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管网巡检维护系统的研究与设计

根据管网设备管理现状,分析当前管理方式的难题。从实际应用角度出发研究了管网实时巡检维护系统的内容及目标,并设计了对应的总体框架及功能分配。该设计方案经过了系统研发及试运行验证,对于整个管网巡检行业具有实际的借鉴意义。


        随着生活中的管网设备(燃气、自来水等)不断增加和调整,管网系统日趋复杂、庞大。对于管网系统的完善管理与民生息息相关,从稳定性和安全性的角度考虑,亟需对日益庞大的管网系统进行合理的巡检及管理。


       对管线和附属设施的巡检工作其管理目标是有效消除可能的隐患或损失,进而降低成本、提高工作绩效的高效管理。现阶段多数管网公司巡检工作的主要管理难点有以下几点:


      (1)无法随时掌握巡检员执勤的到位情况:因而无法有效地保证巡检工作人员按计划要求,按时按周期对所有的管线及附属设施展开巡察,使巡检工作的质量得不到保证,管线状态和设施运行数据的真实性得不到保证。


      (2)无法及时了解施工现场管网及设施的分布情况:随着城市快速发展,多数燃气、自来水等公司都已经建立了GIS管网分布系统或CAD管网图,但仍然会发生由施工造成的重大安全事故,是因为管网图这一资源没有被有效的利用,如巡检人员能通过手持终端及时掌握施工现场的管网及设施的分布将极大减少悲剧的发生。


      (3)无法及时掌握隐患情况并跟踪管理:很多的重大事故都因为隐患得不到及时解决或解决不彻底而造成的,主管部门也缺乏有效跟踪复查隐患处理的平台,导致巡检发现管线设施的隐患和第三方施工的监护无法有效跟踪管理。


      (4)无法真实掌握危及管线和附属设施安全运行的状况及可靠的记录存档:目前大多用户还在使用手写报告记录的方式记录巡检信息,保存不便,如录入电脑存档,又存在数据丢失,录入错误的问题,耗工费时且无法体现真实情况。


      (5)无法进行数字化分析管理,辅助决策无从实施:对发现的隐患及设备故障无法进行有效的分类统计分析,管线和附属设施的运行状况、运行参数等历史数据无法有效地被利用,查询不易,对隐患类型、设备缺陷的分析,乃至具季节性、阶段性的工作重点安排与设备的选型,无法进行有效到位的安排。


         基于上述原因,开发一套完善的管网巡检系统迫在眉睫。该类系统可以解决管网系统管理中存在的一些常见问题,为管网系统的基础设备管理、日常巡检、隐患管理及辅助决策分析等提供一套完整的解决方案。在实际管网管理中必定能起到至关重要的作用,可以极大的提高工作效率。


        1、 设计


        总体架构


        基于实际开发条件及应用效果,我们设计该系统的整体架构为C/S架构,整个系统的实现需要基于GPS、GIS、GPRS及数据库等技术。


        系统架构方面主要包括后台服务器、客户端及巡检手持端三大部分。其中服务器负责数据的存储及转发,客户端负责数据的展示、统计分析及导出等,手持端主要负责外业数据的采集及实时巡检轨迹的上传。


        具体框架设计如下图1所示:


图1:总体框架设计


        流程设计


        整个巡检系统的工作主线主要包括四个方面,即分别为轨迹的管理(包括实时监控与历史轨迹查看)、任务管理、隐患管理以及考勤管理。整个系统再辅以其他一些功能模块即构成了一个完整的管网巡检管理系统。


        整个系统由移动端软件、服务器端软件和客户端软件构成。结合上述四条工作主线来看,可对整个系统的流程设计如下图2所示:



图2:以主体功能架构为主线的流程设计图


        功能分配


      (1)移动端


        移动端主要负责任务的下载与处理、隐患的上报与处理,以及辅以GPS考勤打卡和巡检轨迹的采集与管理;另外还需要将轨迹数据、任务相关的设备巡检数据、隐患数据、考勤数据、图片数据等上传到服务器端。


      (2)服务器端


        服务器端主要负责数据(包括基础管网数据、任务数据、隐患数据、考勤数据等)的存储、数据的管理、与移动端进行网络通讯、与客户端进行网络通讯、用户组织关系的配置、系统配置、数据库配置等。


      (3)客户端


        客户端主要负责基础数据的展示、任务的定制与下发、隐患数据的查看及相应调度信息下发、统计分析、邮件短信管理、轨迹数据的管理、报表的导出、考勤统计等。


         2、实现


        基于上述架构设计,结合实际项目研发,我们开发实现了一套完整的管网实时巡检维护系统。下面以客户端为主展示一下实现成果。



图3:客户端主界面

        上图3所示界面为客户端主界面,展示的内容为任务统计分析的一个结果。本系统以图表结合的方式直观地展示了统计分析的结果,并支持数据的Excel导出。可以十分方便的支持管网巡检任务的管理及分析。


        客户端与服务器、手持端形成一整套完善的数据流转框架,保证了数据的采集、查看、分析及导出保存管理的整个流程的顺畅执行。

         2、 总结


        综上所述,中海达管网智能巡检系统是一套集管网数据采集、管网设备管理、管网GIS管理、管网巡检管理、调度运行管理、实时监控、办公流程管理、统计分析于一体的管网实时巡检维护系统,智能巡检系统配备GPS手持终端,功能更加发挥得玲离尽致。同时,实际开发的管网巡检维护系统是结合GPS卫星定位技术、GIS地理信息系统技术及GPRS/3G网络通信技术,对广域或区域的管道及相关设备的巡逻和检查工作进行实时记录巡检信息,包括:巡检人员的工作行进轨迹,日常巡检任务的制定、下发及处理结果反馈,隐患与现状的通报,隐患处理追踪,管道等设备资产的各项盘查,异常与处理记录等台帐信息,各类数据(包括管网基础数据、巡检业务数据等)的图表结合方式展示,以保证燃气管道、设备持续正常可靠的运行,同时更进一步提高管网公司的管理水平与绩效。

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