基于GIS&GPS技術的供水管網巡檢養護系統的實現

劉明春，王 進，鄒 東

（1.武漢南方測繪儀器有限公司，湖北 武漢 430070）

基于GIS&GPS技術的供水管網巡檢養護系統的實現

劉明春1，王 進1，鄒 東1

（1.武漢南方測繪儀器有限公司，湖北 武漢 430070）

隨著城市的快速建設與發展，供水管網的鋪設長度急速增長，用戶大量增加。從研究巡檢養護業務出發，結合業務流程，詳細介紹了供水管網巡檢養護系統的建設思路，豐富了供水管網信息化建設模式，同時也為今后供水行業信息化發展提供了參考。

供水管網；GIS；GPS；巡檢；養護

1 背景現狀

供水管網的安全管理是供水企業的一項重點工作，一般設有專職人員進行巡視，管線巡檢養護人員每天按計劃進行現場巡檢養護，但對管網的具體位置只能憑熟悉程度、靠個人的記憶確定[1-3]。對巡檢養護人員的工作監管一般也只有通過各自的書面日志記錄，無法判斷工作是否到位，對其工作質量難以做到有效監管，易因工作不到位留下安全隱患。隨著供水區域的擴展，供水管線的不斷延伸，急需改進當前的巡檢養護方式[4-6]。

采用GIS、GPS等先進的在線監管技術[7,8]，實現對供水管網巡檢養護工作的信息化監管，不僅可以對巡檢養護人員進行可視化定位監管，而且可以實時接收其上報的多樣化現場數據（如文字、圖片、視頻等），以便在輔助管理人員直觀、準確了解現場情況的基礎上，有針對性地為不同巡檢養護人員制定、分派相應的工作任務，既可大大提高巡檢養護質量，又可有效縮短工作時間，從而全面確保供水管網基礎設施的正常、穩定運行。

2 關鍵技術

1）GIS技術。GIS是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數據的計算機信息系統。GIS所特有的空間分析功能和可視化表達方式正符合供水管網所具有的區域性強、隱蔽、復雜、動態、數據量大等特點；同時，由于供水管網信息絕大多數都和地理位置密切相關，GIS也是把各類供水管網信息有效聚合的黏合劑，所有的信息通過和地理位置相關，就可以達到有機結合的目標。

2）GPS技術。GPS技術具有全天候、高精度、高效率等顯著特點，是當前最先進的定位技術，能正確、直觀、快捷地對數據進行采集、定位，且能與供水管網GIS信息實現無縫集成，可在維修養護過程中通過智能手機、PDA等手持端設備方便地查詢地形管線數據。

3）移動互聯網技術。移動互聯網是一種通過智能移動終端，采用移動無線通信方式獲取業務和服務的新興業態，包含終端、軟件和應用3個層面。終端層包括智能手機、平板電腦、電子書/MID等；軟件包括操作系統、中間件、數據庫和安全軟件等；應用層包括休閑娛樂類、工具媒體類、商務財經類等不同應用與服務。隨著寬帶無線接入技術和移動終端技術的飛速發展，供水企業信息化建設可以引入智能手機、平板、PDA等移動終端設備，服務于管網巡視、檢漏、工程竣工驗收等業務，實現移動辦公。

3 系統設計思路

3.1 業務流程

由于供水管網的巡檢養護業務一般來自于巡檢人員上報，因此將巡檢業務流程與維修養護業務流程一并進行闡述。

根據業務的處理流程，可將巡檢、巡檢養護業務分為工單生成、工單派發、工單處理3個階段，主要涉及供水企業的巡檢班、檢漏班、維修科、養護科等部門科室，如圖1所示。

1）工單生成。供水管網工單一般有兩個來源：① 社會大眾通過電話、熱線等方式直接上報的供水事故，如井蓋丟失、消防栓破壞、管網漏水等，但一般由公眾上報的事件，管網所一般會先派遣專業的巡檢人員或檢漏人員到現場進行查勘或檢漏，確認事件的存在，一旦經巡檢、檢漏人員確定即可生成工單；② 巡檢人員在日常的計劃性巡檢和臨時性巡檢過程中，發現并上報的供水管網事件，由于巡檢人員都是具有專業知識的供水企業員工，由他們上報的事件不需要進行現場確認，可馬上生成工單。

