基于网格矩阵的城市管网巡检到位率计算方法

2019-12-12周亚娟李廷彦

煤气与热力 2019年11期

周亚娟，李廷彦

(北京讯腾智慧科技股份有限公司，北京 100029)

1 概述

随着社会经济和城市建设的不断发展，地下管道的日常巡检和检修变得异常复杂。管网线路巡检对于及时发现缺陷和故障，及时评估管网系统，有计划地安排线路与设施检修，提高城市管网的可靠性具有重要的作用[1-2]。城市管网事故时有发生，严重威胁人民群众生命财产安全和影响城市运行秩序以及城市形象。如何精确计算城市管网巡检到位率，对管网巡检工作进行精确有效的量化考核，一直是城市管网生产运行管理领域难以解决的问题。

2 现有巡检到位率计算方法

2.1 计算步骤

目前，城市管网巡检到位率主要根据巡检路径的关键点比对计算。其一般计算步骤为：首先，制定固定的计划巡检路径，并确定巡检关键点；然后，计算巡检人员实际经过的关键点的数量；最后，用巡检人员实际经过的关键点数量除以关键点总数量，得到巡检到位率。

2.2 存在的问题

① 必须预先制定城市管网全部计划巡检路径，并预先确定全部巡检关键点。对于大型城市管网来说，准备工作量巨大。

② 城市交通环境复杂，交通线路变化很快，通常难以制定固定的计划巡检路径。

③ 只能通过有限的巡检关键点进行比对计算，计算精度低，不能对城市管网巡检工作进行精确有效的量化考核，不能满足城市管网巡检工作精细化管理的要求。

④ 通过巡检关键点计算得到的巡检到位率，不能保证巡检人员是否按照计划巡检路径完成巡检任务，从而不能准确地反映巡检工作质量，不能客观地进行全管网巡检到位评估。

3 巡检到位率精确计算方法的步骤

① 以城市管网的实际管道地图为参照，根据城市管网的管道地图确定管道巡检区域。

② 将巡检区域进行网格划分，得到网格矩阵(见图1，网格为正方形，以10×10的网格矩阵为例，100个网格依次编号001～100。图1中虚线表示实际巡检轨迹，实直线表示被巡检管道)。

图1 网格矩阵

③ 巡检人员持有的北斗精准定位手持设备上报实时位置，得到实际巡检轨迹。如图1所示，已巡检覆盖区域是指以实际巡检轨迹两个端点所在的各网格中心为圆心、以覆盖半径(覆盖半径为手持设备可检测的半径范围)画圆而形成的包络线所经过和包围的网格集合，如图1中编号为053，063，073，044，054，064，074，045，055，065，075，046，056，066的网格集合。

④ 确定该被巡检管道在已巡检覆盖区域内占有的网格数(如图1，管道在已巡检覆盖区域内占有的网格编号是064、065、066，共计3个网格)，该网格数记为巡检到位管道长度。

⑤ 确定该被巡检管道在网格矩阵中占有的网格数(如图1，管道在网格矩阵中占有的网格编号是064、065、066、067，共计4个网格)，该网格数记为巡检区域管道总长度。

⑥ 巡检到位管道长度除以巡检区域管道总长度即得到巡检到位率。按照图1举例计算，巡检到位率为75%。

在实际计算过程中，可以通过改变网格边距控制计算精度。网格边距越小，得到的管网巡检到位率计算精度越高。

4 该精确计算方法的优势与应用效果

4.1 优势

该城市管网巡检到位率精确计算方法，有效解决了城市管网公司难以预先制定固定的计划巡检路径和确定巡检关键点的问题，极大地方便了城市管网巡检工作的开展；克服了通过有限的巡检关键点进行比对计算得到的巡检到位率精度低的问题，计算精度高，能够为城市管网巡检工作进行精确有效的量化考核，满足了城市管网巡检工作精细化管理的要求；能够准确地反映巡检工作质量，客观地进行全管网巡检到位评估。

通过将巡检区域管道和实际巡检轨迹栅格矩阵化的方式，把GIS矢量运算转换为栅格矩阵运算，在保证计算结果精确的同时，减少了计算量，提高了计算速度，解决了直接计算巡检到位管道长度涉及到大量的GIS矢量运算而导致的计算量大、计算速度慢的问题，满足了城市管网公司快速完成多区域、高频度的巡检到位率计算的需求。