淺談GPS在特種設(shè)備上的應(yīng)用

易偉琪，張 恒，黃小波

（四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，四川 成都 610000）

GPS受到全球的用戶的青睞，并已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，不僅可以完成授時(shí)和測(cè)距工作，還能夠?yàn)橛脩籼峁?dǎo)航和定位等服務(wù)。GPS最開(kāi)始是由美國(guó)研發(fā)用于軍事領(lǐng)域的，如搜集情報(bào)、精準(zhǔn)定位等。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，如今的GPS已經(jīng)廣泛地被用于民用各個(gè)領(lǐng)域，并取得了矚目的成就，如在車(chē)輛、飛機(jī)和船舶等方面的應(yīng)用。目前在車(chē)輛中應(yīng)用GPS技術(shù)比較完善，且比較普遍。因此，可以將GPS應(yīng)用于檢驗(yàn)設(shè)備中，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的移動(dòng)軌跡、出入庫(kù)狀態(tài)，在設(shè)備運(yùn)輸超過(guò)限定范圍時(shí)報(bào)警，從而大大提升其安全性和可控性。另外，還能夠收集設(shè)備移動(dòng)軌跡形成大數(shù)據(jù)軌跡圖，分析使用最多的場(chǎng)景和地點(diǎn)，同時(shí)也可促進(jìn)GPS不斷地優(yōu)化升級(jí)，進(jìn)而為人類(lèi)做出更大的貢獻(xiàn)[1]。

1 特種設(shè)備概述

特種設(shè)備主要指的是威脅到人們生命財(cái)產(chǎn)安全且危險(xiǎn)系數(shù)比較大的設(shè)備。比如，鍋爐、壓力容器或者管道、電梯設(shè)備、起重設(shè)備、載客索道、大型游樂(lè)場(chǎng)專(zhuān)用的機(jī)動(dòng)車(chē)及其中的大型游樂(lè)設(shè)備等。特種設(shè)備主要分為承壓類(lèi)特種設(shè)備和機(jī)電類(lèi)特種設(shè)備。

（1）承壓類(lèi)特種設(shè)備。①鍋爐。鍋爐是指將所裝介質(zhì)通過(guò)各種燃料、電能或者其他能源所釋放的能量被加熱到指定的參數(shù)，并向外界以對(duì)外輸出介質(zhì)的方式提供熱能的設(shè)備。如正常水位容積按照設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)定的要求不能小于30升，同時(shí)保證蒸汽壓力不能小于0.1兆帕的承壓式蒸汽鍋爐。此外，還包括鍋爐的出口水壓不能小于0.1兆帕，額定功率不能小于0.1兆瓦的承壓式熱水鍋爐；額定功率不小于0.1兆瓦的有機(jī)熱載體鍋爐。②壓力容器。承載一定壓力的裝有氣體或液體的密封設(shè)備。壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)定要求氣體、液化氣和最高溫度不小于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體壓力不能小于0.1兆帕，且容積不能小于30升，內(nèi)部直徑（除圓形以外的截面指的是界面內(nèi)部邊界之間的最大幾何尺寸）不小于150毫米的固定式或者移動(dòng)式的容器；盛裝公稱(chēng)工作的壓力不小于0.2兆帕，且壓力和容積相乘所得數(shù)值不小于1.0兆帕升的氣體、液化氣或者標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)高于60攝氏度的氣瓶、氧艙等。③壓力管道。通過(guò)一定的壓力用于傳送特定氣體或者液體的管道，其規(guī)范要求最高工作壓力不小于0.1兆帕，輸送介質(zhì)包括氣體、液化氣、蒸汽，或者可燃、有腐蝕性等最高工作溫度不低于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體，其公稱(chēng)直徑不小于50毫米的管道。不包括公稱(chēng)直徑小于150毫米，工作最高壓力小于1.6兆帕的無(wú)毒、非可燃、無(wú)腐蝕的氣體管道及其設(shè)備本體的管道。

