摘　要：如何對復(fù)雜的地下管線進(jìn)行安全管理是燃?xì)馄髽I(yè)多年來面-臨的難題之一，北京燃?xì)饧瘓F(tuán)下屬鼎新新技術(shù)有限責(zé)任公司聯(lián)合京儀集團(tuán)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(jìn)技術(shù)、基于高精度工業(yè)平板電腦開發(fā)出“燃?xì)獍嘟M管線快速定位儀”，為解決地下燃?xì)夤芫W(wǎng)管理難題找到一條新路。隨著“燃?xì)獍嘟M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?xì)獍嘟M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(qiáng)

1　引言

地下燃?xì)夤芫€的精準(zhǔn)定位是保證安全的基礎(chǔ)之一。讓每一名管線運(yùn)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(yùn)行程度；讓每一次市政施工都能明確施工現(xiàn)場地下燃?xì)夤芫€的具體位置，將能大大地減少施工外力破壞所造成的燃?xì)庑孤┦鹿实陌l(fā)生率；讓每一個(gè)燃?xì)夤芾聿块T都能清楚的了解所管轄范圍內(nèi)的地下燃?xì)夤芫€現(xiàn)狀，將能大大地提高應(yīng)急反應(yīng)的速度以及應(yīng)急決策的準(zhǔn)確度。

由于在運(yùn)燃?xì)夤芫€為地下隱蔽工程，現(xiàn)燃?xì)饧?/span>團(tuán)各單位運(yùn)行職工大部分為新職工，對所管轄的地下燃?xì)夤芫€大多南老職工帶領(lǐng)認(rèn)知管線位置，配合運(yùn)行岡圖等運(yùn)行維護(hù)管線。隨著時(shí)間的推移，管線運(yùn)行范圍越來越大，熟悉地下管線準(zhǔn)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(rèn)知率較低，識圖能力參差不齊，現(xiàn)實(shí)中地物地貌變化較快，使得運(yùn)行人員更加難以準(zhǔn)確判定管線位置，進(jìn)而帶來較大的安全生產(chǎn)隱患。如何解決燃?xì)膺\(yùn)行職工對地下燃?xì)夤芫€準(zhǔn)確位置的認(rèn)知度的下降問題，成為整個(gè)行業(yè)的安全生產(chǎn)運(yùn)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(zhǔn)確位置的模式已經(jīng)很難適應(yīng)首都安全生產(chǎn)形勢的要求。

北京燃?xì)饧瘓F(tuán)下屬鼎新新技術(shù)有限責(zé)任公司作為北京市燃?xì)饧瘎偣疚ㄒ灰患壹細(xì)夤芫€測繪、圖檔管理、搶修服務(wù)于一身的公司，主要承擔(dān)著燃?xì)饧瘓F(tuán)所轄北京燃?xì)獾叵鹿芫W(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?xì)獾叵鹿芫€竣工測量數(shù)據(jù)，給燃?xì)饧瘓F(tuán)各分、子公司有效地提供了圖檔和資料服務(wù)。

為提高燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行人員日常工作的準(zhǔn)確性、有效性，彌補(bǔ)現(xiàn)有運(yùn)行人員對管線位置認(rèn)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(tuán)博飛公刮，結(jié)合北燃北斗地面增強(qiáng)基站網(wǎng)，歷經(jīng)兩年多時(shí)間研制成功“燃?xì)獍嘟M管線快速定位儀”系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功的實(shí)現(xiàn)了地下燃?xì)夤芫€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(zhǔn)確性。“班組管線快速定位儀”系統(tǒng)的研發(fā)成功進(jìn)一步延伸了北京燃?xì)饧瘓F(tuán)圖檔系統(tǒng)的“觸角”，使其從調(diào)度室、圖檔室、指揮車向燃?xì)馐┕?、搶修、運(yùn)行一線指揮員及運(yùn)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(jì)算機(jī)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(jì)思路及基礎(chǔ)平臺組成

