基于B/S結構的管道智能巡檢管理系統設計與開發

周欣帥 馬雨廷

基于B/S結構的管道智能巡檢管理系統設計與開發

周欣帥 馬雨廷

（河南省發展燃氣有限公司，河南 鄭州 451161）

線路巡檢工作是天然氣長輸管道運行管理的基礎，關系到城鎮燃氣供應系統的穩定性。本文提出了基于B/S結構即瀏覽器和服務器結構的管道智能巡檢系統，巡檢PDA利用無線射頻識別技術進行數據采集，同時，內置的GPS定位器能接收到衛星發來的定位數據，并通過4G通訊平臺實現巡檢數據傳輸。在瀏覽器的管理平臺上查詢巡線軌跡、巡檢點、事故隱患等信息，并進行分析和處理，使管道巡檢管理工作更加智能化，提高了管道公司的管理和決策水平。此外，針對長輸管道巡檢管理平臺中存在數據統一、信息集成、閉環處理等功能缺陷進行改進和開發，為管道完整性管理提供了新的思路。

智能巡檢系統；B/S結構；管道完整性管理

面對復雜多變的社會環境，天然氣長輸管道運行的風險因素逐漸增多，對管理信息化、規范化的要求越來越高，傳統的檢修管理方式難以適應目前安全生產管理的要求，輔助以高效的智能化工具顯得尤為重要。隨著GIS地理位置技術、RFID物聯網技術、GPS定位技術及移動互聯網技術的迅速發展，智能巡檢管理系統被廣泛應用到管道運行管理中。本文基于瀏覽器和服務器結構搭建了一種新型的智能巡檢平臺，實現對巡檢人員的跟蹤與監控管理，提高了線路巡檢工作的效率和質量，保證管道的長期穩定運行。

1 項目簡介

某省級天然氣長輸管道管徑Φ700mm，全長約104km，共有3個分輸站、7個閥室，管道沿線所經之處多為農田、居民區、高速公路、鐵路等地段。根據該管線分布特點，生產運行部建立日常巡檢制度，并成立管線專業巡護隊，負責管線日常的巡查工作，對管線所附屬的構造物、沿線設施及周邊環境等進行檢查，將事故隱患消除在萌芽狀態，為安全生產工作提供了基礎保障。

近年來，該線路所處地域經濟社會迅速發展，地理空間屬性日趨復雜，尤其是管道周邊的違章占壓、第三方施工等變化極易對管道造成破壞，巡檢存在布點難、維護難等特殊情況，給管道防護工作帶來了極大困難，管道沿線安全成為日常生產工作中的重要部分。在傳統工作方式中，巡檢信息、缺陷數據、檢修數據不能及時更新和歸檔，管道沿線相關地理信息屬性數據的采集、存儲不全面，設備、人員數據無法綜合利用，導致燃氣輸配調度、指揮、決策缺乏科學有效的支持。此外，由于管道公司存在人員結構短缺、車輛配備不足等問題，再加上巡檢人員管理不規范，巡線工作人員績效難以評估，導致巡線工作存在一定偏差。

為提高巡查效率和質量，節約人力和物力資源，實現對巡線人員績效的科學評估，河南省發展燃氣有限公司與威斯盾科技公司共同研發出適用于輸氣管道管理的巡檢人員跟蹤管理及監控系統。

2 系統總體設計

2.1 系統架構

系統總體架構（見圖1）是以面向對象（OOP）的設計為基礎，以面向服務（SOA）的設計為應用擴展，系統主要采用Browser-Server（B/S）表現形式，即瀏覽器和服務器結構，通過Web service接口對接巡檢管理平臺和手持機，實現巡檢和管理數據交換。

圖1 巡檢系統架構圖

系統服務端是基于J2EE技術標準規范進行開發的，具有良好的安全性、擴展性及跨平臺的適應能力。采用智能化信息分析手段，對各條線路的巡檢事件進行自動報警，及時定位，獲取第一手安全信息，實時管理工作人員巡查情況及設備狀態、運行參數等信息，提高安全巡檢工作的規范化、科學化管理水平，促進安全生產的有序進行。

2.2 系統組成

該系統由系統管理平臺、系統服務器、智能巡檢機、現場巡檢點和4G通訊平臺組成（見圖2）。其中，智能巡檢機和現場巡檢點用于數據采集，4G通訊平臺和系統服務器用于數據傳輸和儲存，系統管理平臺用于數據查詢、分析與處理。

