浅谈管网管理系统数据的应用和功能的拓展

2015-01-05 11:49:07    来源:中国地理信息产业协会

摘要:为了提升供水管网抢修和巡检养护工作的流程化、信息化程度,未来将引入物联网和基站巡检的概念,把远程巡检变为可能,更大程度提升巡检抢修工作效率。

1. 背景

  苏州市自来水有限公司自05年开始着手建立管网GIS系统,2007年12月投入正式运行,至今已经成功运行了近六年。系统中有DN100及以上供水管线1700多公里,DN100及以上阀门近3万个,消防栓6千多个,覆盖面积达570平方公里。同时公司拥有一支专业性较强的管网GIS系统的更新和维护队伍,能够及时将公司辖区范围内的管线变更情况,测量更新进入GIS系统中。随着公司管网GIS工作的展开,底层数据逐渐完善,平台日趋稳定,我们开始考虑以管网GIS系统为基础,开展一些新的应用,进一步加深对管网GIS数据的运用,提高供水管网管理水平[1]。

  苏州市自来水有限公司供水管网所全面负责公司辖区范围内的供水管网管理工作,管网所下设抢修科和养护科,抢修科主管维修抢修,养护科主管巡检养护。过去管网所的管理相对粗放,按照各科室及班组的岗位职责来安排工作内容,缺少规范详细的工作流程,在交接工作和信息传达方面主要是以口头传达和纸质文件为主。然而,随着苏州城市建设发展加快,管网所以往的工作模式逐渐难以应付复杂性、多样性大大提高的供水管网。如何合理有效地分配资源,提高生产管理水平,全面提升管网所工作效率,这就是一开始调研管网管理系统的初衷。


2. 系统简介

  苏州管网管理系统基于GPS巡检系统的原理,即巡检人员带着GPS手持终端,按照制定的计划巡视,手持机使用GPS自动获取行进路线的坐标信息,通过无线通讯方式直接传输数据到管理中心[2]。该系统以事件上报和热线上报为事件发起点,分模块、分流程的对管网维修、养护工作进行流程化的管理。



图1 管网管理系统的操作界面


  系统设总调度和抢修、养护二级调度,总调度收到上报的事件后,按类别分派给抢修、养护二级调度,由二级调度员按照具体事宜,选择相应工作人员进行派工。工作人员完工后拍照反馈给二级调度员,由二级调度员进行最后的结案和补充信息,详细流程如图2所示。系统现有“维修抢修”、“设施养护”、“计划性关阀”、“计划性检漏”、“施工区域”和“改错”六个流程,其中涉及抢修科工作的是“维修抢修”、“计划性关阀”、“计划性检漏”,涉及养护科工作的是“设施养护”和“施工区域”。而改错流程则是为了帮助校准GIS数据准确性而独立存在的一个流程[3],即在工作中发现现场情况和GIS数据不符,可以通过走改错流程把情况记录下来,复核属实后再到GIS系统中做相应更改。



图2 管网管理系统的操作流程


3.系统数据的应用

  除了对供水管网养护、抢修工作进行流程化、信息化的管理以外,管网管理系统还做到了一个数据的积累。随着信息化建设进入大数据时代,对于海量数据的分析和运用已经开始成为企业管理一个非常重要的环节。使用管网管理系统,管网所大部分的工作历史记录、工作日志都被记录下来,需要时可查,并且可以通过图形和报表的形式展现出来。


3.1 事件分布

  在进行事件上报时,可以通过GPS定位自动获取到所在地的坐标,如果GPS无法定位的话,可以通过手动在手持机地图上指定一个坐标,当该事件完成上报,就会在事件分布图相应坐标位置多出一个蓝色标识。所有上报事件在“历史事件”中都可以按日期查询。一段时期内,哪块区域事故频发,哪里的管段质量较差,通过标识的密集程度就可以一目了然。同时,在“施工区域分布图”中,每块发生过抢修事件的工地都用小红旗标注出来,可以查询某段时期内的工地分布,也可以查询目前尚未完工的工地分布。这给管网所领导了解员工工作情况,合理分配人力资源提供了参考。


3.2 阀门操作记录

  在系统中把阀门的开启、关闭操作状态准确的记录了下来,可以查询到不同时期内阀门的操作记录,包括阀门信息、操作时间、操作人员、操作转数、现场照片等等。这对阀门操作数据做出了一个动态的记录,而管网抢修、养护等工作其实都涉及到阀门的操作,通过查看阀门操作记录和阀门属性,可以判断出管道施工的大致时间和位置以及施工影响用户用水区域的大小,这也是管网所工作一定程度上的一个动态展现。不仅如此,在管道停水抢修之后一般都需要将已关阀门重新开启,过去由于阀门操作人员是通过记忆来启闭阀门,难免会出现关闭阀门后忘记开启的情况,个别阀门没开并不一定会导致用户断水,但可能造成水流不畅影响水质,而且这种情况很难被发现。现在通过查看阀门操作记录就可以清楚知道阀门的启闭情况,可以大大降低阀门漏操作的概率,从而提高管网水的水质。除此之外,在突发爆管事故时,常用到管网GIS系统的 “爆管分析”功能。所谓“爆管分析”,是指根据管线的组成关系,建立逻辑网络模型,分析来水通路和受影响的用户范围,最后搜索出要关闭的阀门[4]。然而,目前爆管分析尚不能达到百分之百的准确,有时候把搜索出来的阀门全部关闭后,仍不能切断通水,最后只得扩大停水范围。而有了“阀门操作记录”以后,但凡曾经发生过爆管的区域附近再次爆管,在“爆管分析”无效,找不到应关阀门的情况下,可以查询附近地区成功停水的关阀记录,为找到所需关闭的阀门提供参考,提高抢修效率。


