摘要：將車載FID檢測技術(shù)與GPS定位系統(tǒng)及GIS地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，開發(fā)出城市燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏檢測信息系統(tǒng)，可完成巡檢任務(wù)的安排、下達(dá)，管網(wǎng)泄漏點(diǎn)的定位、查詢、報(bào)警，檢漏車路徑、位置的監(jiān)控，檢漏報(bào)表的分析、輸出等任務(wù)。
關(guān)鍵詞：FID檢測；全球定位系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)；燃?xì)庑孤z測信息系統(tǒng)：管網(wǎng)檢漏
Application of Gas Leakage Detection Information System in Leakage Detection of Gas Network
LOU Guiyun
Abstract：A gas leakage detection information system for urban gas network is developed by combining vehicle-mounted flame ionization detector(FID)detection technology，global positioning system(GPS)and geographic information system(GIS).It can achieve the arrangement and assignment of patrol inspection task，the location，inquiry and alarm for leakage points，the monitoring of track and location of leakage detection vehicles，the analysis and output of leakage detection reports anll so on.
Key words：flame ionization detector(FID)；global positioning system(GPS)；geographic information system(GIS)；gas leakage detection information system；leakage detection of gas network
1 概述
傳統(tǒng)的燃?xì)夤艿佬孤z測采取人工巡檢方式，該方式工作量大，操作繁瑣，巡檢效率較低，巡檢信息化程度不高。燃?xì)鈾z漏車的應(yīng)用把車載FID檢測技術(shù)與汽車的機(jī)動性結(jié)合起來，檢測靈敏度高，應(yīng)急反應(yīng)速度快，可以解決燃?xì)夤芫W(wǎng)安全管理工作量巨大的問題[1]。當(dāng)需要建立整個(gè)城市的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏早期預(yù)警系統(tǒng)時(shí)，車載FID檢測系統(tǒng)也只能作為整個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)。只有將車載FID檢測技術(shù)與GPS定位系統(tǒng)及GIS地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，才能形成整個(gè)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏早期預(yù)警系統(tǒng)[2～5]。
2 燃?xì)鈾z漏車在我公司的應(yīng)用現(xiàn)狀
我公司于2007年底開始試用首臺燃?xì)鈾z漏車，該檢漏車配備火焰離子(FID)檢測儀。巡檢時(shí)，檢漏車以15～20km/h的速度在敷設(shè)有燃?xì)夤艿赖穆访嫔闲旭?，通過車前端安裝的8個(gè)泵吸采樣探頭，吸入被測氣體，被測氣體通過灰塵過濾器和水氣過濾器，進(jìn)入氧化室，最后進(jìn)入FID燃燒室進(jìn)行對比檢測，得出檢測結(jié)果。該巡檢方式不同于過去常用的打孔的人工巡檢方式，后者費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不利于人體健康，而檢漏車的采用大大提高了巡檢的效率，過去人工巡檢需要幾天才能完成的工作，現(xiàn)在只需要幾小時(shí)就可以順利完成。此外，打孔巡檢時(shí)往往需要憑借人的嗅覺去判斷是否有漏氣，隨機(jī)性較高，而車載巡檢系統(tǒng)的檢測靈敏度較高，可以檢測出空氣中體積分?jǐn)?shù)為1×10-6的可燃?xì)怏w。
2.1 巡檢樣板制定
