摘　要：如何對復雜的地下管線進行安全管理是燃氣企業(yè)多年來面-臨的難題之一，北京燃氣集團下屬鼎新新技術(shù)有限責任公司聯(lián)合京儀集團北京博飛儀器公司綜合利用通訊、大數(shù)據(jù)和地理信息等先進技術(shù)、基于高精度工業(yè)平板電腦開發(fā)出“燃氣班組管線快速定位儀”，為解決地下燃氣管網(wǎng)管理難題找到一條新路。隨著“燃氣班組管線快速定位儀”的不斷普及和升級，它將成為首都安全、高效利用天然氣資源必不可少高科技管理手段。

關(guān)鍵詞：燃氣班組管線快速定位儀　地理信息　大數(shù)據(jù)　工業(yè)平平板電腦　衛(wèi)星定位　北斗地面增強

1　引言

地下燃氣管線的精準定位是保證安全的基礎(chǔ)之一。讓每一名管線運行工人都通曉每一條管線的具體位置，將能大大的提高安全運行程度；讓每一次市政施工都能明確施工現(xiàn)場地下燃氣管線的具體位置，將能大大地減少施工外力破壞所造成的燃氣泄漏事故的發(fā)生率；讓每一個燃氣管理部門都能清楚的了解所管轄范圍內(nèi)的地下燃氣管線現(xiàn)狀，將能大大地提高應急反應的速度以及應急決策的準確度。

由于在運燃氣管線為地下隱蔽工程，現(xiàn)燃氣集團各單位運行職工大部分為新職工，對所管轄的地下燃氣管線大多南老職工帶領(lǐng)認知管線位置，配合運行岡圖等運行維護管線。隨著時間的推移，管線運行范圍越來越大，熟悉地下管線準確位置的老員工在公司中越來越少，而年輕員工對管線位置認知率較低，識圖能力參差不齊，現(xiàn)實中地物地貌變化較快，使得運行人員更加難以準確判定管線位置，進而帶來較大的安全生產(chǎn)隱患。如何解決燃氣運行職工對地下燃氣管線準確位置的認知度的下降問題，成為整個行業(yè)的安全生產(chǎn)運行工作面臨巨大的挑戰(zhàn)。擺脫單純依靠師帶徒，憑借員工記憶力來識別管線準確位置的模式已經(jīng)很難適應首都安全生產(chǎn)形勢的要求。

北京燃氣集團下屬鼎新新技術(shù)有限責任公司作為北京市燃氣集剛公司唯一一家集燃氣管線測繪、圖檔管理、搶修服務(wù)于一身的公司，主要承擔著燃氣集團所轄北京燃氣地下管網(wǎng)管線竣工測量、資料展繪和圖檔系統(tǒng)管理工作。多年來積累了較為完善的的燃氣地下管線竣工測量數(shù)據(jù)，給燃氣集團各分、子公司有效地提供了圖檔和資料服務(wù)。

為提高燃氣管網(wǎng)運行人員日常工作的準確性、有效性，彌補現(xiàn)有運行人員對管線位置認知率較低，識圖能力參差不齊的狀況。鼎新公司聯(lián)合北京京儀集團博飛公刮，結(jié)合北燃北斗地面增強基站網(wǎng)，歷經(jīng)兩年多時間研制成功“燃氣班組管線快速定位儀”系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功的實現(xiàn)了地下燃氣管線現(xiàn)場定位的數(shù)字化、可視化和無紙化。大大地提高了現(xiàn)場管線定位的準確性。“班組管線快速定位儀”系統(tǒng)的研發(fā)成功進一步延伸了北京燃氣集團圖檔系統(tǒng)的“觸角”，使其從調(diào)度室、圖檔室、指揮車向燃氣施工、搶修、運行一線指揮員及運行員工提供位置及數(shù)據(jù)信息服務(wù)延伸。該系統(tǒng)已獲得國家版權(quán)局計算機軟件著作權(quán)登記證書，證書號：軟著登字第0845778號。

2　“班組管線快速定位儀”設(shè)計思路及基礎(chǔ)平臺組成

2．1　“班組管線快速定位儀”設(shè)計思路

“班組管線快速定位儀”將燃氣圖檔系統(tǒng)(GIS)的地理信息和燃氣管線屬性數(shù)據(jù)服務(wù)通過相關(guān)軟件應用到便攜智能終端上，利用北燃北斗地面增強基站網(wǎng)進行現(xiàn)場定位，使得燃氣施工配合與急搶修現(xiàn)場工程人員可以隨時擁有準確的現(xiàn)場燃氣管線數(shù)據(jù)。

