數理統計在排水管道維護管理系統中的分析與研究

摘要：本文主要是研究基于C/S軟件體系結構，應用Unity3D三維視頻模擬技術，并運用數理統計的邏輯和算法，在管道檢測機器人硬件的配合下研究一套切實可行的排水管道缺陷檢測、統計、防御的軟件系統解決方案。該系統可以幫助人們采集那些封閉、空間狹小、視覺上不能直接看到的管道上存在的各種缺陷問題。該系統在相應的硬件設備的配合下可用于城鎮排水管道的故障檢測，也可用于風力發電扇葉問題的診斷，以及其他具有類似特征的管道缺陷的檢測。該軟件系統可以在已有的機器人硬件平臺基礎上，完成管道內部視頻的采集、數據導入、缺陷分析、缺陷存儲、缺陷統計和防御、缺陷報表的生成、缺陷的三維立體模擬圖和管道坡度圖等幾大功能模塊。

關鍵詞：數理統計；排水管道；維護

中圖分類號：C812；TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1671-864X（2016）03-0300-01

一、引言

排水管線是城市生存和發展的"命脈"。目前國內管網日益老化，養護維修技術相對落后，對其安全構成很大威脅，因此，如何進行管道的檢測、對排水管道的運行狀況進行正確判斷及評估，并采取行之有效的養護管理手段，成為管道養管系統中最為重要的一環。

二、排水管道維護管理的現狀及存在的問題

我國在排水管道的缺陷檢測、防御等問題上還存在一些不盡如人意的地方，該系統利用機器人硬件的配合可以幫助人們采集那些封閉、空間狹小、視覺上不能直接看到的管道上存在的各種缺陷問題。管道缺陷統計結果可以幫助人們在鋪設管道時給出合理的建議，做出更好的決策。如，在管道的用途、管道所處的地理環境、管道的類型和選材上做出更合理的搭配，使鋪設和維護成本更低、管道更耐用。

本次研究主要涉及到的技術有C/S軟件體系結構、Unity3D模擬技術、數理統計的邏輯和算法。在解決方案中分別承擔著各自不同的重要作用，使得該設計方案具有實用性、可視性、高效性、易操作性和完備性。

在我國各級城鎮居民生活的環境中，不管是路面上，還是埋藏于地下，甚至依附于各類建筑物上，都鋪設了大大小小、長長短短的管道。而這些用于不同用途、長期使用的管道，在出現故障后，如何方便的判斷缺陷位置、了解缺陷的類型、掌握缺陷區域的大小，為修復管道提供依據。另外，利用大量的缺陷數據進行統計、分析和匯總，為未來鋪設管道提供合理化建議。排水管道缺陷檢測軟件系統的解決方案，提供了各類報表、數據、圖形、三維立體模擬效果圖，可以為管道缺陷修復和維護工作提供依據。另外，統計數據可以為將來鋪設管道提供指導。近年來運用數理統計學思想和方法對次進行規范化研究的現狀 ，采用不同的數理方法，從不同角度和層次對此進行的研究和探討，判別分析、回歸分析以及聚類分析等，是目前使用較多的數理統計學方法，這些方法對證的規范化研究此項目具有重要的作用，但也不可避免地存在一定的不足和缺。

三、將數理統計運用到排水管道維護管理系統中的對策建議

人們對管道缺陷檢測系統的需求不再僅停留在數據的事務處理上，逐漸發展到對數據的決策支持上；不僅僅滿足于靜態圖片顯示缺陷結構，逐漸向三維立體模擬動畫模型上發展。

首先要完善排水管道，然后會對其進行界定，并梳理相關法規制度。從宏觀上是以瀑布式軟件開發方法為主，局部階段輔以原型式分析和迭代式分析為輔。研究過程中采用的技術路線是從需求調研和國內外研究現狀分析出發，找出目前管道缺陷信息處理系統中的缺陷和不足，并充分挖掘新時代、新作業環境下用戶更高、更迫切的需求，擬使用新技術、新方法分析、設計、構思出一套可行的軟件系統技術解決方案。實驗手段主要是利用計算機的軟硬件技術、網絡技術和數據統計方法，進行系統的分析和設計。該項目在分析和設計過程中主要涉及到的技術包括：C/S軟件系統的構建、數據庫開發、系統分析和設計的輔助工具、三維動畫模擬技術、數理統計算法。應用的輔助工具有：Microsoft Visual Studio開發平臺+SQL Server數據庫管理系統+Unity3d 4.6.3+Microsoft Visio 。具有多年的軟件開發和教學經驗，并擅長數理統計算法的構建和Unity3d技術的專業技術人員有科學有依據的將理論和實踐相結合。使得研究從技術、方法、人員上都是可行的。遵循比較優勢戰略發展經濟是我們所要提出的首要建議。這一建議與世界銀行通過其《1990年世界發展報告》所提出的發展勞動密集型行業的政策建議非常接近。

在目前大多數的缺陷數據處理系統中，主要實現的功能是管道缺陷的查找、數據的存儲和報表的生成。這些數據雖然能夠提供有關管道缺陷的描述，幫助管道維修人員了解和修復管道缺陷。但是，這些資料不夠直觀、不夠詳盡，而且由于不能持久保存大量缺陷數據，從而不能提供統計數據，不能為新管道的選擇和鋪設提供決策支持。

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作者簡介：石彥芳，1976年生人，女，河北保定人，河北軟件職業技術學院教師，副教授，主要從事計算機管理研究。