淺談GPS在特種設備上的應用

易偉琪，張 恒，黃小波

（四川省特種設備檢驗研究院，四川 成都 610000）

GPS受到全球的用戶的青睞，并已經廣泛地應用于各行各業，不僅可以完成授時和測距工作，還能夠為用戶提供導航和定位等服務。GPS最開始是由美國研發用于軍事領域的，如搜集情報、精準定位等。隨著經濟的發展和科技的不斷進步，如今的GPS已經廣泛地被用于民用各個領域，并取得了矚目的成就，如在車輛、飛機和船舶等方面的應用。目前在車輛中應用GPS技術比較完善，且比較普遍。因此，可以將GPS應用于檢驗設備中，實時監控設備的移動軌跡、出入庫狀態，在設備運輸超過限定范圍時報警，從而大大提升其安全性和可控性。另外，還能夠收集設備移動軌跡形成大數據軌跡圖，分析使用最多的場景和地點，同時也可促進GPS不斷地優化升級，進而為人類做出更大的貢獻[1]。

1 特種設備概述

特種設備主要指的是威脅到人們生命財產安全且危險系數比較大的設備。比如，鍋爐、壓力容器或者管道、電梯設備、起重設備、載客索道、大型游樂場專用的機動車及其中的大型游樂設備等。特種設備主要分為承壓類特種設備和機電類特種設備。

（1）承壓類特種設備。①鍋爐。鍋爐是指將所裝介質通過各種燃料、電能或者其他能源所釋放的能量被加熱到指定的參數，并向外界以對外輸出介質的方式提供熱能的設備。如正常水位容積按照設備設計規定的要求不能小于30升，同時保證蒸汽壓力不能小于0.1兆帕的承壓式蒸汽鍋爐。此外，還包括鍋爐的出口水壓不能小于0.1兆帕，額定功率不能小于0.1兆瓦的承壓式熱水鍋爐；額定功率不小于0.1兆瓦的有機熱載體鍋爐。②壓力容器。承載一定壓力的裝有氣體或液體的密封設備。壓力容器設計規定要求氣體、液化氣和最高溫度不小于標準沸點的液體壓力不能小于0.1兆帕，且容積不能小于30升，內部直徑（除圓形以外的截面指的是界面內部邊界之間的最大幾何尺寸）不小于150毫米的固定式或者移動式的容器；盛裝公稱工作的壓力不小于0.2兆帕，且壓力和容積相乘所得數值不小于1.0兆帕升的氣體、液化氣或者標準沸點高于60攝氏度的氣瓶、氧艙等。③壓力管道。通過一定的壓力用于傳送特定氣體或者液體的管道，其規范要求最高工作壓力不小于0.1兆帕，輸送介質包括氣體、液化氣、蒸汽，或者可燃、有腐蝕性等最高工作溫度不低于標準沸點的液體，其公稱直徑不小于50毫米的管道。不包括公稱直徑小于150毫米，工作最高壓力小于1.6兆帕的無毒、非可燃、無腐蝕的氣體管道及其設備本體的管道。

（2）機電類特種設備。①電梯。主要指的是利用動力驅動箱體或者固定路線運行的梯級沿著剛性的導軌運動，以用來升降或者平行輸送人員、物品的機電設備。主要包括載人電梯、載貨電梯、扶手電梯、自動人行道等多種電梯，不包括非公共場所只為單一家庭提供服務的電梯設備。②起重設備。主要是指使重物可以垂直升降或者垂直升降并發生水平位移的機電設備，其設計要求規定，額定起重量不小于0.5噸的升降機電設備；額定起重量不小于3噸的機電設備，或者額定起重力矩不小于4040 t·m的塔式起重設備，再或者是生產率不小于300 t/h的裝卸設備，且起重高度不小于2米的起重設備；層數不小于2層的機械式停車設備等[2]。

2 GPS應用在特種設備上的優勢作用

2.1 保護作用

對于應用油田中的特種設備而言，其所涉及的物品主要是天然氣或者石油等高危性的化學品，此類高危性化學品的保存場景具有特別嚴格的標準和規定，一旦出現某些物質超標，那很可能導致石油或者天然氣等高危化學產品發生爆炸、燃燒甚至釋放放射性物質等嚴重事故，從而危及設備和人們生命財產安全，同時也會造成環境污染的問題，在進行檢驗時需格外謹慎。將GPS加在檢驗設備上，使數據信息上傳自調度控制平臺，可實時掌握檢驗人員的位置，最大限度地提升應急反應速度。此外，GPS還能夠記錄檢驗設備在某地停留時間，通過時間來判斷工作有無異常以及檢驗效率。GPS采用先進的現代化科學技術，將此技術應用于檢驗設備，可以大大提升檢驗的安全性[3]。

