基于移動技術的燃氣管線高效巡檢系統設計研究

摘要：該文針對燃氣管線巡檢現狀，設計了一種基于移動技術的高效巡檢系統，涵蓋移動端、服務器端與客戶端，實現巡檢數字化、智能化，提升了巡檢效率與準確性，可降低成本，保障安全。該文為燃氣管線安全巡檢提供了創新方案，可推動其數字化進程。

關鍵詞：移動技術；燃氣管線；巡檢系統；信息化

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.11.033

中圖分類號：TN 929.5；TP 3；TU 996" " " " " " " "文獻標志碼：B" " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）11-00-03

Research on the Design of an Efficient Inspection System for Gas Pipelines Based on Mobile Technology

QIU Yuhua， TIAN Pingyi， WANG Lihang， JIANG Zhongxiang

（Wuhan Gas Group Co.， Ltd.， Wuhan 430000， China）

Abstract： This paper designs an efficient inspection system for gas pipelines based on mobile technology， covering mobile terminals， server ends， and client ends， to achieve digitalization and intelligence in inspections， thereby improving efficiency and accuracy， reducing costs， and ensuring safety. This research provides an innovative solution for the safe inspection of gas pipelines and promotes their digitalization process.

Keywords： mobile technology; gas pipeline; inspection system; informatization

0" "引言

燃氣管線作為城市基礎設施的重要組成部分，其安全運行對居民生活和工業生產具有重要意義。隨著城市化進程的加快，燃氣管線的安全巡檢工作日益繁重，傳統的燃氣管線巡檢方式存在效率低下、數據記錄不準確等問題，已無法滿足現代城市燃氣管線安全巡檢的需求[1]。因此，研究一種基于移動技術的燃氣管線高效巡檢系統具有重要意義。

1" "移動技術在燃氣管線巡檢中的優勢分析

1.1 實時數據采集與傳輸

移動技術可以實現燃氣管線數據的實時采集與傳輸，使得管理人員可以隨時掌握燃氣管線的運行狀況，及時發現潛在問題。通過安裝各種傳感器，如溫度、壓力、流量等傳感器，可以實現管網、設備、人員地理信息位置多元化交互，可動態掌握人的行為和工作路徑，解決巡線是否到位的難題。系統還能根據管網風險等級動態調控，可根據管網不同的風險評級，匹配不同的巡檢頻次，并自動判斷任務制定的合理性，若不合理會進行提示、警告。

1.2 提高巡檢效率與準確性

移動技術可以提高巡檢效率與準確性。傳統的巡檢方式往往依靠人工巡檢，效率低下且容易出錯。而相關信息化技術的應用可以通過建立燃氣管線電子地圖，將管線路由、閥門位置、異常點等信息進行數字化管理，實現燃氣管線的可視化管理。通過標準化制式表格，做到每一項均有對應標準項選擇，對每個詳檢工作流程做好記錄，在一線員工工作的同時對設備的運行狀態進行檢查并記錄，采集大量有價值的數據，例如，設備是否漏氣，當前運行壓力及流量、周圍環境情況等[2]。

1.3 降低人力成本

移動技術的應用可以大幅降低燃氣管線巡檢的人力成本。傳統的巡檢方式需要投入大量的人力物力，而通過自動化、智能化的手段，可以大大減少對人力投入的需求。例如，通過實時數據采集與傳輸，管理人員可以遠程監控燃氣管線運行狀況，減少巡檢人員的數量；通過智能識別和自動分類等功能，可以提高巡檢的效率，減少巡檢人員的工作量[3]。此外，通過內嵌設備管理系統，可以對管網設施設備做到全生命周期管理，實現管網臺賬電子化，通過人機交互，實現臺賬與實物的雙重結合，使設備臺賬信息和工況信息實時更新，可有效解決燃企面臨的賬實不符頑疾。

1.4 快速響應與應急處理

移動技術可以加快燃氣管線應急處理的響應速度。通過建立燃氣管線信息化管理系統，管理人員可以實時掌握燃氣管線的運行狀況，一旦出現異常情況，系統可以迅速報警并定位異常位置，為應急處理提供支持。同時，移動技術的應用還可以實現遠程操作和遠程維護，縮短應急處理的時間，并通過數據分析，提前預測潛在的故障風險，為管理人員提供預警信息，提前做好應急準備，進一步提高燃氣管線應急處理的效率[4]。