目前，我公司共有次高壓管道193km，中壓及低壓管道逾6600km。對如此龐大的管網(wǎng)系統(tǒng)，制定合理的巡檢樣板(即為便于管網(wǎng)巡檢所劃分的管線區(qū)域)是燃?xì)鈾z漏車工作成功的關(guān)鍵。為此，公司各管道管理站技術(shù)人員綜合分析管道分布情況、道路交通情況，并深入現(xiàn)場調(diào)查研究，再結(jié)合原有人工巡檢樣板，根據(jù)實(shí)際巡檢情況不斷調(diào)整，共編排道路樣板和街坊樣板270個(gè)，其中次高壓管道巡檢樣板5個(gè)，中壓及低壓管道巡檢樣板265個(gè)。結(jié)合公司GIS地理信息系統(tǒng)，將270個(gè)巡檢樣板以不同顏色標(biāo)注于GIS地圖上，初步建立與檢漏車相匹配的巡檢樣板管理模型，為系統(tǒng)軟件的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
2.2 巡檢制度制定
檢漏車使用初期，編制了一系列的檢漏車操作規(guī)程，并對相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)。經(jīng)過近兩年的實(shí)踐，為了精確定位地下燃?xì)夤艿赖男孤c(diǎn)，要求檢漏車在以下條件下巡檢：
① 泵吸采樣探頭安裝高度距離地面150mm；
② 燃料瓶、標(biāo)準(zhǔn)瓶出口壓力為0.095～0.110MPa；
③ 巡檢時(shí)車速必須保持在15～20km/h；
④ 檢漏車車內(nèi)溫度必須控制在(25±10)℃，以滿足儀器正常運(yùn)行；
⑤ 檢漏儀的燃?xì)鈭?bào)警下限(體積分?jǐn)?shù))設(shè)定值：天然氣區(qū)域?yàn)?0×10-6，人工煤氣區(qū)域?yàn)?×10-6。
截至目前，我公司共配備6臺燃?xì)鈾z漏車。到2009年底，檢漏車對我公司所管轄的虹口、閘北、楊浦、寶山、嘉定、普陀的次高、中、低壓地下燃?xì)夤艿拦惭矙z了21905km里程，其中，道路上的燃?xì)夤艿姥矙z11947km里程，街坊內(nèi)的燃?xì)夤艿姥矙z9958km里程，共查出泄漏點(diǎn)313處。
3 燃?xì)庑孤z測信息系統(tǒng)的開發(fā)
檢漏車的引進(jìn)雖然變革了傳統(tǒng)的人工巡檢方式，在極大程度上提高了巡檢的工作效率以及檢漏的準(zhǔn)確率，但是其巡檢樣板的制定、對泄漏點(diǎn)的定位以及各類報(bào)表的生成仍然需要工作人員手工完成，無法實(shí)現(xiàn)對車輛巡檢情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、泄漏點(diǎn)的實(shí)時(shí)定位，泄漏點(diǎn)在GIS地圖上的自動標(biāo)注等。因此，只有將車載FID檢測技術(shù)與GPS及GIS結(jié)合起來，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏檢測系統(tǒng)的信息化。
利用公司現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和軟件平臺，將車載FID、車載GPS、GIS信息系統(tǒng)三者相結(jié)合，構(gòu)建起市北公司燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏的早期預(yù)警系統(tǒng)。其工作原理為FID檢漏儀檢測到管網(wǎng)泄漏點(diǎn)后，系統(tǒng)將完成兩項(xiàng)任務(wù)，一方面自動讀取車載檢漏儀所采集到的數(shù)據(jù)，將其寫入數(shù)據(jù)庫；另一方面，安裝在檢漏車上的GPS定位儀自動記錄泄漏點(diǎn)的空間坐標(biāo)，并轉(zhuǎn)換為上海城市坐標(biāo)，供安裝于車載筆記本電腦上的GIS系統(tǒng)使用。GIS系統(tǒng)將GPS傳送的空間坐標(biāo)以及FID采集到的泄漏數(shù)據(jù)整合，進(jìn)行專業(yè)分析、專題顯示，形成相關(guān)的報(bào)告報(bào)表。圖1表示了整個(gè)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)。
該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
① 檢漏車和公司各管理站的數(shù)據(jù)庫共享統(tǒng)一的數(shù)據(jù)系統(tǒng)、管道數(shù)據(jù)、GIS平臺數(shù)據(jù)。
② 可以實(shí)時(shí)讀取FID檢漏系統(tǒng)的檢測結(jié)果，并將檢測結(jié)果與GPS定位系統(tǒng)記錄的檢漏車空間位置進(jìn)行合并，將漏點(diǎn)信息實(shí)時(shí)顯示并存儲在車載筆記本電腦上。
③ 可以實(shí)時(shí)監(jiān)測和顯示檢漏車的位置偏差，監(jiān)控檢漏車的速度、工作時(shí)間、檢漏的管道路徑等，與工作計(jì)劃進(jìn)行對比，當(dāng)超出范圍時(shí)予以報(bào)警。
④ 現(xiàn)場記錄的各種信息可以按公司要求同時(shí)回傳到多個(gè)評估、管理、數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)，如公司的風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)，并與原有的各類系統(tǒng)兼容和連接。
4 燃?xì)庑孤z測信息系統(tǒng)的功能
① 地圖瀏覽