2.2 檢驗設備野外現場作業的跟蹤、監控

很多特種設備用于野外，由于野外作業不確定因素太多，加之一般運行環境都比較偏遠、惡劣，很容易出現意外，危及檢驗員的安全。利用GPS對檢驗設備野外現場作業進行實時地跟蹤和監控，可以實時地了解檢驗設備在野外現場的移動軌跡，當出現異常情況，可以及時獲得信息，并進行科學合理、及時有效地調整和控制，從而提高野外現場作業的安全性和高效性。此外，對于出現故障和意外的檢驗設備，還能夠及時準確地采取有效處理方法，最大限度地提高了野外作業的效率。

2.3 檢驗設備運輸的跟蹤、監控

檢驗設備有許多體積比較大且質量也比較大，要確保設備能夠完好無損地運輸到指定作業區域，是運輸行業比較頭疼的一個問題。一方面運輸路程較遠且路面情況有好有壞很難確定，另一方面還要確保設備在規定的時間內抵達指定區域。因此，對檢驗設備的全方位跟蹤和監控管理顯得尤為重要。而GPS最為突出的優勢之一就是定位和監控，將GPS應用于檢驗設備，可以利用電子地圖隨時隨地觀察和掌握設備運輸過程中的位置信息、安全信息以及實際的狀態，并且還可以隨著設備的移動實時更新數據信息，更為高效的方式是可以在同一屏幕上顯示對多臺設備的監控和跟蹤數據信息，或者可以采用多個屏幕對多個設備同時進行監控和跟蹤，從而確保檢驗設備完好無損地被運輸至指定區域。上述數據信息的應用正是借助了GPS和通信系統的數據信息采集功能。將GPS科學合理地應用于檢驗設備，可以滿足在設備運輸過程中對于質量和時效及其他的要求，以確保運輸過程的安全性和高效性。與此同時，還可以根據GPS的提示選擇更為經濟的運輸路線，盡可能地減少運輸成本。因此，GPS在檢驗設備的運輸過程中有著舉足輕重的作用[4]。

3 GPS在檢驗設備上的具體應用

3.1 GPS監控系統在檢驗設備安全運行管理中的應用

第一，GPS監控系統可以實時監測檢驗設備的位置以及運輸時長等數據信息，經過準確計算之后，經由衛星上傳至檢驗設備無線終端或者監控平臺。當檢驗設備終端收到此信息時，可以將其展現在電子地圖之上，為相關技術人員提供數據信息支持；監控平臺在接收到傳輸的數據信息之后，可以實現對于設備的監控和管理，從而最大限度地保證檢驗設備的安全。第二，可以根據既定的工作計劃設定相應的區域報警，一旦設備移動超過規定區域之后，可以及時警報，同時將設備的數據信息呈現在監控平臺的屏幕上。此外，監控平臺還可以對檢驗設備運行軌跡的異常情況進行記錄，以此提醒相關技術人員。第三，GPS能夠實現對于檢驗設備運行軌跡歷史的記錄和查詢，包括但不限于設備歷史運行的軌跡、時間等數據信息，可以有效地控制部分技術人員對于設備運輸數據弄虛作假的情況，從而最大有效地降低檢驗設備的運行成本。第四，檢驗設備在實際的運行過程當中不可避免地會出現各種各樣的異常和故障，這時就需要利用到GPS的緊急救助功能。一旦設備運行出現故障，相關技術人員可以立即按下報警按鈕，觸發報警裝置發送報警信息至監控控制中心，監控控制中心接收到此信號之后，可以當即確定出現故障和異常情況的設備的具體位置和實際情況，同時制定相應的符合實際要求的緊急處理措施，最大限度地保證設備及其操作人員的安全[5]。