圖1 巡檢養護業務流程

2）工單派發。工單生成后，管理人員可通過電話、短信的方式根據事件類型進行工單派發（同時會附帶一份紙質工單作為依據派發給相應部門），如管道漏水、小量漏點等事件工單派發給維修科，井蓋缺失、消防栓撞壞、閥門井堆埋等事件工單派發給養護科。

3）工單處理。維修養護科在接到工單后，會協調各自科室的工作人員即刻前往事故現場進行維修、養護工作，任務一旦完成，會馬上通過電話、短信的方式通知管理人員事件處理完畢。而管理人員則會派遣巡檢人員到現場檢查工單任務的完成情況（稱為臨時性巡檢任務），確認無誤后，此工單即可終結。

3.2 系統構成

基于上述業務流程分析，供水管網巡檢養護系統設計由Web系統和手持終端構成。Web系統具備GIS系統常用查詢、操作與事件處理功能，可實時獲取巡檢養護人員的準確位置，實現對巡檢養護任務的分派與考核；手持終端實現管網數據的編輯、查詢與地形圖的任意操作功能，現場更新的管網數據可實時上傳至Web系統，并經相關人員審批后，同步更新GIS系統數據。

1）Web系統通過數據線把管網數據與巡檢養護任務下傳到手持終端。手持終端系統，在智能GPRS手機前提下，執行放大、縮小、復位、移動等操作無滯后，管網編輯速度保證在2 s以內。

2）Web系統實時下發或上傳數據接收時具有提醒功能，當管理人員基于Web系統發送指令到手持終端時，可提醒巡檢養護人員查看指令信息，并及時回復；同時，巡檢養護人員上傳照片或數據時，Web系統也可及時提醒管理人員做相應處理。

3）通信方式采用GPRS和GPS結合的方式，能通過GPS獲取人員、車輛所在位置，并對其進行合理調度和路徑導航。此方式考慮到了通信方式的靈活擴展，比如CDMA、3G等。

4）對管網巡檢養護事件處理采用流程化管理，對事件的處理過程進行記錄，做到對事件的回溯有據可依。

3.3 功能設計

為滿足巡檢養護的實際業務需求，供水管網巡檢養護系統的Web系統和手持終端的功能設計如圖2所示。

圖2 功能設計

3.3.1 Web系統功能設計

1）事件展示。不僅能夠將所有立案的巡檢養護事件（如管道維修、暗漏維修、附屬設施維護、管網改造等）通過列表進行統一管理，而且能夠基于電子地圖將所有立案的巡檢養護事件進行地圖可視化，并將各事件以一種形象的圖形標注在相對應的地理位置上。

2）信息管理。不僅能夠對工單號、派工時間、工單地址、巡檢養護單位、反饋時間、處理結果、事件原因、負責人等巡檢養護信息進行臺賬管理，而且能夠對工單處理過程中的歷史信息進行管理，輔助管理人員了解工單任務的所有實施環節，也可對后續的工單考核提供參考依據。

3）工單分派。對于Web系統生成的巡檢養護工單，管理人員能夠根據任務類型將工單分派給相應部門，如將維修任務工單發送到搶修隊，將養護任務工單發送到養護科等。

4）狀態監控。對于巡檢養護事件特別是重大維修事件，現場監理員會每日定期到現場進行監查，并填寫情況反饋。Web端的管理人員也可依據該反饋信息及附帶的最新現場圖片數據，了解該工單的最新進展情況。另外，Web系統可基于電子地圖將所有的工單任務以動態標簽形式進行直觀可視化，并注明“未結案”、“已結案”，輔助管理人員從全局把握巡檢養護工單的完成情況。

5）工單統計。①不同種類統計，能夠根據上報事件的種類對任務工單進行統計，輔助管理人員了解不同種類事件的占比情況，了解重大巡檢養護事件的發生率，便于指揮決策；②不同原因統計，能夠按口徑、材質、損毀原因（管網老化、路面占壓、產品質量）對管網漏水原因進行分析，便于領導層進行宏觀決策；③不同來源統計，能夠根據任務來源（如熱線、電話、Email、短信、巡檢上報）對巡檢養護工單進行統計分析，輔助領導了解工單的主要來源，以便更好地進行安排部署。

