GPS在特種設(shè)備行業(yè)管理中的應(yīng)用

明子涵，龔倩

（四川省特種設(shè)備檢驗研究院，四川 成都 610000）

GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）在保證檢驗設(shè)備的經(jīng)濟安全穩(wěn)定使用的過程中，發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過檢驗設(shè)備管理中安裝的GPS系統(tǒng)，可以實時掌控和監(jiān)視檢驗設(shè)備的各種數(shù)據(jù)信息，比如，準確的三維位置和實時三維運行情況等信息。GPS系統(tǒng)應(yīng)用于檢驗設(shè)備的管理中，使其擺脫了時間和空間的束縛，全方位覆蓋，應(yīng)用范圍更廣，自動化程度更高，可以隨時隨地了解檢驗設(shè)備的具體位置信息，而且經(jīng)濟成本較低。由此不難看出，在檢驗設(shè)備管理中引入GPS技術(shù)可以更科學(xué)、更合理、更經(jīng)濟地實現(xiàn)自動化全方位管理。

1 GPS系統(tǒng)相關(guān)概述

1.1 GPS硬件及無線通信硬件

GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱。GPS的研發(fā)要追溯到20世紀70年代，有美國海陸空三軍聯(lián)合研發(fā)的新一代空間型的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。主要是用來為海陸空三大領(lǐng)域提供實時、全方位和全世界范圍內(nèi)的定位導(dǎo)航服務(wù)，而且還用于對情報的搜集、對核爆的檢測和應(yīng)急通信等軍事方面。經(jīng)過超過20年的不斷發(fā)展，GPS耗費高達300億美元，終于在1994年3月，布置完成了全世界覆蓋率可達98%的24顆GPS衛(wèi)星。分散在6個運行軌道上的24顆衛(wèi)星共同組成了完整體的GPS系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星運行的軌道高度高達20000公里，每顆衛(wèi)星上都安裝有10～13顆高精度的原子鐘。地面上的主控中心和多個監(jiān)控中心定期測定衛(wèi)星位置和時間的精確度，并將星歷信息發(fā)送至衛(wèi)星上。美國研發(fā)GPS系統(tǒng)的主要目的是為軍事提供信息服務(wù)，用戶利用GPS接收機可以同時接收四顆以上的GPS衛(wèi)星信號，即可判斷出用戶自身的經(jīng)度緯度、高度和準確時間，從而使我們可以隨時隨地掌握個人的位置信息。其實現(xiàn)全世界范圍內(nèi)高精度三維位置、速度和時間等數(shù)據(jù)的實時性，主要是依賴衛(wèi)星的測時和測距功能，而且此項技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于汽車、船舶等移動載體領(lǐng)域的導(dǎo)航和定位。車輛的GPS定位系統(tǒng)主要是由監(jiān)控中心和車載終端構(gòu)成。監(jiān)控中心的基礎(chǔ)是電子地圖和控制操作系統(tǒng)，通過電子地圖的數(shù)據(jù)信息即可實現(xiàn)對汽車行駛狀態(tài)的實時監(jiān)控，并經(jīng)由信息平臺向車載終端發(fā)出管理指令，從而控制車輛的行駛。除此之外，產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范是GPS在機械領(lǐng)域的另一種含義。檢驗設(shè)備的管理部門可以利用監(jiān)控終端，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)由通信公司或者本單位內(nèi)部的監(jiān)控中心發(fā)送控制命令，結(jié)合GPS系統(tǒng)和黑匣子分析系統(tǒng)，實時接收來自檢驗設(shè)備中的各種數(shù)據(jù)信息，甚至還可以由此判斷出檢驗設(shè)備操作人員的狀態(tài)等信息，實現(xiàn)對檢驗設(shè)備運行記錄數(shù)據(jù)信息的綜合分析檢驗設(shè)備的報警、故障模擬等管理功能。與此同時，在檢驗設(shè)備的監(jiān)控管理系統(tǒng)當中，檢驗設(shè)備的位置信息由安裝在其中的GPS芯片，通過軌道上的24顆衛(wèi)星位置計算而獲取的，檢驗設(shè)備在獲取到有價值的數(shù)據(jù)信息后，需要利用無線傳輸?shù)姆椒?，將?shù)據(jù)信息按照相應(yīng)的協(xié)議格式回傳至控制管理中心，再由控制管理中心的服務(wù)器集中存儲和處理，主要是利用手機等移動終端的網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)信息由檢驗設(shè)備終端發(fā)送至控制中心。總而言之，GPS系統(tǒng)的功能十分強大且實際用途廣泛，特別是在最近幾年的發(fā)展十分迅速。