移動GIS主要由空間數(shù)據(jù)集、地理信息服務(wù)、無線網(wǎng)絡(luò)和移動智能軟件終端4部分組成。其中，空間數(shù)據(jù)集是移動GIS應用的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，它不僅指存儲在數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)，而且包括以文件形式存儲在服務(wù)器上的地圖或?qū)ｎ}數(shù)據(jù)。無線網(wǎng)絡(luò)是連接移動智能終端與地理信息服務(wù)的橋梁。地理信息服務(wù)是GIS核心應用的后臺，借助無線網(wǎng)絡(luò)，移動端GIS軟件訪問架設(shè)在服務(wù)器上的地理信息服務(wù)，從而快速、高效地完成相應的GIS功能。移動智能軟件終端是一種易于攜帶、待機時間長、適合野外環(huán)境使用、可以用來快速精準定位地理位置的設(shè)備。

2．2　“班組管線快速定位儀”基礎(chǔ)平臺

該系統(tǒng)硬件平臺采用三防標準的軍工級平板電腦，它采用中文安卓操作系統(tǒng)，支持多星座衛(wèi)星定位、藍牙和WIFI無線連接、內(nèi)置電子羅盤和500萬像素數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)存儲采用高可靠性的固態(tài)電子硬盤、具環(huán)境下的使用要求。操作系統(tǒng)為Android，采用OMAP4430雙核1GHz處理器，顯示屏為7．0”，1024×600高分辨率，陽光下可讀技術(shù)電容性觸控屏；500萬像素自動對焦攝像頭；整機采用IP65三防設(shè)計，通過美國MIL-STD-810G驗證，可抗2.0m高處跌落，工作溫度：-20℃到50℃；電池電量：7600mAH，最長10h電池續(xù)航時時；體積：27.4×21.8×14.2cm；重量：800g。GNSS定位精度：1m～3m，單機定位精度3m～5m。

2．3　“班組管線快速定位儀”移動開發(fā)平臺

“班組管線快速定位儀”軟件開發(fā)依據(jù)國家地理信息局、北京市測繪院和燃氣集團等相關(guān)文件精神和行業(yè)標準進行組織，軟件采用C／S架構(gòu)，采用工作流驅(qū)動技術(shù)，繼承和優(yōu)化了原有的現(xiàn)場工作習慣和作業(yè)流程，實現(xiàn)了管網(wǎng)地圖自動加載與顯示、衛(wèi)星導航、現(xiàn)場尋北、管網(wǎng)屬性自動查看、危險圓自動放大、地圖依比例縮放、距離和面積量算等諸多實用化的功能。具備易于操作，攜帶方便，便于維護，滿足現(xiàn)場工作，達到無紙化、可視化、數(shù)字化的工作目標；通過桌面軟件對專業(yè)數(shù)據(jù)加密、上傳和下載；一機、一卡、一密碼，安全可靠；具有很好的安全性、可靠性、兼容性、沿伸性和擴展性。

2．4　“班組管線快速定位儀”主要功能模塊見圖1

3　“班組管線快速定位儀”基本功能簡介

“班組管線快速定位儀”開發(fā)時確定使用人群定位于各個管理所的施工配合班和急搶修班的人員，主要應用于日常管線周邊施工配合工作的管線定位和急搶修作業(yè)時的地下燃氣管線管位的確定工作。故該軟件應具略去以下功能：

3．1　登陸

為保證采集數(shù)據(jù)的安全性，在登錄班組管線快速定位儀時必須輸入用戶名和密碼，確保信息安全。用戶名密碼輸入錯誤3次后系統(tǒng)刪除數(shù)據(jù)并退出。

另外，在進入登錄界面的同時，若用戶第一次插入SD卡，且SD卡中存在地圖數(shù)據(jù)，將對SD與設(shè)備進行一對一綁定，確保“一機一卡”。下一次進入系統(tǒng)時，將驗證“一機一卡”的匹配性。匹配成功，進入系統(tǒng)，匹配失敗，退出系統(tǒng)。登錄成功后，地圖加載需要一個過程。