圖2 巡檢系統網絡結構

2.2.1 數據采集。通過智能巡檢系統的建設，以巡檢線路上的GPS坐標為巡檢點和在重要位置安裝的巡檢點相結合的方式，實現對巡檢人員的全程動態監督管理，以確保他們能準確地按照設定的巡檢路線、地點、班次、時間、重點部位必要的停留等進行巡檢。管道巡檢過程中，巡檢人員配置手持終端，手持終端將實時接收衛星發送的經度、緯度、時間等信息，且每隔15s將定位信息及巡檢時發現的事件狀況信息通過4G通信網絡傳輸到系統管理平臺的數據庫服務器中［1］。

對于巡檢點，系統可對每個巡檢點制定巡檢標準，巡檢標準可分為描述類、記錄類、觀察類、圖片類等。利用云巡檢APP終端進行數據采集，巡檢人員到達待檢設備后，利用智能巡檢機獲取感應式巡更點所包含的編號信息。

2.2.2 數據傳輸與處理。巡檢管理系統間通過數據接口進行信息傳遞，手持終端和管理平臺間采用Web service接口協議，實現用戶信息、用戶核對任務信息、巡檢信息和缺陷信息的傳送。其中，下行端口主要用于用戶信息、巡檢點信息、巡查項目的傳送，采用數據庫定時通信方式，每天夜間進行信息傳送；上行端口主要是巡檢信息和安全隱患上傳。

2.2.3 數據查詢與分析。巡檢人員的實時位置可在百度地圖上顯示，點擊某個巡檢人員可顯示該人員的任務執行情況，系統顯示當前所有正在執行的巡檢任務，并以動態的行進圖顯示已巡檢和未巡檢的點位。可按日期、時間段、路線（崗位）、班次、巡檢人員多種條件進行單獨或組合查詢，查詢包括正常記錄、漏點記錄、不準時記錄等分類報表。可自動生成統計分析報表，提供正常巡檢率、漏點率、遲到、早到率等管理數據。提供原始巡查記錄查詢，確保記錄準確無誤。所有記錄提供打印輸出功能。系統還提供多級用戶權限功能，用戶操作日志等安全功能。

圖3 系統巡檢、檢修工作流程

圖4 巡檢管理系統缺陷管理信息

2.3 系統工作流程

管理者通過Web瀏覽器在地址欄輸入管理網址，登錄服務管理端進入工作界面，對巡檢工作進行考核，巡檢人員按照巡檢標準進行上報，管理人員可以對巡檢人員申報的缺陷進行審核和派工處理。

巡檢人員執行巡檢時，通過自動記錄巡檢人員的巡檢軌跡，并與系統設置的GPS巡檢點進行匹配；當現場安裝有巡檢點時，巡檢人員用巡檢儀掃描巡檢點，完成巡檢作業；巡檢儀實時上傳巡檢人員的任務執行情況，實時上傳巡檢過程中發生的隱患、事故等事件信息，系統自動對上傳的巡檢記錄進行考核，從而最大限度地減少事故隱患，實現事故的提前控制，保證線路安全運行。

檢修人員根據管理人員下發的檢修任務進行檢修作業，作業完成后拍照上傳申請管理員消缺，并提出改善意見。管理者通過巡檢人員收集現場采集的數據，安排對巡檢區域的維護保養，并通過以上數據的積累和數據挖掘為巡檢區域的地點更新、選型作輔助決策。系統巡檢、檢修工作流程如圖3所示。

3 功能實現與定向開發

3.1 功能實現

本系統于2017年1月應用在河南省發展燃氣有限公司天然氣長輸管道巡檢管理中，實現了管道巡檢數據的網上發布、瀏覽及查詢。公司管理人員通過巡線任務管理能確保巡線工準確地按照設定的巡檢路線、地點、班次、時間、重點部位必要的停留等進行巡檢，借助統計分析模塊科學地對巡線工的績效考核。

3.1.1 巡線任務管理。巡檢調度員在巡檢線路的基礎上為巡檢排班，制定巡檢計劃，可以顯示已經排班的線路。選擇執行任務的部門，錄入巡檢排班開始日期，以及巡檢開始時間和巡檢結束時間，選擇巡檢路線。巡檢調度員可以查詢巡檢任務，根據任務的執行部門進行查詢，可查看巡檢任務的執行運行軌跡、巡檢點的詳細巡檢信息。

3.1.2 隱患管理。隱患管理模塊可以顯示當前部門所有上報缺陷的處理狀況，用戶可根據缺陷編號、上級部門、缺陷狀況和上報時間段等條件進行檢索。對于缺陷信息，可以顯示該缺陷的處理過程，其中處理類型包括初驗、檢修和終驗。巡檢管理系統缺陷管理信息如圖4所示。

3.1.3 統計分析。用戶可以查看巡檢執行部門和巡檢工的執行情況，可根據部門、開始時間和結束時間查詢巡檢完成率等指標，可通過報表、曲線圖、圖片等方式查閱歷史數據。