2" "基于移動技術的燃氣管線高效巡檢

系統架構設計

2.1 移動端設計

移動端主要包括巡檢人員智能設備端和燃氣管線的傳感器端。

（1）巡檢人員智能設備端主要包括巡檢App和相關信息采集設備。其中，巡檢App應具備以下功能：一是實時數據展示：巡檢人員可以通過App實時查看燃氣管線的運行數據，如壓力、溫度、流量等；二是巡檢任務管理：管理人員可以通過App向巡檢人員發布巡檢任務，巡檢人員可以查看并接受任務；三是巡檢記錄上傳：巡檢人員在現場巡檢時，可以通過App記錄巡檢情況，并上傳至服務器；四是報警提示：當燃氣管線運行數據異常時，App會及時向巡檢人員發送報警提示。相關信息采集設備主要包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量計等，這些設備可以通過無線通信技術與巡檢App連接，實現數據的實時傳輸。

（2）燃氣管線傳感器端主要包括各種傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、流量計等。這些傳感器應具備以下特點：一是高精度：確保采集到的數據準確可靠；二是低功耗：由于燃氣管線分布廣泛，傳感器需長期工作，因此應具備低功耗特點；三是無線通信：傳感器通過無線通信技術與巡檢App連接，實現數據的實時傳輸。

2.2 服務器端設計

服務器端是燃氣管線高效巡檢系統的核心部分，主要負責數據處理、存儲和分析。

（1）數據處理：服務器端需要對采集到的燃氣管線運行數據進行處理，包括數據清洗、數據融合、數據存儲等。數據清洗是為了消除數據中的噪聲和異常值，提高數據質量；數據融合是為了將不同傳感器采集到的數據進行整合，形成完整的燃氣管線運行數據；數據存儲是將處理后的數據存儲至數據庫，以便進行后續分析。

（2）數據分析：服務器端應具備數據分析功能，通過對燃氣管線運行數據的分析，可以發現燃氣管線的潛在問題，如腐蝕、泄漏等。數據分析方法包括實時數據分析、歷史數據分析、預測分析等。實時數據分析可以及時發現燃氣管線的異常情況，歷史數據分析可以挖掘燃氣管線的運行規律，預測分析可以預測燃氣管線的未來發展趨勢[5]。

（3）巡檢任務管理：服務器端還需要負責巡檢任務的分配和管理。管理人員可以通過服務器端的后臺管理系統發布巡檢任務，巡檢人員可以查看并接受任務。同時，服務器端還可以對巡檢任務的執行情況進行監控，確保巡檢工作的順利進行。

2.3 客戶端設計

客戶端設計主要包括管理人員客戶端和巡檢人員客戶端。

（1）管理人員客戶端主要應具備以下功能：一是實時數據查看。管理人員需能夠隨時隨地訪問燃氣管線的實時運行數據，如壓力、溫度、流量等關鍵參數。通過直觀的數據展示，管理人員可以迅速了解管線的整體健康狀況，并在數據異常時立即采取行動。此外，實時數據查看還應支持歷史數據的回溯，以便于管理人員對比不同時間點的運行情況，識別潛在的運行趨勢[6]。二是巡檢任務管理。該功能允許管理人員創建、分配和監控巡檢任務的具體執行情況，可以通過客戶端創建巡檢計劃，并將計劃分配給相應的巡檢人員。同時還可以查看巡檢任務的完成進度，確保每一項任務都得到及時處理。在必要時，管理人員可以對巡檢計劃進行調整，以應對突發事件或資源分配的變化。三是數據分析與報告。該功能可提供對燃氣管線運行數據進行深入分析和生成報告的能力。管理人員可以通過客戶端運行數據分析算法，挖掘管道運行中的潛在問題和風險點。這些分析結果可以以報告的形式呈現，包括管道健康狀況的概覽、故障趨勢預測、維護建議等，幫助管理人員做出更加科學的決策。此外，報告還可以導出為PDF或其他格式，方便管理人員進行分享和存檔。