2．1　“班組管線快速定位儀”設(shè)計(jì)思路

“班組管線快速定位儀”將燃?xì)鈭D檔系統(tǒng)(GIS)的地理信息和燃?xì)夤芫€屬性數(shù)據(jù)服務(wù)通過相關(guān)軟件應(yīng)用到便攜智能終端上，利用北燃北斗地面增強(qiáng)基站網(wǎng)進(jìn)行現(xiàn)場定位，使得燃?xì)馐┕づ浜吓c急搶修現(xiàn)場工程人員可以隨時(shí)擁有準(zhǔn)確的現(xiàn)場燃?xì)夤芫€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(yīng)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(yīng)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(yīng)的GIS功能。移動智能軟件終端是一種易于攜帶、待機(jī)時(shí)間長、適合野外環(huán)境使用、可以用來快速精準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(lán)牙和WIFI無線連接、內(nèi)置電子羅盤和500萬像素?cái)?shù)碼相機(jī)、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(jī)采用IP65三防設(shè)計(jì)，通過美國MIL-STD-810G驗(yàn)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(shí)時(shí)；體積：27.4×21.8×14.2cm；重量：800g。GNSS定位精度：1m～3m，單機(jī)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?xì)饧瘓F(tuán)等相關(guān)文件精神和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(xí)慣和作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)地圖自動加載與顯示、衛(wèi)星導(dǎo)航、現(xiàn)場尋北、管網(wǎng)屬性自動查看、危險(xiǎn)圓自動放大、地圖依比例縮放、距離和面積量算等諸多實(shí)用化的功能。具備易于操作，攜帶方便，便于維護(hù)，滿足現(xiàn)場工作，達(dá)到無紙化、可視化、數(shù)字化的工作目標(biāo)；通過桌面軟件對專業(yè)數(shù)據(jù)加密、上傳和下載；一機(jī)、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(kuò)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(shí)確定使用人群定位于各個(gè)管理所的施工配合班和急搶修班的人員，主要應(yīng)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(shí)的地下燃?xì)夤芫€管位的確定工作。故該軟件應(yīng)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(shí)必須輸入用戶名和密碼，確保信息安全。用戶名密碼輸入錯(cuò)誤3次后系統(tǒng)刪除數(shù)據(jù)并退出。

另外，在進(jìn)入登錄界面的同時(shí)，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(jìn)行一對一綁定，確保“一機(jī)一卡”。下一次進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，將驗(yàn)證“一機(jī)一卡”的匹配性。匹配成功，進(jìn)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(gè)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(dǎo)航、圖層、設(shè)置等6個(gè)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(biāo)和平面坐標(biāo)同時(shí)顯示功能。目的是實(shí)時(shí)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(dāng)前工作位置信息，同時(shí)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?xì)夤芫€及基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，實(shí)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(yīng)位置勾繪點(diǎn)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(shí)，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(dǎo)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?xì)夤芫€位置，使用“選擇”按鈕選中要檢查的燃?xì)夤芫€，就可以查看管網(wǎng)數(shù)據(jù)的屬性信息。

4　應(yīng)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(diǎn)與實(shí)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(shí)際使用中可以對定位有一定參考作用。

4．2　在運(yùn)行工作上的試用

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

應(yīng)用班組管線快速定位儀的情況捕述：運(yùn)行人員手持班組管線快速定位儀運(yùn)行管線，班組管線快速定位儀記錄運(yùn)行軌跡。運(yùn)行軌跡在管線周同20m內(nèi)為有效運(yùn)行，計(jì)入運(yùn)行到位率。運(yùn)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(kuò)建工程，建設(shè)單位北京通州區(qū)環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。作業(yè)現(xiàn)場地面全部清理，準(zhǔn)備挖溝鋪設(shè)雨水管線，現(xiàn)場有DN700次渠門站至?xí)甯?/span>B燃?xì)夤芫€，因?yàn)闆]有參照物，燃?xì)膺\(yùn)行人員難以確認(rèn)燃?xì)夤芫€位置，為保障管線安全，只能使用人工開挖先找出燃?xì)夤芫€，現(xiàn)場施工面積太大，如尋找管線時(shí)間較長可能會影響工期，使用定位儀后，初步確認(rèn)了燃?xì)夤芫€位置，順利挖到了燃?xì)夤芫€，現(xiàn)場做好標(biāo)記，施工方做好保護(hù)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(rèn)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(zhǔn)、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?xì)飧邏汗芫W(wǎng)分公司三所等單位的試用表明，燃?xì)鈫T工通過使用“班組管線快速定位儀”配合地面標(biāo)識等可以基本達(dá)到管線可視、快速與精準(zhǔn)定位的目的，結(jié)合北燃北斗地面增強(qiáng)基站網(wǎng)進(jìn)行定位可達(dá)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(shí)為下一步實(shí)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?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司

  京儀集團(tuán)北京博飛儀器有限責(zé)任公司