（2）機(jī)電類(lèi)特種設(shè)備。①電梯。主要指的是利用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)箱體或者固定路線運(yùn)行的梯級(jí)沿著剛性的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，以用來(lái)升降或者平行輸送人員、物品的機(jī)電設(shè)備。主要包括載人電梯、載貨電梯、扶手電梯、自動(dòng)人行道等多種電梯，不包括非公共場(chǎng)所只為單一家庭提供服務(wù)的電梯設(shè)備。②起重設(shè)備。主要是指使重物可以垂直升降或者垂直升降并發(fā)生水平位移的機(jī)電設(shè)備，其設(shè)計(jì)要求規(guī)定，額定起重量不小于0.5噸的升降機(jī)電設(shè)備；額定起重量不小于3噸的機(jī)電設(shè)備，或者額定起重力矩不小于4040 t·m的塔式起重設(shè)備，再或者是生產(chǎn)率不小于300 t/h的裝卸設(shè)備，且起重高度不小于2米的起重設(shè)備；層數(shù)不小于2層的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備等[2]。

2 GPS應(yīng)用在特種設(shè)備上的優(yōu)勢(shì)作用

2.1 保護(hù)作用

對(duì)于應(yīng)用油田中的特種設(shè)備而言，其所涉及的物品主要是天然氣或者石油等高危性的化學(xué)品，此類(lèi)高危性化學(xué)品的保存場(chǎng)景具有特別嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，一旦出現(xiàn)某些物質(zhì)超標(biāo)，那很可能導(dǎo)致石油或者天然氣等高?；瘜W(xué)產(chǎn)品發(fā)生爆炸、燃燒甚至釋放放射性物質(zhì)等嚴(yán)重事故，從而危及設(shè)備和人們生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也會(huì)造成環(huán)境污染的問(wèn)題，在進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)需格外謹(jǐn)慎。將GPS加在檢驗(yàn)設(shè)備上，使數(shù)據(jù)信息上傳自調(diào)度控制平臺(tái)，可實(shí)時(shí)掌握檢驗(yàn)人員的位置，最大限度地提升應(yīng)急反應(yīng)速度。此外，GPS還能夠記錄檢驗(yàn)設(shè)備在某地停留時(shí)間，通過(guò)時(shí)間來(lái)判斷工作有無(wú)異常以及檢驗(yàn)效率。GPS采用先進(jìn)的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，將此技術(shù)應(yīng)用于檢驗(yàn)設(shè)備，可以大大提升檢驗(yàn)的安全性[3]。

2.2 檢驗(yàn)設(shè)備野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的跟蹤、監(jiān)控

很多特種設(shè)備用于野外，由于野外作業(yè)不確定因素太多，加之一般運(yùn)行環(huán)境都比較偏遠(yuǎn)、惡劣，很容易出現(xiàn)意外，危及檢驗(yàn)員的安全。利用GPS對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)地跟蹤和監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)地了解檢驗(yàn)設(shè)備在野外現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)軌跡，當(dāng)出現(xiàn)異常情況，可以及時(shí)獲得信息，并進(jìn)行科學(xué)合理、及時(shí)有效地調(diào)整和控制，從而提高野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全性和高效性。此外，對(duì)于出現(xiàn)故障和意外的檢驗(yàn)設(shè)備，還能夠及時(shí)準(zhǔn)確地采取有效處理方法，最大限度地提高了野外作業(yè)的效率。