3.2 改進與定向開發

針對巡檢管理平臺中存在閉環處理、信息集成等功能缺陷，2017年6月完成系統初步改進，將隱患管理修改為消缺驗收管理，并增加設備信息管理和GIS資源管理等模塊，見圖5。

圖5 系統管理平臺功能模塊改進

此外，河南省發展燃氣有限公司為了將管道完整性數據統一管理起來，還提出增加管道完整性管理模塊，進一步實現精細化管理、風險評價、完整性評價等功能。

3.2.1 信息集成管理。GPS巡檢系統的空間數據包括管道中心線及管道設施數據、管道檢測數據、管道失效數據、管道運行數據、管道沿線數據、站場數據、基礎專題數據和遙感影像數據［2］，地圖、管線、場站、閥室、管線設施、改擴建工程等空間分布，以及巡檢車輛實時位置，外業巡檢、養護、檢修、檢漏等人員的工作情況，并將實時采集到的燃氣數據如氣源供應、氣量、氣壓、監控設備狀態、監測點、爆管點、漏氣點等動態數據疊加到地圖上。此外，系統預留集成接口，可便于和SCADA系統（監控及數據采集系統）、客戶服務系統、收費系統等進行數據及功能集成，也便于對場站、閥室的設備檢查、維修、保養、盤點及安全檢查等方面進行管理，滿足燃氣管網輸配綜合調度決策需要，實現燃氣設施的精細化管理。

3.2.2 管線完整性管理。管道完整性管理是一種基于數據、主動預防的管道安全管理模式，是主要包含數據采集、高后果區識別、風險評價、完整性評價、維修維護及效能評價6個環節的閉環管理體系。首先，要研究管道沿線經過的災害環境和地質條件，在分析管道的致災機理、危害形式、誘發因素等基礎上，制定出現場災害源識別和風險評估操作方案；其次，采用管道內腐蝕檢測、外防腐檢測、超聲波檢測、采空區評價等測量方法，分析判斷出管道本體、防腐有效性、管道地質災害和周邊環境及場站設施存在的風險，生成檢測分析報告與數據，實現對管道及設施進行風險評價和完整性評價。

4 結語

基于B/S結構即瀏覽器和服務器結構的管道智能巡檢系統充分利用了移動互聯網的優勢，支持谷歌、360或者IE8.0以上的瀏覽器，具有成本低、操作簡便、界面交互性強等優點。與傳統電子巡檢相比，采用開放式的B/S架構網絡版軟件，所有程序部署于Web服務器，只要授權就可通過網絡登錄系統服務器，實現數據共享，可方便管理人員查看當前狀態的統計信息，用戶可以隨時隨地通過電腦、手機或Pad來查詢巡檢人員記錄。總的來說，本文所介紹的基于B/S結構的管道智能巡檢系統可以對巡檢人員進行遠程監督管理，提高了巡檢管理的效率和質量，實現了巡檢管理的電子化、智能化和信息化，并通過持續改進促進了管道巡檢管理向系統化、精細化、數字化方向發展。此外，該系統能定向開發管道完整性管理模塊，實現巡檢數據與其他管道完整性業務的信息整合，進一步提高管道巡檢管理的效率和水平。

［1］耿關慶.基于移動GIS的南疆天然氣利民工程管道巡檢系統設計與實現［J］.測繪與空間地理信息，2016（1）：88-90.

［2］徐杰，李洋，劉亮，等.基于WebGIS的管道完整性管理系統的設計與實現［J］.油氣儲運，2016（7）：729-733，741.

Design and Development of Intelligent Inspection Management System of Pipeline Based on B/S Structure

Zhou XinshuaiMa Yuting
（Henan Development Gas Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450008）

Line inspection work is the basis of long distance natural gas pipeline operation and manage?ment,andthis work is closely related to the stability of urban gas supply system.This paper put forward the intelligent inspection system based on the B/S structure,that was the browser and the server struc?ture.The PDA uses the radio frequency identification technology to carry on the data acquisition,and the built-in GPS locator can receive location data from the satellite,and transfers the data via 4G communica?tion platform.The browser management platform is used to inquire the information such as patrol trajecto?ry,checking point,accidents and so on,then analysis and processing,so that the pipeline inspection man?agement work become more intelligent,the level of management and decision-making pipeline company is improved.In addition,the Inspection management platformof long-distance natural gas pipeline suffers from a series of problems,such as non-standardized data,difficult data correlation,closed-loop processing and other Functional defects,we improve and develop the system,then the process provide new ideas for pipe?line integrity management.

intelligent inspection system；B/S Structure；pipeintegrity management

TE832

A

1003-5168（2017）10-0064-04

2017-09-02

周欣帥（1990-），碩士，工程師，研究方向：智慧城市建設。