包頭市燃?xì)庵腔垩矙z系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

劉甲軍

(山東正元地理信息工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南250100)

一、概 述

包頭市燃?xì)庥邢薰臼前^市唯一一家管道天然氣特許經(jīng)營企業(yè)，隨著公司的不斷發(fā)展壯大、天然氣管線的不斷增長及沿途輔助設(shè)施的陸續(xù)增多。為充分了解包頭市燃?xì)夤芫W(wǎng)和管網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況，保證燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配系統(tǒng)不間斷地、可靠地給用戶供氣，及時杜絕隱患，需對管網(wǎng)上的各種設(shè)施進(jìn)行安全巡檢管理，如:對管網(wǎng)系統(tǒng)按照腐蝕情況，進(jìn)行安全評估，指導(dǎo)管網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)，保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行等。因此，為適應(yīng)包頭市燃?xì)庥邢薰竟镜陌l(fā)展需要，提高完善現(xiàn)代化管理水平，建立并使用天然氣管網(wǎng)的移動巡檢系統(tǒng)勢在必行。

二、關(guān)鍵技術(shù)研究

1.共享調(diào)用技術(shù)

平臺采用了數(shù)據(jù)共享技術(shù)，能夠與地理信息系統(tǒng)提供的服務(wù)相融合，繼承了ArcGIS、OGC等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，可在系統(tǒng)中實現(xiàn)直接調(diào)用，合理利用現(xiàn)有資源，避免了系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)和浪費(fèi)。

2.面向服務(wù)技術(shù)

平臺采用面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)，以SOAP和REST服務(wù)為基礎(chǔ)進(jìn)行通信，確保系統(tǒng)的開放性、規(guī)范性和科學(xué)性，系統(tǒng)功能和服務(wù)不再寫到系統(tǒng)中，而是把功能以SOAP和REST的方式提供，系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)接口實現(xiàn)所提供的功能和服務(wù)。

3.坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)

巡檢終端接收的坐標(biāo)信息是GPS信號，而巡檢終端地圖和監(jiān)控端地圖均采用包頭97坐標(biāo)系，把GPS的WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為包頭97坐標(biāo)需要經(jīng)過如下過程:WGS-84大地坐標(biāo)→WGS-84直角坐標(biāo)→1980西安直角坐標(biāo)→1980西安大地坐標(biāo)→1980西安平面坐標(biāo)→包頭97平面坐標(biāo)。通過增加控制點和大量測量點的矯正檢驗，提高了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度，保證了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后精度達(dá)到了規(guī)定的誤差范圍。

三、系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

1.總體架構(gòu)

包頭市智能燃?xì)庋矙z系統(tǒng)的設(shè)計基于SOA體系架構(gòu)來實現(xiàn)，底層圖形數(shù)據(jù)處理、分析、展現(xiàn)通過ArcGISServer來完成。由空間數(shù)據(jù)庫提供所需的數(shù)據(jù)支持。為了建立靈活的擴(kuò)展體系，在ArcGISServer開發(fā)接口之上封裝一套統(tǒng)一開發(fā)接口，實現(xiàn)對ArcGISServer的底層訪問，在統(tǒng)一接口框架的基礎(chǔ)上，針對包頭城市燃?xì)夤芫W(wǎng)管理系統(tǒng)的功能要求，對圖形基本服務(wù)和管線應(yīng)用中的功能點進(jìn)行封裝。

以統(tǒng)一開發(fā)接口為基礎(chǔ)，組裝Web Services方法，建立基于權(quán)限認(rèn)證的訪問機(jī)制，提供基于HTTP協(xié)議的圖形數(shù)據(jù)服務(wù)。總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)

1)終端:是巡檢人員對巡檢路線，調(diào)壓設(shè)備進(jìn)行巡檢的必備終端。

2)服務(wù)接口層:此層實現(xiàn)B/S專業(yè)功能的網(wǎng)絡(luò)模塊劃分，提供具體功能的表現(xiàn)接口，供B/S調(diào)用，此層以統(tǒng)一開發(fā)接口層為基礎(chǔ)組合封裝。

3)監(jiān)控端:是主要應(yīng)用模塊，面向大部分用戶，通過瀏覽器來訪問智慧燃?xì)庋矙z系統(tǒng)。

4)平臺數(shù)據(jù)層:為系統(tǒng)提供基本的數(shù)據(jù)服務(wù)，包括元數(shù)據(jù)服務(wù)和空間數(shù)據(jù)服務(wù)。提供底層GIS管理服務(wù)，實現(xiàn)對圖形數(shù)據(jù)的發(fā)布、訪問。

2.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

四、功能模塊設(shè)計

在燃?xì)庵腔垩矙z系統(tǒng)中，PDA巡檢終端內(nèi)置GPS接收機(jī)，可不斷讀取衛(wèi)星發(fā)來的定位信息。巡檢工作人員將定位信息運(yùn)用于巡檢片區(qū)的巡檢點，將巡檢點隱患信息通過GPRS實時上傳至燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢指揮調(diào)度中心。燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢指揮調(diào)度中心可以實時監(jiān)測巡檢人員所處位置及所進(jìn)行的各項工作任務(wù)。面對突發(fā)事故或隱患，PDA巡檢終端可將請求查詢信息上傳至燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢指揮調(diào)度中心尋求幫助。燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢指揮調(diào)度中心可將專家?guī)焯幚矸桨赶聜髦罰DA巡檢終端，實現(xiàn)交互式任務(wù)處理。