2.3 檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)輸?shù)母?、監(jiān)控

檢驗(yàn)設(shè)備有許多體積比較大且質(zhì)量也比較大，要確保設(shè)備能夠完好無(wú)損地運(yùn)輸?shù)街付ㄗ鳂I(yè)區(qū)域，是運(yùn)輸行業(yè)比較頭疼的一個(gè)問(wèn)題。一方面運(yùn)輸路程較遠(yuǎn)且路面情況有好有壞很難確定，另一方面還要確保設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)抵達(dá)指定區(qū)域。因此，對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備的全方位跟蹤和監(jiān)控管理顯得尤為重要。而GPS最為突出的優(yōu)勢(shì)之一就是定位和監(jiān)控，將GPS應(yīng)用于檢驗(yàn)設(shè)備，可以利用電子地圖隨時(shí)隨地觀察和掌握設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中的位置信息、安全信息以及實(shí)際的狀態(tài)，并且還可以隨著設(shè)備的移動(dòng)實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)信息，更為高效的方式是可以在同一屏幕上顯示對(duì)多臺(tái)設(shè)備的監(jiān)控和跟蹤數(shù)據(jù)信息，或者可以采用多個(gè)屏幕對(duì)多個(gè)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控和跟蹤，從而確保檢驗(yàn)設(shè)備完好無(wú)損地被運(yùn)輸至指定區(qū)域。上述數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用正是借助了GPS和通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集功能。將GPS科學(xué)合理地應(yīng)用于檢驗(yàn)設(shè)備，可以滿足在設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)于質(zhì)量和時(shí)效及其他的要求，以確保運(yùn)輸過(guò)程的安全性和高效性。與此同時(shí)，還可以根據(jù)GPS的提示選擇更為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸路線，盡可能地減少運(yùn)輸成本。因此，GPS在檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)輸過(guò)程中有著舉足輕重的作用[4]。

3 GPS在檢驗(yàn)設(shè)備上的具體應(yīng)用

3.1 GPS監(jiān)控系統(tǒng)在檢驗(yàn)設(shè)備安全運(yùn)行管理中的應(yīng)用

第一，GPS監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)設(shè)備的位置以及運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算之后，經(jīng)由衛(wèi)星上傳至檢驗(yàn)設(shè)備無(wú)線終端或者監(jiān)控平臺(tái)。當(dāng)檢驗(yàn)設(shè)備終端收到此信息時(shí)，可以將其展現(xiàn)在電子地圖之上，為相關(guān)技術(shù)人員提供數(shù)據(jù)信息支持；監(jiān)控平臺(tái)在接收到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息之后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)備的監(jiān)控和管理，從而最大限度地保證檢驗(yàn)設(shè)備的安全。第二，可以根據(jù)既定的工作計(jì)劃設(shè)定相應(yīng)的區(qū)域報(bào)警，一旦設(shè)備移動(dòng)超過(guò)規(guī)定區(qū)域之后，可以及時(shí)警報(bào)，同時(shí)將設(shè)備的數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)在監(jiān)控平臺(tái)的屏幕上。此外，監(jiān)控平臺(tái)還可以對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行軌跡的異常情況進(jìn)行記錄，以此提醒相關(guān)技術(shù)人員。第三，GPS能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行軌跡歷史的記錄和查詢(xún)，包括但不限于設(shè)備歷史運(yùn)行的軌跡、時(shí)間等數(shù)據(jù)信息，可以有效地控制部分技術(shù)人員對(duì)于設(shè)備運(yùn)輸數(shù)據(jù)弄虛作假的情況，從而最大有效地降低檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行成本。第四，檢驗(yàn)設(shè)備在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種各樣的異常和故障，這時(shí)就需要利用到GPS的緊急救助功能。一旦設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障，相關(guān)技術(shù)人員可以立即按下報(bào)警按鈕，觸發(fā)報(bào)警裝置發(fā)送報(bào)警信息至監(jiān)控控制中心，監(jiān)控控制中心接收到此信號(hào)之后，可以當(dāng)即確定出現(xiàn)故障和異常情況的設(shè)備的具體位置和實(shí)際情況，同時(shí)制定相應(yīng)的符合實(shí)際要求的緊急處理措施，最大限度地保證設(shè)備及其操作人員的安全[5]。

3.2 在對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)評(píng)估過(guò)程中的應(yīng)用

GPS不斷地發(fā)展和優(yōu)化，為檢驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)評(píng)估提供了更多的思路和方向。對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)評(píng)估主要是為了提升設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行的狀態(tài)參數(shù)評(píng)估主要分為設(shè)備自身和外部?jī)煞矫鎱?shù)的評(píng)估，GPS可以對(duì)這兩方面的參數(shù)進(jìn)行科學(xué)、合理、有效的評(píng)估，且保證評(píng)估參數(shù)的有效性和精準(zhǔn)性，從而強(qiáng)化對(duì)于檢驗(yàn)設(shè)備的評(píng)價(jià)效果。

