基于B/S结构的管道智能巡检管理系统设计与开发

周欣帅 马雨廷

基于B/S结构的管道智能巡检管理系统设计与开发

周欣帅 马雨廷

（河南省发展燃气有限公司，河南 郑州 451161）

线路巡检工作是天然气长输管道运行管理的基础，关系到城镇燃气供应系统的稳定性。本文提出了基于B/S结构即浏览器和服务器结构的管道智能巡检系统，巡检PDA利用无线射频识别技术进行数据采集，同时，内置的GPS定位器能接收到卫星发来的定位数据，并通过4G通讯平台实现巡检数据传输。在浏览器的管理平台上查询巡线轨迹、巡检点、事故隐患等信息，并进行分析和处理，使管道巡检管理工作更加智能化，提高了管道公司的管理和决策水平。此外，针对长输管道巡检管理平台中存在数据统一、信息集成、闭环处理等功能缺陷进行改进和开发，为管道完整性管理提供了新的思路。

智能巡检系统；B/S结构；管道完整性管理

面对复杂多变的社会环境，天然气长输管道运行的风险因素逐渐增多，对管理信息化、规范化的要求越来越高，传统的检修管理方式难以适应目前安全生产管理的要求，辅助以高效的智能化工具显得尤为重要。随着GIS地理位置技术、RFID物联网技术、GPS定位技术及移动互联网技术的迅速发展，智能巡检管理系统被广泛应用到管道运行管理中。本文基于浏览器和服务器结构搭建了一种新型的智能巡检平台，实现对巡检人员的跟踪与监控管理，提高了线路巡检工作的效率和质量，保证管道的长期稳定运行。

1 项目简介

某省级天然气长输管道管径Φ700mm，全长约104km，共有3个分输站、7个阀室，管道沿线所经之处多为农田、居民区、高速公路、铁路等地段。根据该管线分布特点，生产运行部建立日常巡检制度，并成立管线专业巡护队，负责管线日常的巡查工作，对管线所附属的构造物、沿线设施及周边环境等进行检查，将事故隐患消除在萌芽状态，为安全生产工作提供了基础保障。

近年来，该线路所处地域经济社会迅速发展，地理空间属性日趋复杂，尤其是管道周边的违章占压、第三方施工等变化极易对管道造成破坏，巡检存在布点难、维护难等特殊情况，给管道防护工作带来了极大困难，管道沿线安全成为日常生产工作中的重要部分。在传统工作方式中，巡检信息、缺陷数据、检修数据不能及时更新和归档，管道沿线相关地理信息属性数据的采集、存储不全面，设备、人员数据无法综合利用，导致燃气输配调度、指挥、决策缺乏科学有效的支持。此外，由于管道公司存在人员结构短缺、车辆配备不足等问题，再加上巡检人员管理不规范，巡线工作人员绩效难以评估，导致巡线工作存在一定偏差。

为提高巡查效率和质量，节约人力和物力资源，实现对巡线人员绩效的科学评估，河南省发展燃气有限公司与威斯盾科技公司共同研发出适用于输气管道管理的巡检人员跟踪管理及监控系统。

2 系统总体设计

2.1 系统架构

系统总体架构（见图1）是以面向对象（OOP）的设计为基础，以面向服务（SOA）的设计为应用扩展，系统主要采用Browser-Server（B/S）表现形式，即浏览器和服务器结构，通过Web service接口对接巡检管理平台和手持机，实现巡检和管理数据交换。

图1 巡检系统架构图

系统服务端是基于J2EE技术标准规范进行开发的，具有良好的安全性、扩展性及跨平台的适应能力。采用智能化信息分析手段，对各条线路的巡检事件进行自动报警，及时定位，获取第一手安全信息，实时管理工作人员巡查情况及设备状态、运行参数等信息，提高安全巡检工作的规范化、科学化管理水平，促进安全生产的有序进行。

2.2 系统组成

该系统由系统管理平台、系统服务器、智能巡检机、现场巡检点和4G通讯平台组成（见图2）。其中，智能巡检机和现场巡检点用于数据采集，4G通讯平台和系统服务器用于数据传输和储存，系统管理平台用于数据查询、分析与处理。

