移动GIS技术在燃气巡检工作中的应用

       1 引言

       传统的燃气管网线路巡检流程是工作人员亲自到现场巡视线路，并以纸介质方式记录巡视情况，然后再人工录入到计算机中；巡检受过多人为因素的影响，并且人工录入数据量大、数据手工录入过程中容易出错；同时对于工作人员是否巡视到位无法进行有效的管理，巡视质量不能得到保障，线路的安全状况亦得不到保证，留下了安全隐患。

       为了保障燃气供应系统正常运行、提高燃气管网的维护管理水平并提升线路巡检工作效率，本文针对自动巡检的方法展开研究，提出了一种基于Android智能手持终端，采用WebService技术、GPS卫星定位技术和GIS地理信息系统技术智能巡检方法，旨在实现燃气管网的完整化、集中化、可视化管理[2]。在及时保证资源数据完备性、一致性、可靠性的基础上，对广域或区域燃气管道及相关设备进行巡逻和检查，利用巡检手机终端记录巡检信息、巡检人员的工作轨迹，完成隐患通报、隐患处理追踪等，以保证燃气管道、设备正常、可靠的运行，同时更进一步提高燃气公司的管理效率和管理水平[3]。

       2 系统总体架构

       巡检员采用便携式远程手持终端（Android系统的智能手机或工业级智能PDA），通过实时记录巡检点的方式来保存巡检员的巡查轨迹；手持终端自动记录巡检任务的时间和空间位置，作为检验巡检工作有效性的依据。管道设施维修员，通过终端接收维修任务，反馈维修工作情况，监控中心能实时监控隐患的维修情况。监控中心（后台服务系统）能实时掌握各项工作的实时情况及人员的动态，对隐患与事故的发生能作最好的调度安排与处理。利用手机内置的GPS可以在现场获取坐标，利用内置的摄像头可以拍摄现场照片，通过GPRS（3G）网络，利用webservice技术实时上报数据，管理中心可以对巡检员进行实时跟踪，严格监督考核巡检员[4]。巡检员可以在发现漏气、露管等隐患的第一时间提交报告，第一时间了解现场状况。系统的总体设计架构如图1所示：

图1 系统整体架构图

       3 手机客户端数据库

        手机端数据库采用轻量级的SQLite是一款轻型的数据库，它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，在手持设备中只需要几百K的内存。SQLite在数据存储、管理、维护等各方面都相当出色，功能也非常的强大[5]。Android作为目前主流的移动操作系统，完全符合SQLite占用资源少的优势, 故在基于Android的智能燃气巡检系统中使用SQLite 数据库是一种非常好的选择。

       4服务器端与手机端数据交互

       后台服务器端与手机客户端数据交互设计基于SOA体系架构来实现，以统一开发接口为基础，组装Web Services方法，建立基于权限认证的访问机制，提供基于HTTP协议的图形数据服务[6]。提供一种统一的数据操作，简单的说，就是通过使用Web Services 及其接口， 客户手机端可以读取数据。

       4.1系统登录

       该模块用于完成对使用巡检设备的巡检人员进行身份确认、初始化系统等工作。

       说明：⑴初始化系统参数内容：首先，建立与服务器的连接；其次，根据用户名和密码登录系统，显示巡检员开始工作；

       ⑵初始化数据源，并打开背景图；

       ⑶打开GPS；

       4.2今日任务

       系统服务器将需要提示的信息发到每个移动巡检终端上。提醒巡检员执行某些巡检任务。服务器端通过通信链路将任务数据发送到移动巡检端的小型数据库，并将任务数据在本地存储。巡检端接收到新的任务提示消息。如果巡检员不对消息做任何处理，则消息提示一直存在。如果巡检员要对任务消息进行处理，则进入今日任务查看功能。如果点击查看未处理的任务信息，则进行详细显示。此时从数据库中将全部的任务信息查询出来，分字段进行显示[7]。

       4.3日常考勤

       巡检终端发送用户登录信息到服务器端WebService接口进行处理，日常考勤WebService服务处理过程如下：

       上班登记有新任务时，巡检终端接收到新任务进行处理导入到SQLite数据库，如果上班登记网络不通时，系统自动转到连接本地SQLite数据库，读取用户信息和巡检信息；下班时只需要登记用户下班信息即可[8]。

       4.4日常巡检

       巡检员在地图和巡检终端GPS定位的帮助下，方便快捷的找到相应的巡检点，对巡检点设备的工作状态进行仔细检查。将发现的各种问题进行上报。巡检员可以在发送表单里包含位置、图片等信息。

       发送内容主要有： 终端GPS获得的空间位置数据；各种巡检数据（如巡检点位置、窃气情况、压站情况、阀室状况、腐蚀情况等）；现场情况图片等。最后通过无线网络传输到服务器端的GIS系统中，管理部门便可真实、实时的掌握巡检人员的工作情况和燃气管网及设备的运行情况，实现智能管理[9]。

       5 终端地图模块

       为了建立高起点、高标准的信息系统，综合考虑智慧燃气信息平台建设的延伸性和扩展性、海量数据的存储、高效并发访问、系统的开放性和安全性等因素，结合燃气巡检系统的实际情况，ESRI公司的ArcGIS系列软件是最好的选择,它的图形数据处理、分析、展现通过后台ArcGIS Server来完成，由空间数据库提供所需的数据支持。在ArcGIS Server开发接口之上封装一套统一开发接口，实现对ArcGIS Server 的底层访问，在统一接口框架的基础上，针对城市燃气管网管巡检工作的要求，对图形基本服务和管线应用中的功能点进行封装。利用ArcGIS for Android API所提供的接口，在移动终端可以轻松实现地图的浏览，查询，定位等功能并将巡检任务展示在地图上[10]。

       6 结论

       燃气智能巡检系统把Android智能手机与GPRS,GPS，GIS等技术的有机结合,能够有效降低燃气管网维护巡检所需人力成本；同时通过智能手机终端与GPRS传输技术的结合,可以实现对巡检任务点的实时监控，在ArcGIS发布的地图中对轨迹的展现则提高了燃气管网的维护及监控的可视化程度。同时基于SOA的系统架构设计,利用Web Service提供服务的模式进行服务器端的设计,能够为其他终端或程序提供标准的接口进行接入,提高了系统的复用性与扩展性。借助上述方法和手段，可以实现对常规巡检工作的有效监督和管理，极大地提高工作效率和管理水平，为管理决策提供依据； 同时消除各种隐患，最大限度地减少了事故的发生，有着非常显著的经济效益。