1.2 GPS應(yīng)用系統(tǒng)功能

（1）檢驗設(shè)備無線數(shù)據(jù)終端的主要功能包括：①無線終端將自動接收的GPS信號定位信息經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至調(diào)度控制平臺；②檢驗設(shè)備的無線終端和調(diào)度控制平臺實現(xiàn)通話；③檢驗設(shè)備的單鍵報警功能；④自動接收和在顯示屏上顯示調(diào)度控制平臺發(fā)出的調(diào)度指揮命令和遠程控制命令；⑤檢驗設(shè)備電子地圖定位功能。

（2）調(diào)度控制平臺的主要功能包括：①檢驗設(shè)備無線終端GPS接收機、硬件和軟件的初始化和初始檢測功能；②檢驗設(shè)備的無線終端和調(diào)度控制平臺實現(xiàn)通話；③接收檢驗設(shè)備無線終端運行報警功能；④實時連續(xù)監(jiān)控檢驗設(shè)備終端；⑤檢驗設(shè)備運行軌跡歷史情況查詢。

（3）GPRS網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的主要功能包括：檢驗設(shè)備單元和監(jiān)控控制平臺的數(shù)據(jù)傳輸功能，從而確保檢驗設(shè)備的GPS、傳感器和集中處理器等信息在檢驗設(shè)備與監(jiān)控控制平臺安全穩(wěn)定的傳輸。GPRS通信模塊鑲嵌入檢驗設(shè)備終端，將GPS模塊所采集的數(shù)據(jù)信息實時地傳輸?shù)竭h程數(shù)據(jù)信息監(jiān)控管理平臺，無線通信模塊登錄GPRS網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，再把GPS收到的數(shù)據(jù)信息傳輸至調(diào)度控制平臺，作為調(diào)度控制平臺信息管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

1.3 特種設(shè)備行業(yè)管理中應(yīng)用GPS的優(yōu)勢

（1）對檢驗設(shè)備進行動態(tài)化的安全監(jiān)控。隨著科技的發(fā)展，GPS系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)。特種設(shè)備行業(yè)管理引入GPS系統(tǒng)實際應(yīng)用過程中，可以實時有效地跟蹤、監(jiān)控和管理檢驗設(shè)備。在GPS系統(tǒng)在檢驗設(shè)備管理的實際應(yīng)用過程中，要充分結(jié)合檢驗設(shè)備管理的實際情況，任何一臺檢驗設(shè)備在運輸過程中，要科學(xué)合理地控制其運行情況范圍、運輸時間等方面。同時，檢驗設(shè)備要根據(jù)實際的要求，可以自動地發(fā)出異常報警、數(shù)據(jù)信息等內(nèi)容，這樣可以有效地提醒檢驗設(shè)備實際操作人員，最大限度地減少安全事故。除此之外，若檢驗設(shè)備在運輸?shù)倪^程中，沒有按照既定的運輸計劃進行，或者是出現(xiàn)了超出運輸邊界，那在設(shè)置的條件中，監(jiān)控系統(tǒng)要結(jié)合實際情況，發(fā)送對應(yīng)的警告和提醒，從而有利于檢驗設(shè)備的管理。