图2 巡检系统网络结构

2.2.1 数据采集。通过智能巡检系统的建设，以巡检线路上的GPS坐标为巡检点和在重要位置安装的巡检点相结合的方式，实现对巡检人员的全程动态监督管理，以确保他们能准确地按照设定的巡检路线、地点、班次、时间、重点部位必要的停留等进行巡检。管道巡检过程中，巡检人员配置手持终端，手持终端将实时接收卫星发送的经度、纬度、时间等信息，且每隔15s将定位信息及巡检时发现的事件状况信息通过4G通信网络传输到系统管理平台的数据库服务器中［1］。

对于巡检点，系统可对每个巡检点制定巡检标准，巡检标准可分为描述类、记录类、观察类、图片类等。利用云巡检APP终端进行数据采集，巡检人员到达待检设备后，利用智能巡检机获取感应式巡更点所包含的编号信息。

2.2.2 数据传输与处理。巡检管理系统间通过数据接口进行信息传递，手持终端和管理平台间采用Web service接口协议，实现用户信息、用户核对任务信息、巡检信息和缺陷信息的传送。其中，下行端口主要用于用户信息、巡检点信息、巡查项目的传送，采用数据库定时通信方式，每天夜间进行信息传送；上行端口主要是巡检信息和安全隐患上传。

2.2.3 数据查询与分析。巡检人员的实时位置可在百度地图上显示，点击某个巡检人员可显示该人员的任务执行情况，系统显示当前所有正在执行的巡检任务，并以动态的行进图显示已巡检和未巡检的点位。可按日期、时间段、路线（岗位）、班次、巡检人员多种条件进行单独或组合查询，查询包括正常记录、漏点记录、不准时记录等分类报表。可自动生成统计分析报表，提供正常巡检率、漏点率、迟到、早到率等管理数据。提供原始巡查记录查询，确保记录准确无误。所有记录提供打印输出功能。系统还提供多级用户权限功能，用户操作日志等安全功能。

图3 系统巡检、检修工作流程

图4 巡检管理系统缺陷管理信息

2.3 系统工作流程

管理者通过Web浏览器在地址栏输入管理网址，登录服务管理端进入工作界面，对巡检工作进行考核，巡检人员按照巡检标准进行上报，管理人员可以对巡检人员申报的缺陷进行审核和派工处理。

巡检人员执行巡检时，通过自动记录巡检人员的巡检轨迹，并与系统设置的GPS巡检点进行匹配；当现场安装有巡检点时，巡检人员用巡检仪扫描巡检点，完成巡检作业；巡检仪实时上传巡检人员的任务执行情况，实时上传巡检过程中发生的隐患、事故等事件信息，系统自动对上传的巡检记录进行考核，从而最大限度地减少事故隐患，实现事故的提前控制，保证线路安全运行。

检修人员根据管理人员下发的检修任务进行检修作业，作业完成后拍照上传申请管理员消缺，并提出改善意见。管理者通过巡检人员收集现场采集的数据，安排对巡检区域的维护保养，并通过以上数据的积累和数据挖掘为巡检区域的地点更新、选型作辅助决策。系统巡检、检修工作流程如图3所示。

3 功能实现与定向开发

3.1 功能实现

本系统于2017年1月应用在河南省发展燃气有限公司天然气长输管道巡检管理中，实现了管道巡检数据的网上发布、浏览及查询。公司管理人员通过巡线任务管理能确保巡线工准确地按照设定的巡检路线、地点、班次、时间、重点部位必要的停留等进行巡检，借助统计分析模块科学地对巡线工的绩效考核。

3.1.1 巡线任务管理。巡检调度员在巡检线路的基础上为巡检排班，制定巡检计划，可以显示已经排班的线路。选择执行任务的部门，录入巡检排班开始日期，以及巡检开始时间和巡检结束时间，选择巡检路线。巡检调度员可以查询巡检任务，根据任务的执行部门进行查询，可查看巡检任务的执行运行轨迹、巡检点的详细巡检信息。

3.1.2 隐患管理。隐患管理模块可以显示当前部门所有上报缺陷的处理状况，用户可根据缺陷编号、上级部门、缺陷状况和上报时间段等条件进行检索。对于缺陷信息，可以显示该缺陷的处理过程，其中处理类型包括初验、检修和终验。巡检管理系统缺陷管理信息如图4所示。

3.1.3 统计分析。用户可以查看巡检执行部门和巡检工的执行情况，可根据部门、开始时间和结束时间查询巡检完成率等指标，可通过报表、曲线图、图片等方式查阅历史数据。

3.2 改进与定向开发

针对巡检管理平台中存在闭环处理、信息集成等功能缺陷，2017年6月完成系统初步改进，将隐患管理修改为消缺验收管理，并增加设备信息管理和GIS资源管理等模块，见图5。