3.3巡检位置与轨迹

  记录了巡线人员每天的巡线信息,包括里程数、时间、位置等等,可以按日期查询某一名巡线人员的巡线记录,也可以同时查询多名巡线人员的巡线记录。“巡检有效里程”用饼图的形式展现相同时间内所有人的巡线有效里程。“事件趋势分析”是用折线图的形式展现各个员工每天上报事件的数量。“巡检上报事件”用柱状图的形式按事故明细分别显示各类型上报事件的数量。“有效在线时长”则显示了各个员工每天登陆管网管理系统手持端的时间。通过对“巡检位置与轨迹”的查询和统计,为衡量巡线工作好坏提供了一杆标尺,提升了对现场巡线工作的管理水平。


3.4报表中心

  管网管理系统现有“管道巡检月报表”、“供水管网抢修报表”、“维修费用报表”等十一种报表可以导出,涵盖了“管道维修”、“管道检漏”、“设施养护”、“巡检上报”、“养护巡线”五方面的数据记录。通过报表中心导出的报表,包含了管网所的大部分工作内容,和过去手工统计做台账相比,直接导出报表信息化程度更高,提升了台账数据的准确性和可信度,并且减少管网台账管理的工作量。


4.物联网和基站巡检的展望

  作为最新的信息技术的重要部分,物联网能够借助多种信息传感采集装置在任何时候采

  集到任何需要监控的物体信息,比如声音、光度、水压水质等各种信息,并将其与物联网连接起来,组成一个连接物体的网络。它实现了物物相连、物人相连、物网相连,从而达到便于管理、查询、控制等目的[5]。现阶段的巡检系统大多是巡检人员到达现场进行巡检,无法进行远程巡检。随着人们对巡检技术研究的不断加深,从单一信息采集到全方位的实时监控,越来越多的远程巡检方案被提出,而引入物联网概念和基站巡检的概念正是下一步巡检系统发展的方向[6]。

  苏州市自来水有限公司调度中心设计远程数据监测的共有4个子系统:

  1、SCADA子系统:实现对3个水厂和若干清水管网压力点、流量点、水质点的数据监测与数据展示;数据接入有光纤、ADSL、GPRS三种方式,测点控制核心为西门子PLC,市电供电。

  2、小区流量监测子系统:实现对若干个小区进水管、区域供水进水管进行流量、压力监测,并对采集的数据进行展示;控制核心为嘉兴松茂单片机,市电供电。

  3、二次供水子系统:实现对苏州市自来水公司直接供水范围内二次供水泵房主要参数、远程视频的接入及数据展示;控制核心为西门子PLC,采用4M光纤接入。

  4、无线压力接入子系统:作为SCADA子系统的补充,实现了若干管网测点的压力接入,全部采用GPRS无线接入方式,控制核心为上海三高单片机,采用锂电池供电。

  未来考虑可以将调度中心远程数据监测系统集成到巡检抢修系统上,建立重点区域、重要管段的水质水压点作为巡检基站点。运用射频识别技术获取基站的设备信息,运用环境传感器采集基站当前环境信息,使用摄像头采集基站内部图片信息。一旦基站点水压水质异常,监测系统会发出信号,通过无线通讯方式将信号传输到系统主机,巡检系统会立即发出报警。同时,系统管理人员可以通过在服务器端查询相应基站的即时信息和图片视频等,快速做出判断,对异常的区域制定相对应的巡检抢修计划。这样能够避免工作人员盲目巡检对工作效率的浪费,提高工作人员对管网巡检工作的目的性和准确性。


5.结语

  苏州市自来水有限公司采用管网管理系统,有效解决了管网所管道巡检过程中巡检人员

  监控、管道设备数据采集、巡检历史记录归档以及巡检日志查询等问题。实践证明,基于管网管理系统平台的供水管网巡检的应用,规范了管网所抢修和巡检的工作流程,减少了管理成本,提高了工作效率。而对于系统现存的一些不足,比如无法实现远程的巡检资料收集,无法进行有针对性的巡检计划的制定等等,则需要引入物联网和基站巡检的概念,建立关键区域巡检基站,通过传感器、射频识别等方式来获取基站环境、管道状态等,从而进一步提高管道抢修和巡检工作的流程化、信息化程度。


参考文献

  [1] 陈听学,刘海军.供水管网巡检的创新与实践[J].给水排水,2011,37(1):106-107.

  [2] 罗朝明.基于管道移动平台的管道巡检及监控管理研究和应用[J].测绘,2012,35(3):108-110.

  [3] 陈国铭.管网巡检系统在城市供水中的应用与成效[J].城镇供水,2012,1:44-45.

  [4] 潘少奇,张雪峰,李亚婷.基于GIS供水管网爆管分析[J].管道技术与设备,2008,4:7-9

  [5] 程钰杰.我国物联网产业发展研究[D].安徽合肥:安徽大学情报学,2012

  [6] 赵晨星.基于物联网概念的无线基站远程巡检系统设计[D].湖南长沙:中南大学信息与通信工程,2011.


作者简介:高域亮(1988-),助理工程师,主要从事管网GIS系统更新维护方面的工作。



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