（2）報警功能可以保證檢驗設(shè)備和相關(guān)人員的安全。GPS系統(tǒng)在檢驗設(shè)備實際應(yīng)用的過程中，警告開關(guān)的設(shè)置一般都比較隱蔽。一旦檢驗過程中，發(fā)生嚴重的異常或者其他特殊情況時，操作人員可以直接利用報警開關(guān)，向?qū)?yīng)的信息監(jiān)控中心發(fā)送SOS報警信號，也就是緊急救援信號。信息管理監(jiān)控中心收到此類信號后，立即啟動相應(yīng)的監(jiān)視監(jiān)聽系統(tǒng)，了解狀態(tài)，同時，還要結(jié)合GPS監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對檢驗設(shè)備實時位置的確認，從而使相關(guān)技術(shù)人員可以及時處理異常和危險的情況。對于檢驗設(shè)備遭遇的某些危險或者已經(jīng)發(fā)生嚴重事故的情況，監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)其實際狀態(tài)，充分結(jié)合電子地圖中的內(nèi)容，對檢驗設(shè)備運行的數(shù)據(jù)信息和位置信息進行實時有效的監(jiān)控和分析。整合處理完此類數(shù)據(jù)信息之后，可以科學(xué)合理地制定符合實際要求的處理方案，從而確保救援處理的速度，最大限度地避免出現(xiàn)更嚴重的情況。

2 特種設(shè)備行業(yè)管理中GPS應(yīng)用措施

2.1 加強政策推動和支持

檢驗設(shè)備GPS監(jiān)控系統(tǒng)在搭建和實際應(yīng)用的過程中，可以為相關(guān)技術(shù)人員提供準確實時的數(shù)據(jù)信息，還可以向監(jiān)控平臺提供檢驗設(shè)備實際運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息。只有相關(guān)政策不斷地推動和支持，最大限度地發(fā)揮政策的作用，才能發(fā)揮GPS系統(tǒng)在檢驗設(shè)備實際管理中應(yīng)有的作用。其中，特別指出的是對于優(yōu)惠政策的提出和落地執(zhí)行，對于GPS系統(tǒng)應(yīng)用于檢驗設(shè)備管理中來說，具有非?，F(xiàn)實的推動和影響意義。例如，檢驗設(shè)備在實際運行中需要安裝GPS系統(tǒng)，還要給予使用GPS終端的檢驗設(shè)備對應(yīng)的補助。除此之外，還要溝通和協(xié)調(diào)與電信部門等的關(guān)系，適當?shù)販p少使用GPS系統(tǒng)檢驗設(shè)備終端的通信費用，促進雙方的共同發(fā)展。上述方法可以促使GPS系統(tǒng)在檢驗設(shè)備管理中的科學(xué)合理利用，不但可以從根源上充分鼓勵檢驗設(shè)備安裝和使用GPS系統(tǒng)的積極性和主動性，而且還能夠確保相關(guān)政策和文件執(zhí)行的規(guī)范化、標準化，從而充分發(fā)揮GPS系統(tǒng)在檢驗設(shè)備管理中應(yīng)有的效果。