綜合上述系統(tǒng)工作原理，將本系統(tǒng)劃分為以下兩部分內(nèi)容:

1.監(jiān)控端

(1)視圖顯示功能

地圖顯示區(qū)域能夠直觀地將整個燃?xì)夤芫W(wǎng)分布圖顯示出來。地圖支持放大、縮小、全圖、平移、量距、比例尺等操作工具，可以方便地查看圖上豐富的燃?xì)夤芫W(wǎng)信息。

(2)實時監(jiān)控功能

包括實時監(jiān)控與軌跡回放。實時監(jiān)控能實時地在地圖上看見當(dāng)前時間的在線巡檢人員。軌跡回放能查看某個巡檢員某一天的巡檢數(shù)據(jù)，并以動態(tài)在地圖繪圖的方式進(jìn)行巡檢路徑的展示，也可以定位某一個設(shè)備點的所在位置。如圖3所示。

圖3 軌跡回放功能

(3)巡檢管理功能

包括巡檢線路、任務(wù)下發(fā)、臨時任務(wù)、歷史任務(wù)、隱患管理等。實現(xiàn)對單個巡檢員的計劃指定及計劃安排，也可以通過開始時間、結(jié)束時間、人員、區(qū)域的選擇進(jìn)行查詢相關(guān)計劃安排信息。對于巡檢員上報的問題，要有專人負(fù)責(zé)隱患的管理與消除，確保燃?xì)饩€路的運(yùn)行安全。

(4)查詢統(tǒng)計功能

主要有:隱患日報、月報，巡檢日報、月報，壓力日報、月報，人員考勤，壓力信息管理。實現(xiàn)了對巡檢員當(dāng)月的應(yīng)巡數(shù)、實巡數(shù)、計劃內(nèi)巡檢數(shù)、計劃外巡檢數(shù)及巡視率進(jìn)行統(tǒng)計，用戶可以開始時間、結(jié)束時間、人員選擇條件靈活地查詢巡檢率信息。用戶也可以通過導(dǎo)出Excel，將統(tǒng)計信息導(dǎo)出成Excel格式進(jìn)行打印。

(5)系統(tǒng)管理功能

系統(tǒng)管理主要對系統(tǒng)用戶和巡檢員的添加、刪除、修改等管理。

2.移動終端

移動巡檢終端基于Windows Mobile操作系統(tǒng)，集成GIS/GPS/GPRS等多功能模塊，可實現(xiàn)敏捷化的業(yè)務(wù)處理。重點突出了巡檢現(xiàn)場到位，巡檢結(jié)果上報及時和操作簡便的特點。

(1)日常巡檢

顯示當(dāng)前巡檢員所持巡檢所在的地理位置，在地圖上以一個小紅點顯示當(dāng)前所在位置。系統(tǒng)自動獲取當(dāng)前GPS狀態(tài)、當(dāng)前經(jīng)度、當(dāng)前緯度、當(dāng)前速度、是否使用位置上報、當(dāng)前獲取到的衛(wèi)星數(shù)量并顯示出來。界面如圖4所示。

圖4 地圖與GPS顯示

隱患上報主要實現(xiàn)巡檢員通過移動終端，將所遇到的危急隱患情況錄入系統(tǒng)，并將隱患按照規(guī)定流程進(jìn)行上報的功能。點擊快捷工具菜單的“上報”，彈出如圖5界面。

圖5 巡檢功能上報

按規(guī)定的格式填寫好各項表單和拍照圖片，點擊“發(fā)送”菜單，將隱患問題及時上報至管理指揮中心。巡檢終端接受的坐標(biāo)信息是GPS信號，而巡檢終端地圖和監(jiān)控端地圖都采用的是包頭97坐標(biāo)系，需要把GPS的WGS-84坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為包頭97坐標(biāo)。轉(zhuǎn)換過程如圖6所示。

圖6 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

五、結(jié) 論

包頭市燃?xì)庵腔垩矙z系統(tǒng)是采用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)和GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對廣域或區(qū)域燃?xì)夤艿兰跋嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行巡邏和檢查，記錄巡檢信息，巡檢人員的工作軌跡，隱患通報，隱患處理追蹤等，以保證燃?xì)夤艿馈⒃O(shè)備正常、可靠的運(yùn)行，同時提高更進(jìn)一步燃?xì)夤镜墓芾硇屎凸芾硭健Ｒ虼耍芯亢烷_發(fā)燃?xì)庵腔垩矙z系統(tǒng)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。

［1］田根，童小華，張錦.基于PDA的GIS系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］.計算機(jī)工程，2004，30(2):76-78.

［2］張強(qiáng)，王仁禮，陳天澤.基于Windows CE平臺的嵌入式GIS開發(fā)與應(yīng)用［J］.測繪學(xué)院學(xué)報，2003，20(2):113-116.

［3］李樂薇.智能巡檢系統(tǒng)中實時定位模塊的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2010.

［4］王國強(qiáng).手持機(jī)GPS巡檢系統(tǒng)終端軟件設(shè)計與實現(xiàn)［D］.成都:電子科技大學(xué)，2011.