??截至2006年底，北京市有燃氣管道7295km、閥門井6763座、凝水缸2636個、調壓站646座、調壓箱3086座。2005年，北京市燃氣集團輸配分公司在全北京市燃氣管網安裝巡檢管理系統。雖然提高了管網運行到位率和檢查質量，對管網運行管理工作起到一定作用，但還存在不合理的因素，有待進一步改進。如管道運行和調壓站運行各一套系統，運行人員拿兩個巡檢儀不方便；出現問題沒有解決方案，不能快速解決問題；沒有對數據的分析，并從中找出一些規(guī)律性的問題來，預防事故的發(fā)生。
1 北京市燃氣輸配系統的運行管理
??? 為了保證輸配系統不間斷地、可靠地給用戶供氣，在運行管理方面應是在安全的情況下，根據管道的壓力級制規(guī)定檢查周期，按計劃對管道、閥門井、凝水缸、調壓站、調壓箱運行情況，填寫記錄，對存在的問題及時修復或上報，并對設備進行定期維護保養(yǎng)。
1.1 燃氣管道的運行管理
? ??① 燃氣管道的運行計劃：管道系統在投入運行前需完成試壓、吹掃等工序，投入運行后需定期檢漏、清洗及進行日常維修保養(yǎng)。它包括管道、閥門井、凝水缸，其運行按照管道壓力級制、重要程度、已使用年限、腐蝕程度等因素，由高到低分設一、二、三、四共四個等級。壓力p≥0.8MPa，每天巡檢一遍，等級為一級；壓力p≥0.01MPa，每周巡檢兩遍，等級為二級；壓力p≤0.01MPa，每周巡檢一遍，等級為三級，此壓力級制通氣一個月內運行良好的，每兩周巡檢一遍，等級為四級。
??? ② 燃氣管道運行內容：管道安全保護距離內不應有土壤塌陷、滑坡、下沉、人工取土、堆積垃圾或重物、管道裸露、種植深根植物及搭建建(構)筑物等。
??? ③ 燃氣管道設備(閥門井、凝水缸)的運行內容：應定期檢查設備，有無燃氣泄漏、損壞等現象，閥門井應無積水、塌陷，無妨礙閥門操作的堆積物等。
④ 燃氣管道運行信息錄入內容：運行日期、時間、部位、基本情況；隱患、違章、險情及處理方法；配合施工工程對燃氣管道的保護措施等。
1.2 燃氣調壓站、箱的運行管理
??? ① 燃氣調壓站、箱的運行計劃：運行人員應每日對管轄區(qū)域內調壓站、區(qū)域調壓箱巡檢；鍋爐用調壓箱冬季每周巡檢一次，其他時期每月巡檢一次；樓棟式調壓箱每月巡檢一次。
??? ② 燃氣調壓站、箱的運行內容：調壓裝置的巡檢內容應包括調壓器、過濾器、安全放散設施、儀器、儀表等設備的運行工況，應無泄漏等異常情況，一般在日常更換壓力記錄紙的同時對設備及附件進行檢查。
??? ③ 燃氣調壓站、箱運行信息錄入內容：站(箱)名稱、運行日期、時間、部位、運行壓力、異常情況、處理方法等。
2 現有巡檢管理系統的使用情況
??? 2005年，輸配分公司在全市燃氣管網安裝巡檢管理系統。其中每座調壓站各安裝3個射頻卡，每座調壓箱、閥門井各安裝1個射頻卡，截至2006年底共安裝11787個射頻卡?，F有巡檢系統的特點是可以對巡檢人員實施有效的監(jiān)督。它可以準確了解運行人員巡檢到位情況并進行記錄和考核。但還存在著管理上和技術上的缺陷，如人為因素較多；對巡檢工作內容無法進行有效監(jiān)督；管理不便，不能夠及時準確地反映線路設備的運行狀況。
??? 具體分析如下：
??? ① 現有巡檢系統僅記錄了時間、地點，只能起到考勤打卡作用，不能保證巡檢檢查的質量。若巡檢人員責任心不強，會帶來管網和設備漏檢或漏項問題?，F有系統對巡檢人員是否對管網上的每一個設備、項目進行認真檢查、對巡檢人員的工作質量不能作出準確的定量考核。
??? ② 無法全面采集管網運行的一線數據，如設備正常情況(設備開啟狀況)，設備缺陷情況(設備漏氣、管道隱患)等。由于現有巡檢體系不夠科學規(guī)范，人員素質的高低對巡檢質量影響很大。受巡檢人員知識和經驗的限制，檢查效果和數據記錄的質量參差不齊。并且由于采用人工紙記錄方式，存在記錄的不準確性，容易產生漏記、誤記的問題。
??? ③ 現有系統沒有靈活的巡檢任務管理功能，缺乏缺陷巡查的應對方案，對已發(fā)現的問題沒有處理方案和反饋記錄。
??? ④ 現有系統對各類數據很難進行快速有效的統計分析，無法對管網設備現狀作出全面準確的評估。每次巡檢后都會產生大量的巡檢檢查記錄，要對這些記錄中的數據進行收集、處理、分析，具有相當大的工作量，而且巡檢原始記錄保存、查詢困難。
??? ⑤ 現有系統是單機運行，無法做到不同部門之間的信息資源共享。