图5 系统管理平台功能模块改进

此外，河南省发展燃气有限公司为了将管道完整性数据统一管理起来，还提出增加管道完整性管理模块，进一步实现精细化管理、风险评价、完整性评价等功能。

3.2.1 信息集成管理。GPS巡检系统的空间数据包括管道中心线及管道设施数据、管道检测数据、管道失效数据、管道运行数据、管道沿线数据、站场数据、基础专题数据和遥感影像数据［2］，地图、管线、场站、阀室、管线设施、改扩建工程等空间分布，以及巡检车辆实时位置，外业巡检、养护、检修、检漏等人员的工作情况，并将实时采集到的燃气数据如气源供应、气量、气压、监控设备状态、监测点、爆管点、漏气点等动态数据叠加到地图上。此外，系统预留集成接口，可便于和SCADA系统（监控及数据采集系统）、客户服务系统、收费系统等进行数据及功能集成，也便于对场站、阀室的设备检查、维修、保养、盘点及安全检查等方面进行管理，满足燃气管网输配综合调度决策需要，实现燃气设施的精细化管理。

3.2.2 管线完整性管理。管道完整性管理是一种基于数据、主动预防的管道安全管理模式，是主要包含数据采集、高后果区识别、风险评价、完整性评价、维修维护及效能评价6个环节的闭环管理体系。首先，要研究管道沿线经过的灾害环境和地质条件，在分析管道的致灾机理、危害形式、诱发因素等基础上，制定出现场灾害源识别和风险评估操作方案；其次，采用管道内腐蚀检测、外防腐检测、超声波检测、采空区评价等测量方法，分析判断出管道本体、防腐有效性、管道地质灾害和周边环境及场站设施存在的风险，生成检测分析报告与数据，实现对管道及设施进行风险评价和完整性评价。

4 结语

基于B/S结构即浏览器和服务器结构的管道智能巡检系统充分利用了移动互联网的优势，支持谷歌、360或者IE8.0以上的浏览器，具有成本低、操作简便、界面交互性强等优点。与传统电子巡检相比，采用开放式的B/S架构网络版软件，所有程序部署于Web服务器，只要授权就可通过网络登录系统服务器，实现数据共享，可方便管理人员查看当前状态的统计信息，用户可以随时随地通过电脑、手机或Pad来查询巡检人员记录。总的来说，本文所介绍的基于B/S结构的管道智能巡检系统可以对巡检人员进行远程监督管理，提高了巡检管理的效率和质量，实现了巡检管理的电子化、智能化和信息化，并通过持续改进促进了管道巡检管理向系统化、精细化、数字化方向发展。此外，该系统能定向开发管道完整性管理模块，实现巡检数据与其他管道完整性业务的信息整合，进一步提高管道巡检管理的效率和水平。

［1］耿关庆.基于移动GIS的南疆天然气利民工程管道巡检系统设计与实现［J］.测绘与空间地理信息，2016（1）：88-90.

［2］徐杰，李洋，刘亮，等.基于WebGIS的管道完整性管理系统的设计与实现［J］.油气储运，2016（7）：729-733，741.

Design and Development of Intelligent Inspection Management System of Pipeline Based on B/S Structure

Zhou XinshuaiMa Yuting
（Henan Development Gas Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450008）

Line inspection work is the basis of long distance natural gas pipeline operation and manage⁃ment,andthis work is closely related to the stability of urban gas supply system.This paper put forward the intelligent inspection system based on the B/S structure,that was the browser and the server struc⁃ture.The PDA uses the radio frequency identification technology to carry on the data acquisition,and the built-in GPS locator can receive location data from the satellite,and transfers the data via 4G communica⁃tion platform.The browser management platform is used to inquire the information such as patrol trajecto⁃ry,checking point,accidents and so on,then analysis and processing,so that the pipeline inspection man⁃agement work become more intelligent,the level of management and decision-making pipeline company is improved.In addition,the Inspection management platformof long-distance natural gas pipeline suffers from a series of problems,such as non-standardized data,difficult data correlation,closed-loop processing and other Functional defects,we improve and develop the system,then the process provide new ideas for pipe⁃line integrity management.

intelligent inspection system；B/S Structure；pipeintegrity management

TE832

A

1003-5168（2017）10-0064-04

2017-09-02

周欣帅（1990-），硕士，工程师，研究方向：智慧城市建设。