6）工單預算。對于不同的巡檢養護工單，系統能夠根據用戶提供的工單規模、選材、人工投入等信息，對該工程所需要的資金投入進行預算，作為管理人員的參考依據。

7）工單考核。能夠根據每個巡檢養護工單的立案時間、結案時間對巡檢養護工單完成的及時率、回復情況、填單情況、簽證情況等進行評價，用于對維修搶修人員的工作業績進行考核，以便提高巡檢養護效率。

3.3.2 手持終端功能設計

1）地圖瀏覽。在手持設備上顯示各種供水管網設備設施的地理分布情況，并顯示沿路的地名、建筑物、河流、綠地、鐵路、道路，還可實現面積、長度的量算。

2）屬性查詢。可以通過點擊、框選、輸入查詢條件等方式，查看供水管網的屬性信息。

3）事件上報。事件所在的道路、發生的地點均自動從地圖中讀取，不需要手動添加。上報的事件可附加圖片。對于已經上報的事件不論是否成功都可以保存在本地，以便后期查看。

4）工單接收。現場巡檢養護人員可通過手持設備獲取Web系統發送的巡檢養護任務工單，如需要關閉哪些閥門、需要維修哪些管段、需要對哪些閥門井進行清淤等。在接收任務工單的同時還可查看相對應的地圖信息，輔助巡檢養護人員快速確定任務地點，提高工作效率。

5）工單回復。對于完成的工單任務，現場巡檢養護人員能夠及時將巡檢養護結果上報給Web系統，如起訖時間、完成情況、負責人等，同時可將回復信息自動保存到手持設備上，以便查看。

6）歷史記錄。歷史記錄保存的是已經上報的事件和已經回復的任務。利用手持設備可查看歷史事件和任務歷史，對上報失敗的事件進行重新上報。

3.4 系統實現

供水管網巡檢養護系統的建設研究成果已在某自來水公司（鑒于數據保密問題，這里未提及具體的客戶單位名稱）得到成功驗證，為降低企業漏損率與產銷差提供了高效的管理手段，有效提高了供水管網巡檢養護事件的處理效率，顯著提升了企業的社會服務水平，系統界面見圖3。

圖3 分派巡檢養護任務界面

4 結 語

供水管網巡檢養護系統，支持供水企業的巡檢養護人員分門別類地完成日、周、月、臨時的巡檢養護任務。由于手持設備上裝載有供水管網的GIS信息，因此可通過GPS技術為現場巡檢養護人員提供大量準確的管網及附屬設備信息，幫助巡檢養護人員準確了解現場的具體情況，從而徹底告別了傳統的人工記憶與管理的時代。

供水管網巡檢養護系統是供水管網GIS系統的延伸建設，也是供水企業今后信息化不斷深入發展的重要基礎。當前，實現供水業務的綜合運營監管，已逐步成為供水行業信息化發展的趨勢，在這樣的大背景下，供水管網巡檢養護系統必將成為最重要的數據基礎與業務支撐之一，它將為供水企業各種業務（如SCADA、客服等）提供極具價值的參考信息，從而有效推動供水企業的信息化建設不斷向前發展。

[1] 段世杰,萬彥峰,丁艷．供水管網管理模式的探討[J]．河南水利與南水北調,2010(4)∶93-94

[2] 陳金強,韋武軍．城市供水管網維護管理探討[J]．城鎮供水,2010(4)∶91-93

[3] 梁藝榮．淺談供水管網的管理與維護[J]．大眾科技,2009(11)∶113-114

[4] 于洪波,藍筱璐．基于GIS的供水管網巡檢管理系統[J]．價值工程,2011,30(14)∶187

[5] 陳聽學,劉海軍．供水管網巡檢的創新與實踐[J]．給水排水,2011,37(1)∶106-107

[6] 陳國銘．管網巡檢系統在城市供水中的應用與成效[J]．城鎮供水,2012(1)∶44-45

[7] 周有德．GIS在滬北供水管網管理中的應用[J]．凈水技術,2012(4)∶144-147

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P208

B

1672-4623（2016）01-0104-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.01.032

劉明春，研究方向為地理信息技術、工程測量技術的應用。

2013-10-23。