（2）巡檢人員客戶端應具備以下功能：一是實時數據顯示功能。該功能與管理人員客戶端功能類似，使巡檢人員可以通過客戶端實時查看燃氣管線的運行數據，這種實時數據展示的方式有助于巡檢人員更好地了解管線的運行狀態，及時發現異常情況并采取相應的處理措施。二是巡檢任務接收與執行。巡檢人員可以通過客戶端接收管理人員分配的巡檢任務，并按照任務要求執行巡檢工作。此功能應支持任務的定制和分配，以便根據實際情況調整巡檢計劃。同時，巡檢人員還可以將巡檢記錄和結果上傳至服務器，便于管理人員進行數據匯總和分析。三是巡檢記錄上傳。巡檢人員在現場巡檢時，可以通過客戶端記錄巡檢情況，包括但不限于設備狀態、管線外觀、閥門位置等信息[7]。巡檢記錄上傳功能可以將這些信息及時上傳至服務器，便于管理人員進行數據整合和存檔。此外，該功能還應支持拍照和視頻記錄，以便于記錄管線周圍環境和異常情況。

3" "燃氣管線高效巡檢系統實現與關鍵

技術分析

3.1 移動設備選擇與適配

巡檢人員使用的移動設備應當具備足夠的電池續航能力、穩定的無線通信模塊、高精度的傳感器接口、足夠的存儲空間以及兼容系統的接口等?？紤]到巡檢環境的復雜性，設備還應具備一定的耐候性和耐用性。此外，為了確保巡檢人員能夠高效地使用移動設備，需要對設備進行適配。適配工作包括硬件適配和軟件適配兩個方面。硬件適配主要是確保移動設備能夠與各種傳感器和執行器正確連接和通信；軟件適配則是確保巡檢App能夠在不同設備上正常運行，提供一致的用戶體驗。

3.2 數據傳輸協議設計與實現

數據傳輸協議是燃氣管線高效巡檢系統中移動設備與服務器之間、傳感器與移動設備之間進行通信的基礎。在設計數據傳輸協議時，需要考慮數據的安全性、可靠性、實時性和效率。常見的協議有HTTP/HTTPS、TCP/IP、MQTT等。其中，MQTT協議由于其輕量級、發布/訂閱模式的特點，非常適合在移動設備和傳感器之間進行低功耗的實時通信。在應用數據傳輸協議時，需要編寫相應的客戶端和服務器端代碼。客戶端負責將傳感器數據發送到服務器，或從服務器接收巡檢任務和指令；服務器端則負責處理客戶端的請求，提供數據存儲、處理和分析等服務。

3.3 數據存儲與處理技術

數據存儲與處理技術是該巡檢系統的核心組，關系到數據的持久保存、快速檢索和高效分析。數據存儲方面主要包括關系型數據庫和非關系型數據庫。關系型數據庫如MySQL、PostgreSQL等，適用于結構化數據的存儲；非關系型數據庫如MongoDB、Redis等[8]，適用于半結構化或非結構化數據的存儲。在燃氣管線巡檢系統中可以根據具體需求選擇合適的數據庫用于數據存儲。有關數據處理的內容前文已有所涉及，該技術包括數據清洗、數據融合、數據挖掘等方面。數據清洗是為了消除數據中的噪聲和異常值，提高數據質量；數據融合是為了將不同傳感器采集的數據進行整合，形成完整的燃氣管線運行數據；數據挖掘則是通過算法挖掘數據中的潛在模式和知識，為管理人員提供決策支持。

3.4 系統安全防護技術

數據加密與身份認證是保障數據安全的核心措施。系統中的所有數據傳輸和存儲都應采用強加密算法，如AES、RSA等，對數據進行加密。加密后的數據即使被非法獲取，也無法被輕易破解，從而保護數據的安全性。同時，系統應實施嚴格的身份認證機制，確保只有合法用戶能夠訪問系統。常見的身份認證方式包括用戶名密碼認證、雙因素認證、生物識別等。通過這些措施，可以有效防止未授權訪問和數據泄露。其次，系統應采用基于角色的訪問控制（RBAC）模型，根據用戶的身份和職責為其分配相應的權限。這樣可以確保用戶只能訪問他們需要執行其工作所必需的數據和功能，防止敏感數據被未授權用戶訪問和操作。

4" "結束語

在未來的研究中，相關單位可以進一步優化系統設計，提高系統的穩定性和可靠性，并探索更多的應用場景和功能。此外還可以與其他領域的技術相結合，如人工智能、大數據分析等，以實現更高效、智能的燃氣管線巡檢。

參考文獻

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