系統(tǒng)采用公司原有的GIS平臺數(shù)據(jù)，儲存了輸配管道及設(shè)備(包括調(diào)壓器、閥門、凝水缸等)數(shù)據(jù)以及各類地形數(shù)據(jù)等，利用系統(tǒng)提供的放大、縮小、平移、定位、比例尺切換等瀏覽功能，可隨意查看所有想了解的地圖信息。圖2是某區(qū)的地圖信息。
② 制定巡檢任務(wù)
巡檢前，管理人員選擇要巡檢的樣板和巡檢的日期，制定巡檢任務(wù)。巡檢人員只需根據(jù)當(dāng)日巡檢任務(wù)，選擇要巡檢的樣板，即可了解當(dāng)天所要巡檢的地區(qū)范圍及其所包含的管道。圖3中所示區(qū)域是當(dāng)天的巡檢樣板。
③ 管道巡檢
巡檢人員根據(jù)系統(tǒng)制定的巡檢任務(wù)，進(jìn)行管道巡檢。巡檢過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取FID檢測儀器所檢測到的氣體體積分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)，體積分?jǐn)?shù)一旦超過安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動報(bào)警，并在GIS地圖上以圖表的形式標(biāo)示出檢測到的泄漏點(diǎn)。若巡檢人員確認(rèn)泄漏，只需輸入相關(guān)信息，即可對該泄漏信息進(jìn)行永久記錄，并上報(bào)至信息中心。若燃?xì)夤艿郎习l(fā)生占壓、施工等情況也可在巡檢過程中進(jìn)行記錄，并以圖表的形式在GIS地圖上標(biāo)示。圖4中的軌跡為巡檢路線。
④ 巡檢結(jié)果查看
巡檢完成后，管理人員可選擇巡檢人員與巡檢日期，查看當(dāng)天該人員所巡檢的線路，以及巡檢過程中所檢測到的各類狀況。如圖5是某日的巡檢情況。根據(jù)需要，管理人員還可以對泄漏點(diǎn)打印泄漏點(diǎn)報(bào)告單，見圖6。泄漏點(diǎn)報(bào)告單詳細(xì)地記錄了泄漏點(diǎn)的位置、燃?xì)怏w積分?jǐn)?shù)的報(bào)警值以及最高值、泄漏所發(fā)現(xiàn)的時(shí)間、泄漏現(xiàn)場的GIS地圖等信息，搶修人員可根據(jù)該泄漏點(diǎn)報(bào)告單確認(rèn)泄漏的具體位置，進(jìn)而對管道進(jìn)行維修。
⑤ 統(tǒng)計(jì)報(bào)表
根據(jù)巡檢結(jié)果，系統(tǒng)自動進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成各類報(bào)表，例如：巡檢日報(bào)表、巡檢周報(bào)表、巡檢月報(bào)表、不能出車記錄表等。圖7為巡檢日報(bào)表。
⑥ 數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出
巡檢車與公司信息中心之間，可使用數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能對地圖數(shù)據(jù)、巡檢任務(wù)、巡檢結(jié)果等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞。
⑦ 數(shù)據(jù)存檔、備份
巡檢完成后，巡檢人員可手動或設(shè)蚤系統(tǒng)自動對巡檢的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，生成備份文件，拷貝至移動硬盤、U盤等介質(zhì)中進(jìn)行保存。保存的數(shù)據(jù)包括：巡檢人員、車輛運(yùn)行速度、行駛里程、時(shí)間、檢測結(jié)果等。其主要作用共有3點(diǎn)：
a. 防止因物理介質(zhì)損壞而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
b. 可將各巡檢點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中儲存，以便于實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對比、分析等操作。
c. 備份文件中數(shù)據(jù)信息按固定格式進(jìn)行儲存，可將該數(shù)據(jù)格式輸入公司原有的各軟件系統(tǒng)(如風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng))，并將巡檢結(jié)果在該系統(tǒng)中進(jìn)行顯示連接。
5 結(jié)論
燃?xì)庑孤z測信息系統(tǒng)的投入使用，實(shí)現(xiàn)了巡檢任務(wù)的安排、下達(dá)，管網(wǎng)泄漏點(diǎn)的定位、查詢、報(bào)警，檢漏車路徑、位置的監(jiān)控，檢漏報(bào)表的分析、輸出。極大限度地提高了管網(wǎng)檢漏的信息化管理水平，最大限度地減少漏檢、錯(cuò)檢，確保燃?xì)夤艿篱L期高效穩(wěn)定運(yùn)行。
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(本文作者：婁桂云 上海燃?xì)馐斜变N售有限公司 上海 200434)
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