管理部門(mén)。

3.3.1 管理站渠道巡查人員

1) GPS定位終端的應(yīng)用

渠道巡查人員每日進(jìn)行渠道巡查時(shí)，按照規(guī)定打開(kāi)GPS定位終端設(shè)備，待藍(lán)色指示燈常亮狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，表明此時(shí)GPS信號(hào)接受正常，可以開(kāi)始進(jìn)行渠道巡查，巡查過(guò)程中按照具體巡查范圍進(jìn)行巡查，同步采集巡查軌跡的信息數(shù)據(jù)，發(fā)送至信息接收服務(wù)器終端；渠道巡查完畢后，關(guān)閉終端設(shè)備。

3.3.2 渠道巡查管理部門(mén)

1) 信息查詢監(jiān)督平臺(tái)終端的應(yīng)用

按照時(shí)間、巡查人員、所屬管理站等條件對(duì)17名渠道巡查人員每日的巡查軌跡進(jìn)行跟蹤查詢，查詢結(jié)果通過(guò)WebGis地圖進(jìn)行展現(xiàn)，具體內(nèi)容包括軌跡路徑、軌跡回放、巡查時(shí)間、巡查里程、行進(jìn)速度等數(shù)據(jù)信息。

2) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

通過(guò)表單化形式對(duì)每月巡查次數(shù)、實(shí)際巡查里程、巡查范圍覆蓋率、巡查時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成具體資料，為渠道巡查工作的考核提供數(shù)據(jù)參考。

圖5 渠道巡查數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢

圖6 渠道巡查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

4 結(jié)論

通過(guò)引入GPS渠道巡查管理系統(tǒng)，解決了渠道巡查工作中出現(xiàn)的一些弊端，加強(qiáng)了管理部門(mén)對(duì)渠道巡查人員的管理力度， 實(shí)現(xiàn)了日常渠道巡查實(shí)時(shí)督促，為渠道巡查率達(dá)到99%以上提供了有力的保障。但是該系統(tǒng)在日常使用中，還是出現(xiàn)了一些問(wèn)題：1) GPS定位終端使用過(guò)程中偶爾出現(xiàn)信號(hào)接收不穩(wěn)定，造成當(dāng)天巡查軌跡數(shù)據(jù)不完整，導(dǎo)致無(wú)法判斷渠道巡查人員是否完成巡查任務(wù)。2) 缺少實(shí)時(shí)信息上報(bào)功能，不能將巡查過(guò)程中出現(xiàn)的突發(fā)情況告知管理層，不能采集終端現(xiàn)場(chǎng)照片進(jìn)行自動(dòng)上傳。3) 信息查詢監(jiān)督平臺(tái)終端可供查詢的內(nèi)容較少，無(wú)法完全滿足渠道巡查管理工作發(fā)展的需要。筆者相信，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，面對(duì)上述問(wèn)題，會(huì)有更多先進(jìn)技術(shù)及方法有待我們?nèi)ヌ剿骱蛯?shí)踐。