??? ⑥ 現有巡檢系統不屬于實時數據采集系統，缺乏巡檢細節(jié)描述，缺乏后續(xù)數據分析處理能力。
??? 通過上述分析，我們發(fā)現燃氣輸配分公司目前采用的人工巡檢，手工記錄并輔助以巡檢儀進行巡檢維修的這種體系架構很難解決上述問題。
3 燃氣管網智能巡檢系統的應用研究
??? 巡檢工作的目的就是在故障發(fā)生前盡可能早地發(fā)現隱患，并及時準確地匯報和處理。根據北京市燃氣輸配系統的實際運行管理情況，在現有巡檢系統的基礎上，本課題作了進一步的分析研究，將現有巡檢管理系統進一步擴展為智能巡檢管理系統。即：基于個人數字助理PDA(Personal Digital Assistant)、全球定位系統GPS(Global Positioning System)和通用無線分組業(yè)務GPRS(General Packet Radio Service)等技術的巡檢管理系統解決方案，智能巡檢系統基于GPS和GPRS技術，構建了PDA巡檢終端和燃氣管網巡檢指揮調度中心。通過對管網運行管理實施動態(tài)實時監(jiān)測，更好地督促和配合巡檢工作的完成，進一步保障管網的安全穩(wěn)定運營。
3.1 系統分析
3.1.1 需求分析
? ??① 能及時、準確和可靠地反映供氣管網和主要設備的實際運行情況。全面采集管網運行的一線數據，如設備正常情況(設備開啟狀況)，設備缺陷情況(設備漏氣、管道隱患)等。通過智能巡檢系統，建立規(guī)范科學的燃氣管網巡查檢修體系。
? ??② 能夠對巡檢人員實施有效的監(jiān)督管理。目前對巡檢人員的管理監(jiān)督都是沿用傳統的“人管人”的模式，實際操作中易受到人為因素的影響，巡檢工作中不可避免地會出現監(jiān)管的空白和漏洞。通過智能巡檢系統將原來的人監(jiān)督人模式轉化為計算機監(jiān)督的先進模式，真正做到巡檢管理監(jiān)督工作的鐵面無私，解決了對一線安全檢查人員實施有效監(jiān)督管理的難題。提高了安全管理水平，杜絕了人為因素在安全工作中造成的隱患。
? ??③ 針對供氣設施突發(fā)缺陷，在智能巡檢系統中建立缺陷巡查應對方案，提供專家指導功能和更靈活的調度管理功能。
? ??④ 通過智能巡檢系統的數據處理功能，能夠對燃氣管網的各類數據進行快速有效的查詢、統計和分析，從而對管網設備現狀作出全面準確的評估。
?? ?⑤ 通過智能巡檢系統的數據網絡接口，可以利用Internet或Intranet將巡檢數據和分析報表等傳送到有關部門，實現安檢信息與其他各種安全管理系統的整合和信息共享，為進一步的決策支持系統打下良好的基礎。
3.1.2 可行性分析
? ??從行業(yè)發(fā)展來看，當前計算機技術和網絡通信技術迅速發(fā)展，同時隨著嵌入式技術的成熟，在大范圍內采用PDA作為巡檢作業(yè)數據采集工具成為可能。因此，研究和建立PDA巡檢終端不再是泛泛之談。
? ??從技術方面來看，當前計算機硬件水平的飛速提高以及數據庫技術的發(fā)展使得計算機具備處理大量復雜數據的能力。
? ??從經濟方面來看，計算機硬件設備和軟件的價格逐年在下降，同時隨著面向對象開發(fā)技術的成熟，開發(fā)費用也越來越低。而且無論計算機硬件還是軟件都是耐用品，一次購置，多年使用。
??? 因此無論從行業(yè)、技術還是經濟方面來說，智能巡檢系統的研究和建立是可行的，已達到了實用階段。
3.2 系統設計
??? 系統設計的原則是充分考慮目前實際運用的可能和未來發(fā)展的需要，基于已有系統和組織的實際情況來進行設計。
3.2.1 目標設計
在智能巡檢系統中，PDA巡檢終端內置GPS接收機，可不斷讀取到衛(wèi)星發(fā)來的定位信息。巡檢工作人員將定位信息運用于巡檢線路；將設備檢修記錄保存于PDA數據庫，并通過GPRS將數據實時上傳至燃氣管網巡檢指揮調度中心。燃氣管網巡檢指揮調度中心可以實時監(jiān)測巡檢人員所處位置及所進行的各項工作任務。面對突發(fā)缺陷，PDA巡檢終端可將請求查詢信息上傳至燃氣管網巡檢指揮調度中心尋求幫助。燃氣管網巡檢指揮調度中心可將專家?guī)熘笇聜髦罰DA巡檢終端，實現交互式任務處理(系統整體架構見圖1)。
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