郭 晗，易佳仁，張 凱

（武漢科技大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430065)

一、引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展、城市面積的不斷擴(kuò)大，石油、石化、電力等企業(yè)的水、電、油、氣管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋范圍的不斷延展。城市地下管線數(shù)量、密度不斷增加，復(fù)雜性也越來越大，各類管網(wǎng)出現(xiàn)跨度大、距離長、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)。

本文提出一種基于Android和3S的智能管道巡檢系統(tǒng)，輔助監(jiān)督巡查人員巡查和檢修工作，降低安全隱患的存在幾率，保證線路輸送管網(wǎng)安全運(yùn)行，提高水、電、油、氣和通信管網(wǎng)的自動化水平和工作效率，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對巡檢工作的智能化具有極大的促進(jìn)作用和較高的實用價值。

二、巡檢系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS)、GPS定位技術(shù)、GSM／GPRS通訊技術(shù)，針對智能手機(jī)和平板電腦普遍使用的Android嵌入式操作系統(tǒng)，設(shè)計和開發(fā)基于Android和3S的智能管道巡檢系統(tǒng)。

巡檢系統(tǒng)總體采用B／S（瀏覽器／服務(wù)器)和M／S（移動端／服務(wù)器)混合結(jié)構(gòu)，即移動終端（Mobile)、瀏覽器（Browser)、服務(wù)器（Server)、以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)和通信鏈路所構(gòu)成，巡檢終端采用M／S結(jié)構(gòu)，M／S是Mobile／Server的簡稱，是傳統(tǒng)的C／S、B／S應(yīng)用體系的延伸，各級監(jiān)控終端采用B／S結(jié)構(gòu)，管理員可以配置各級監(jiān)控終端的權(quán)限，進(jìn)行分級分類控制管理。巡檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

巡檢系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)流程將其分為三個層次：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、服務(wù)處理層。

1.數(shù)據(jù)采集層：該層包括Android 3G智能終端（Mobile)，PC 瀏覽器端（Browser)。Android 3G智能終端用于GPS數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場圖片采集、以及其他巡檢信息錄入，是巡檢員日常巡檢使用設(shè)備，巡檢員隨身攜帶，用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)設(shè)備。

瀏覽器端當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)展功能時，只需要在系統(tǒng)服務(wù)器上進(jìn)行更新程序，免除了大量更新的麻煩，使系統(tǒng)擴(kuò)展非常容易；并且很多的web端應(yīng)用可以在客戶端電腦上進(jìn)行處理，從而大大的減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。

2.數(shù)據(jù)傳輸層：數(shù)據(jù)傳輸時采用自動選擇的方式，Android應(yīng)用可根據(jù)具體的情況來選擇傳輸途徑。主要的傳輸方式有GSM信息傳輸、Internet網(wǎng)絡(luò)（3G、GPRS)傳輸。

當(dāng)Android終端搜索不到3G或者GPRS網(wǎng)絡(luò)時，將選擇GSM信息傳輸基本的GPS（經(jīng)緯度)數(shù)據(jù)，該傳輸方式能夠脫離網(wǎng)絡(luò)的限制，無障礙的進(jìn)行位置數(shù)據(jù)傳輸，是巡檢人員位置定位的基本依據(jù)。但該方式不能傳輸圖片等多媒體信息。

Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸有3G網(wǎng)絡(luò)傳輸和GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，兩者的基本傳輸流程相同。當(dāng)Android終端能夠搜索到3G或者GPRS信號時，將使用該方式傳輸，特別是實時的現(xiàn)場圖片和其他多媒體的傳輸。

圖1 巡檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.服務(wù)處理層：該層包括移動通信服務(wù)器、電子地圖服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和系統(tǒng)管理服務(wù)器。移動通信服務(wù)器主要用于接收來自數(shù)據(jù)采集層的GSM短信息，也用來處理語音呼叫業(yè)務(wù)；電子地圖服務(wù)器用來管理管線巡檢系統(tǒng)的實時地圖信息；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用來存儲系統(tǒng)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)；而系統(tǒng)管理服務(wù)器作為系統(tǒng)的大腦指揮各組成部分協(xié)同工作。

三、巡檢系統(tǒng)實現(xiàn)

巡檢員登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動完成每日巡檢任務(wù)的下載，任務(wù)是由服務(wù)端預(yù)先設(shè)定的，如圖2所示。下載成功后巡檢Android會以高亮顯示某一段管道并且標(biāo)注任務(wù)的開始及結(jié)束，方便巡檢人員對日常巡檢任務(wù)的實時查看，以及對巡檢任務(wù)重要度進(jìn)行控制，完成日常巡檢工作。巡檢任務(wù)管理效果如圖3、圖4所示。