3.2 在對檢驗設備狀態參數評估過程中的應用

GPS不斷地發展和優化，為檢驗設備狀態參數評估提供了更多的思路和方向。對檢驗設備進行狀態參數評估主要是為了提升設備運行的安全性和穩定性。對于檢驗設備進行的狀態參數評估主要分為設備自身和外部兩方面參數的評估，GPS可以對這兩方面的參數進行科學、合理、有效的評估，且保證評估參數的有效性和精準性，從而強化對于檢驗設備的評價效果。

（1）利用GPS評估檢驗設備自身的狀態參數。檢驗設備在正常的運行過程當中，其自身的各種參數和狀態會隨著運行時間的增長而出現變化，通過與實時動態載波相位差分技術的結合，能夠實現對檢驗設備自身狀態參數的評估，此舉可以提高對檢驗設備運行性能的評價效果，實現檢驗設備動態的監測和分析。

（2）利用GPS對檢驗設備運行的外部環境進行狀態參數評估。檢驗設備運行的外部環境也是影響設備安全性和穩定性的重要因素，利用GPS對檢驗設備運行的外部環境進行狀態參數評估，能夠更好地了解設備運行過程中所受外部環境影響程度，以便采取相應的預控措施，保證檢驗設備安全性和穩定性。

4 GPS發展趨勢探討

檢驗設備未來的發展趨勢是廣泛應用GPS，所以在未來的發展過程當中，需要不斷地優化和升級GPS應用系統，切實地強化GPS在檢驗設備中的應用效率。第一，硬件。進一步強化對成本的控制程度，可以將GPS接收機與微慣導元件進行有機地結合，進一步提升GPS接收系統的工作效率。第二，算法。常用的一些算法，比如卡爾曼聯合濾波導航算法、D-S證據理論算法、自適應神經網絡算法等，都存在不同程度上的局限性，所以未來要應用更高效、更方便的信息融合算法，切實解決GPS在檢驗設備應用過程中存在的問題。此外，GPS對檢驗設備運行噪聲的統計可以使用濾波模型的方式，未來的發展方向勢必是自適應算法和誤差補償。GPS在檢驗設備中的應用除了上述之外，還要根據不同設備、不同用戶、不同要求為其提供不同的個性化服務，對GPS其他的功能進一步研究和探討。有機地結合GPS通信技術，可以有效地控制檢驗設備的運行狀態，從而使GPS在檢驗設備中發揮出更大的作用。GPS不僅可以為檢驗設備提供宏觀的控制服務，還能夠更精準地檢測檢驗設備在實際運行過程中的參數狀態等數據信息，這也可以作為GPS在未來發展的微觀問題。采用GPS解決此類問題，可以極大地提升檢驗設備的檢測試驗和動力學方面的控制效果。當前比較常用的雙天線式GPS檢測辦法所評估獲取的數據信息準確性不足，效率較低，很難充分滿足檢驗設備對于實時性的要求。除此之外，還要繼續改善和優化GPS的方便簡捷化和參數測量的準確性，充分利用軟測量等多種方式，對檢驗設備實際運行的變化量進行實時監測，從而最大限度地降低檢驗設備的運行成本，同時還能夠加強GPS在檢驗設備上應用的靈活性。

5 結束語

總而言之，GPS具有比較高的靈活性，自動化程度比較高，精準度也相對較高。因此，在檢驗設備使用的特殊環境下，GPS可以充分發揮其自身的優勢。通過對檢驗設備的實時監控、對檢驗設備的能耗進行精準計算，以及對檢驗設備運行狀態異常或故障情況下的應急管控措施等，可以最大限度地保證設備和人員的安全問題，從而在檢驗設備運行過程當中更為規范化和標準化地實施成本控制，最大限度地減少不必要的費用支出，提高檢驗設備的運行效率，促使檢驗設備行業的科學化、合理化，以順應時代和社會發展的要求，保證檢驗設備行業更安全、更穩定地長久發展。■參考文獻

[1]那文軍.淺議GPS系統在油田車輛管理中的應用與研究[J].管理學家，2020(12):124-137.

[2]孫煒.淺談信息技術背景下的油田車輛管理[J].管理學家，2020(3):155-168.

[3]劉彭.油田特種車輛的安全管理措施研究[J].化工管理，2019(2):10-12.

[4]姜華.油田開采特種車輛安全管理實踐[J].現代職業安全，2018(9):33-35.

[5]王宏宇，高瀟，王春顏.基于GPS的電力企業車輛綜合管理系統[J].電力信息與通信技術，2013(8):51-54.