（1）利用GPS評(píng)估檢驗(yàn)設(shè)備自身的狀態(tài)參數(shù)。檢驗(yàn)設(shè)備在正常的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，其自身的各種參數(shù)和狀態(tài)會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)而出現(xiàn)變化，通過(guò)與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備自身狀態(tài)參數(shù)的評(píng)估，此舉可以提高對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行性能的評(píng)價(jià)效果，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)設(shè)備動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)和分析。

（2）利用GPS對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行的外部環(huán)境進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)評(píng)估。檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行的外部環(huán)境也是影響設(shè)備安全性和穩(wěn)定性的重要因素，利用GPS對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行的外部環(huán)境進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)評(píng)估，能夠更好地了解設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中所受外部環(huán)境影響程度，以便采取相應(yīng)的預(yù)控措施，保證檢驗(yàn)設(shè)備安全性和穩(wěn)定性。

4 GPS發(fā)展趨勢(shì)探討

檢驗(yàn)設(shè)備未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是廣泛應(yīng)用GPS，所以在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，需要不斷地優(yōu)化和升級(jí)GPS應(yīng)用系統(tǒng)，切實(shí)地強(qiáng)化GPS在檢驗(yàn)設(shè)備中的應(yīng)用效率。第一，硬件。進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)成本的控制程度，可以將GPS接收機(jī)與微慣導(dǎo)元件進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，進(jìn)一步提升GPS接收系統(tǒng)的工作效率。第二，算法。常用的一些算法，比如卡爾曼聯(lián)合濾波導(dǎo)航算法、D-S證據(jù)理論算法、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，都存在不同程度上的局限性，所以未來(lái)要應(yīng)用更高效、更方便的信息融合算法，切實(shí)解決GPS在檢驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題。此外，GPS對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行噪聲的統(tǒng)計(jì)可以使用濾波模型的方式，未來(lái)的發(fā)展方向勢(shì)必是自適應(yīng)算法和誤差補(bǔ)償。GPS在檢驗(yàn)設(shè)備中的應(yīng)用除了上述之外，還要根據(jù)不同設(shè)備、不同用戶、不同要求為其提供不同的個(gè)性化服務(wù)，對(duì)GPS其他的功能進(jìn)一步研究和探討。有機(jī)地結(jié)合GPS通信技術(shù)，可以有效地控制檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而使GPS在檢驗(yàn)設(shè)備中發(fā)揮出更大的作用。GPS不僅可以為檢驗(yàn)設(shè)備提供宏觀的控制服務(wù)，還能夠更精準(zhǔn)地檢測(cè)檢驗(yàn)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的參數(shù)狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息，這也可以作為GPS在未來(lái)發(fā)展的微觀問(wèn)題。采用GPS解決此類(lèi)問(wèn)題，可以極大地提升檢驗(yàn)設(shè)備的檢測(cè)試驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)方面的控制效果。當(dāng)前比較常用的雙天線式GPS檢測(cè)辦法所評(píng)估獲取的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性不足，效率較低，很難充分滿足檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)于實(shí)時(shí)性的要求。除此之外，還要繼續(xù)改善和優(yōu)化GPS的方便簡(jiǎn)捷化和參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性，充分利用軟測(cè)量等多種方式，對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的變化量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而最大限度地降低檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行成本，同時(shí)還能夠加強(qiáng)GPS在檢驗(yàn)設(shè)備上應(yīng)用的靈活性。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，GPS具有比較高的靈活性，自動(dòng)化程度比較高，精準(zhǔn)度也相對(duì)較高。因此，在檢驗(yàn)設(shè)備使用的特殊環(huán)境下，GPS可以充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備的能耗進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，以及對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異?；蚬收锨闆r下的應(yīng)急管控措施等，可以最大限度地保證設(shè)備和人員的安全問(wèn)題，從而在檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中更為規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化地實(shí)施成本控制，最大限度地減少不必要的費(fèi)用支出，提高檢驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行效率，促使檢驗(yàn)設(shè)備行業(yè)的科學(xué)化、合理化，以順應(yīng)時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的要求，保證檢驗(yàn)設(shè)備行業(yè)更安全、更穩(wěn)定地長(zhǎng)久發(fā)展。■參考文獻(xiàn)

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