圖2 巡檢系統(tǒng)用戶登錄

圖3 巡檢路線選擇

圖4 地圖顯示及巡檢功能

在巡檢的過程中，如果發(fā)現(xiàn)線路異常，可以對巡檢信息進(jìn)行實時上報，包含現(xiàn)場圖片采集，視頻采集，語音反饋，如圖4所示。當(dāng)服務(wù)器端接收到巡檢事件后會顯示當(dāng)前巡檢事件發(fā)生的經(jīng)緯度位置坐標(biāo)以及事件描述和圖片，待中心控制人員審查后做出統(tǒng)一調(diào)度，及時排查安全隱患。

四、系統(tǒng)創(chuàng)新及優(yōu)點(diǎn)

基于GIS和Android的巡檢系統(tǒng)的創(chuàng)新性和優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下4個方面。

1.系統(tǒng)可以確保記錄巡檢人員編號、巡檢時間、停留時長、人員所處位置，從而保證巡檢記錄無法偽造，進(jìn)而保證了統(tǒng)計結(jié)果的真實性。該系統(tǒng)為工作人員的巡檢工作提供了科學(xué)的管理依據(jù)，可以徹底杜絕因為存在僥幸麻痹心理逃避巡檢情況的出現(xiàn)。

在電子地圖上實時反映出搶修車輛或搶修人員所在的具體位置，在故障搶修時能通知距離故障點(diǎn)最近的人員或車輛及時趕到現(xiàn)場進(jìn)行搶修，這就為用水、用電等管網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供了一個技術(shù)手段。

2.系統(tǒng)可以預(yù)設(shè)巡檢時間、路線、方式，向巡檢人員提示參數(shù)，智能化系統(tǒng)輔助巡檢人員便捷錄入。智能移動終端從服務(wù)器下載巡檢路線數(shù)據(jù)，巡檢設(shè)備數(shù)據(jù)，讀取巡檢信息后智能移動終端屏幕顯示該地點(diǎn)的巡檢項目內(nèi)容。巡檢人員按提示，然后開始一條線路的設(shè)備點(diǎn)檢，并可以輸入該地點(diǎn)的現(xiàn)場狀況信息提交給服務(wù)器。

系統(tǒng)可以實現(xiàn)巡檢線路的可視化，并具有精確的經(jīng)緯度坐標(biāo)；使線路巡檢的交互性更強(qiáng)；能直接得出巡檢方案；另外，由于地理信息引入規(guī)劃中，加之GIS的網(wǎng)絡(luò)分析功能，使得巡檢路徑規(guī)劃過程更有效、規(guī)劃結(jié)果更準(zhǔn)確。

3.系統(tǒng)采用GPS定位技術(shù)，可以高精度實時傳輸巡檢人員位置，如果在同一位置停留超時自動報警；對于高危巡檢介質(zhì)和線路，巡檢人員也可以一鍵報警，以在突發(fā)狀況中確保最快速度救援。

4.系統(tǒng)會將巡檢員錄入的數(shù)據(jù)實時傳回總部并儲存，以便于分析和調(diào)用。

五、結(jié)論

本系統(tǒng)能有效降低管網(wǎng)管理成本、提高工作效率以及服務(wù)水平，企業(yè)能夠及時、準(zhǔn)確、全面的掌握各條管道線路的信息，對介質(zhì)傳輸實現(xiàn)實時信息掌握?；贏ndroid和GIS的智能管道巡檢系統(tǒng)以點(diǎn)檢為核心實現(xiàn)設(shè)備維修管理，是保證設(shè)備可靠性、維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性的最佳化管理方法，是按照預(yù)先制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備進(jìn)行檢查的一種先進(jìn)管理手段，同時該系統(tǒng)在石油、石化、電力、供水等行業(yè)具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

［1］彭濤.城市燃?xì)獍踩芾硌芯浚跩］.信息系統(tǒng)工程，2011，（12)：159－161.

［2］韓強(qiáng)馮.電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺及其專業(yè)應(yīng)用［J］.電力信息化，2011，（2)：152－156.

［3］詹德昊.GIS支持的供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)［J］.城鎮(zhèn)供水，2004，（2)：35－38.

［4］黃虎龍等.移動GIS在天然氣長輸管道巡檢中的應(yīng)用［J］.測繪與空間地理信息，2013，（8)：194－196.

［5］郭小龍等.基于PDA的嵌入式移動GIS系統(tǒng)應(yīng)用研究與開發(fā)［J］.地理空間信息，2007，8（4)：19－23.

［6］李素杰等.基于GIS的PDA＋GPRS＋GPS長輸油氣管道巡線管理系統(tǒng)［J］.科技資，2013，（3)：15－16.