基于網格矩陣的城市管網巡檢到位率計算方法

周亞娟， 李廷彥

(北京訊騰智慧科技股份有限公司， 北京 100029)

1 概述

隨著社會經濟和城市建設的不斷發展，地下管道的日常巡檢和檢修變得異常復雜。管網線路巡檢對于及時發現缺陷和故障，及時評估管網系統，有計劃地安排線路與設施檢修，提高城市管網的可靠性具有重要的作用[1-2]。城市管網事故時有發生，嚴重威脅人民群眾生命財產安全和影響城市運行秩序以及城市形象。如何精確計算城市管網巡檢到位率，對管網巡檢工作進行精確有效的量化考核，一直是城市管網生產運行管理領域難以解決的問題。

2 現有巡檢到位率計算方法

2.1 計算步驟

目前，城市管網巡檢到位率主要根據巡檢路徑的關鍵點比對計算。其一般計算步驟為：首先，制定固定的計劃巡檢路徑，并確定巡檢關鍵點；然后，計算巡檢人員實際經過的關鍵點的數量；最后，用巡檢人員實際經過的關鍵點數量除以關鍵點總數量，得到巡檢到位率。

2.2 存在的問題

① 必須預先制定城市管網全部計劃巡檢路徑，并預先確定全部巡檢關鍵點。對于大型城市管網來說，準備工作量巨大。

② 城市交通環境復雜，交通線路變化很快，通常難以制定固定的計劃巡檢路徑。

③ 只能通過有限的巡檢關鍵點進行比對計算，計算精度低，不能對城市管網巡檢工作進行精確有效的量化考核，不能滿足城市管網巡檢工作精細化管理的要求。

④ 通過巡檢關鍵點計算得到的巡檢到位率，不能保證巡檢人員是否按照計劃巡檢路徑完成巡檢任務，從而不能準確地反映巡檢工作質量，不能客觀地進行全管網巡檢到位評估。

3 巡檢到位率精確計算方法的步驟

① 以城市管網的實際管道地圖為參照，根據城市管網的管道地圖確定管道巡檢區域。

② 將巡檢區域進行網格劃分，得到網格矩陣(見圖1，網格為正方形，以10×10的網格矩陣為例，100個網格依次編號001～100。圖1中虛線表示實際巡檢軌跡，實直線表示被巡檢管道)。

圖1 網格矩陣

③ 巡檢人員持有的北斗精準定位手持設備上報實時位置，得到實際巡檢軌跡。如圖1所示，已巡檢覆蓋區域是指以實際巡檢軌跡兩個端點所在的各網格中心為圓心、以覆蓋半徑(覆蓋半徑為手持設備可檢測的半徑范圍)畫圓而形成的包絡線所經過和包圍的網格集合，如圖1中編號為053，063，073，044，054，064，074，045，055，065，075，046，056，066的網格集合。

④ 確定該被巡檢管道在已巡檢覆蓋區域內占有的網格數(如圖1，管道在已巡檢覆蓋區域內占有的網格編號是064、065、066，共計3個網格)，該網格數記為巡檢到位管道長度。

⑤ 確定該被巡檢管道在網格矩陣中占有的網格數(如圖1，管道在網格矩陣中占有的網格編號是064、065、066、067，共計4個網格)，該網格數記為巡檢區域管道總長度。

⑥ 巡檢到位管道長度除以巡檢區域管道總長度即得到巡檢到位率。按照圖1舉例計算，巡檢到位率為75%。

在實際計算過程中，可以通過改變網格邊距控制計算精度。網格邊距越小，得到的管網巡檢到位率計算精度越高。

4 該精確計算方法的優勢與應用效果

4.1 優勢

該城市管網巡檢到位率精確計算方法，有效解決了城市管網公司難以預先制定固定的計劃巡檢路徑和確定巡檢關鍵點的問題，極大地方便了城市管網巡檢工作的開展；克服了通過有限的巡檢關鍵點進行比對計算得到的巡檢到位率精度低的問題，計算精度高，能夠為城市管網巡檢工作進行精確有效的量化考核，滿足了城市管網巡檢工作精細化管理的要求；能夠準確地反映巡檢工作質量，客觀地進行全管網巡檢到位評估。

通過將巡檢區域管道和實際巡檢軌跡柵格矩陣化的方式，把GIS矢量運算轉換為柵格矩陣運算，在保證計算結果精確的同時，減少了計算量，提高了計算速度，解決了直接計算巡檢到位管道長度涉及到大量的GIS矢量運算而導致的計算量大、計算速度慢的問題，滿足了城市管網公司快速完成多區域、高頻度的巡檢到位率計算的需求。

4.2 應用效果

該城市管網巡檢到位率精確計算方法已經全面應用到北京市燃氣集團有限責任公司的生產運行管理中。經過實踐驗證，運用該算法計算出的巡檢到位率能夠準確地反映管網巡檢工作質量，從而對管網巡檢工作進行全面客觀地評估，實現了管網巡檢工作精確有效的量化考核，極大地提高了北京市燃氣集團有限責任公司的生產運行管理水平。