2.2 規(guī)范GPS監(jiān)控系統(tǒng)使用和管理

GPS監(jiān)控系統(tǒng)對于特種設(shè)備行業(yè)管理有著非常深遠的影響，其在保證檢驗設(shè)備安全穩(wěn)定運行的同時，還能夠給相關(guān)技術(shù)人員提供一定程度的便利條件。對于GPS監(jiān)控系統(tǒng)平臺運營方來說，要認證其本身的資質(zhì)，這樣才能夠保證GPS監(jiān)控系統(tǒng)可以邁進檢驗設(shè)備管理的門檻。在GPS監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，還要充分考慮現(xiàn)實實際的要求，凡是安裝完成的檢驗設(shè)備GPS系統(tǒng)，要嚴格按照相關(guān)的規(guī)范和要求對其進行驗收工作。此外，還需要指出的是，每年都要對GPS系統(tǒng)進行定期的考核和處理，一旦考核過程中GPS系統(tǒng)運行情況脫離實際檢驗設(shè)備管理的要求，要根據(jù)情況的嚴重程度對其進行強制退出或者禁止進入的懲罰措施。同時，還要對檢驗設(shè)備管理的從業(yè)人員進行必要的指導(dǎo)和教授，確保GPS監(jiān)控系統(tǒng)在檢驗設(shè)備管理中能夠科學(xué)合理地使用，充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還要簽訂安裝和使用的合同或協(xié)議。在檢驗設(shè)備管理中安裝和使用GPS監(jiān)控系統(tǒng)的實際過程中，還要列出和要求相應(yīng)的GPS監(jiān)控系統(tǒng)使用的費用、系統(tǒng)升級等各個方面的內(nèi)容。除此之外，對于現(xiàn)有的GPS監(jiān)控系統(tǒng)還要進行完善和優(yōu)化，以保證檢驗設(shè)備各項運行環(huán)節(jié)能夠順利的開展和進行，直至完成。定期回訪檢驗設(shè)備管理安裝和使用GPS系統(tǒng)的情況，不僅可以有效地解決和處理GPS監(jiān)控系統(tǒng)在檢驗設(shè)備管理過程中發(fā)生的各類問題，而且還能夠根據(jù)不同設(shè)備、不同用戶、不同要求，提供個性化的服務(wù)。最后，在最大限度地確保GPS監(jiān)控系統(tǒng)工作效率顯著提高的同時，還要提高相應(yīng)運營方的服務(wù)水平。

2.3 拓展GPS系統(tǒng)功能，提高用戶使用的積極性和主動性

特種設(shè)備行業(yè)管理在GPS監(jiān)控系統(tǒng)實際的引入和應(yīng)用過程中，要根據(jù)不同設(shè)備、不同用戶、不同要求，為其提供不同類型功能作用的服務(wù)。例如，可以為對應(yīng)的用戶提供檢驗設(shè)備的調(diào)度和控制服務(wù)，還能夠為部分用戶提供檢驗設(shè)備運行狀態(tài)反饋的服務(wù)等，與此同時，還要保證全程錄音錄像的實時性和有效性，上述功能都可以安裝在檢驗設(shè)備的無線終端上，從而為用戶提供方便快捷的個性化服務(wù)。與此同時，GPS監(jiān)控系統(tǒng)功能的拓展和使用，不僅可以有效地提升特種設(shè)備行業(yè)管理安裝和使用的積極性與主動性，還能夠在其實際使用過程中，切實地感受到GPS監(jiān)控系統(tǒng)等先進的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)帶來的便利。通過有效地落實GPS系統(tǒng)在特種設(shè)備行業(yè)管理中的應(yīng)用，還可以強化檢驗設(shè)備跟蹤處理的有效性和實時性，有利于提升檢驗設(shè)備安全監(jiān)控的實質(zhì)效果。

3 GPS在特種設(shè)備行業(yè)管理中的發(fā)展趨勢

GPS在特種設(shè)備行業(yè)管理中的第一個發(fā)展趨勢就是頻率分集技術(shù)，實際上，老化衛(wèi)星被二代GPS系統(tǒng)替換的過程中已經(jīng)正在進行。替換完成后，先進的現(xiàn)代化衛(wèi)星可以為民用百姓提供三種新型的定位信號。第二個發(fā)展大趨勢就是對于射頻干擾的克服和解決。一般來說，GPS系統(tǒng)的功率比較低，為10～16瓦左右，很容易受到周圍強射頻信號的干擾而不能正常運行。GPS系統(tǒng)接收器穿透噪聲主要是通過將接收的測距碼和存儲于本地的復(fù)制碼的相位進行匹配。相位一樣時，GPS接收器就可以將定時信號左右精確的參照，從而實現(xiàn)精確的定位功能。第三個發(fā)展的大趨勢是安裝某些綜合性的機械系統(tǒng)，保障定位誤差小于特定數(shù)值。利用微分GPS系統(tǒng)，將會直接獲取由地球同步軌道通信衛(wèi)星所發(fā)出的最新誤差校正信息，對地面參考接收器的數(shù)據(jù)信息進行修正。