3．2　主菜單

主菜單是所有模塊管理的界面，包括：衛(wèi)星、地圖、羅盤、導航、圖層、設(shè)置等6個模塊。主界面如圖2所示。

衛(wèi)星按鍵可顯示衛(wèi)星基本信息，包括經(jīng)度、緯度、高程，具有經(jīng)緯度坐標和平面坐標同時顯示功能。目的是實時接收GPS衛(wèi)星信號，地圖上定位和顯示外業(yè)工作人員的當前工作位置信息，同時可以采集軌跡信息，記錄外業(yè)工作人員的軌跡。

(1)地圖功能

加載作業(yè)范圍內(nèi)業(yè)燃氣管線及基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地圖瀏覽(地圖縮放、地圖平移、地圖量箅等)，地圖定位以及地圖編輯等功能。

系統(tǒng)可以加載大容量基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)作為背景地圖使用，可在地圖上對應位置勾繪點線面，量算長度和面積。

(2)圖層管理

控制地圖中圖層的顯示和隱藏，在查看某一閣層時，可以將干擾圖層不顯示，清晰查看該圖層內(nèi)容。

(3)電子羅盤

菜單包括：電子羅盤、羅盤設(shè)置、衛(wèi)星位置、定位資訊等工具，作為導航附加工具使用。

(4)管線查看

放大或移動地圖到需檢查的燃氣管線位置，使用“選擇”按鈕選中要檢查的燃氣管線，就可以查看管網(wǎng)數(shù)據(jù)的屬性信息。

4　應用

4．1　現(xiàn)場管線及設(shè)備定位

精度測試結(jié)論：定位儀所指示點與實際位置相比，存在約3m～5m左右誤差，測試中定位指示較穩(wěn)定，位置偏移方向性基本一致，有系統(tǒng)誤差的性質(zhì)，在實際使用中可以對定位有一定參考作用。

4．2　在運行工作上的試用

運行班組先按運行計劃運行管線，以運行圖為依據(jù)定位管線。運行職工大部分為新職工，認線時由老職工帶領(lǐng)認知管線位置，配合運行圖等運行管線。由于職工使用運行圖能力有限，且運行圖中地物地貌較少，現(xiàn)實中地物地貌變化較快，存在管線位置認知有誤差的情況。

應用班組管線快速定位儀的情況捕述：運行人員手持班組管線快速定位儀運行管線，班組管線快速定位儀記錄運行軌跡。運行軌跡在管線周同20m內(nèi)為有效運行，計入運行到位率。運行記錄對比見表1。

4．3　施工配合案例試用

2014年2月20日，在京渠路至東石橋開展通馬路擴建工程，建設(shè)單位北京通州區(qū)環(huán)渤海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。作業(yè)現(xiàn)場地面全部清理，準備挖溝鋪設(shè)雨水管線，現(xiàn)場有DN700次渠門站至會村高B燃氣管線，因為沒有參照物，燃氣運行人員難以確認燃氣管線位置，為保障管線安全，只能使用人工開挖先找出燃氣管線，現(xiàn)場施工面積太大，如尋找管線時間較長可能會影響工期，使用定位儀后，初步確認了燃氣管線位置，順利挖到了燃氣管線，現(xiàn)場做好標記，施工方做好保護后順利施工。

5　結(jié)束語

“班組管線快速定位儀”的研發(fā)成功和推廣使用將大大提升員工管網(wǎng)位置認知效率，能有效解決施工配合人員及急搶修人員在工作現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)的管線位置定位不準、辨別困難或誤判的問題。“班組管線快速定位儀”經(jīng)過北京燃氣高壓管網(wǎng)分公司三所等單位的試用表明，燃氣員工通過使用“班組管線快速定位儀”配合地面標識等可以基本達到管線可視、快速與精準定位的目的，結(jié)合北燃北斗地面增強基站網(wǎng)進行定位可達到亞米級定位精度，是未來管網(wǎng)系統(tǒng)管理可視化、信息化和無紙化不可缺少的基礎(chǔ)。同時為下一步實現(xiàn)智能化管網(wǎng)管理打下了良好的基礎(chǔ)。

本文作者：董薊偉　高川　蔣連江

作者單位：北京燃氣集團有限責任公司

  京儀集團北京博飛儀器有限責任公司