电子巡检管理系统在上海某燃气公司的应用

    项目背景

    上海燃气某区销售有限公司作为目前上海唯一的全天然气销售企业，主要经营该区居民和单位各类客户的天然气业务发展、销售服务、输配管理和天然气施工安装及相关业务，其中输配管理是业务正常开展的基础和有力保障。而输配工作是运行在大量管网、阀门、调压器等设施的基础上的，因此，掌握设施的运行状态、保证设施的正常工作对于业务的正常开展和广大百姓、企业的日常用气至关重要。

    目前，输配管理所依托3000多公里地下管网、完备的输配设施及SCADA调度监控系统，保障了公司为所有客户提供可靠的天燃气供应服务，并能在发生应急情况下具有较强的供气保障手段和能力。其中SCADA系统对部分设备做到了实时监测，包括运行的数据和参数，有效、高效地保障了设备的正常工作，但由于该系统成本太高，因此还有大量的设备没有纳入SCADA系统的管理，对SCADA系统的工作情况也需要定期地查看与管理，因此人工设备巡检即是保证设施正常稳定运行的重要措施。

    设施的人工巡检工作主要是指由专门的工作人员定期对某地区的输配设施进行巡查，在现场通过对设施的检查和对部分设施数据的查看、记录,从而掌握系统的运行状况和使用情况。

    巡检工作有两个重点，一是要保证定时对每个设施的检查，二是对每次巡检的设施的状态数据的汇总、分析、记录。其中前者的实施质量是实现后者目的的基础。目前输配管理所的设施巡检是安排人员根据任务安排对设施检查后，将设施情况和相关数据记录在相关的卡片表格上供查看和记录。因为该地区设施数量巨大，巡检工作任务重，巡检数据多，这样的管理方式无法很好地得到客观的巡检工作的到位率、巡检时间和对巡检质量进行评价，而使巡检质量受到影响。而且设施状况和相关数据要用纸笔记录，记录后分析汇总十分困难，需要手工将数据输入计算机，再进行人工的分析和处理，耗时耗力，无法准确方便实时地掌握设施的运转状况。

    鉴于上述现象，上海燃气某区销售有限公司决定采用电子巡更系统来完成天燃气传输设备状态的数据采集、汇总和数据计算机输入，以达到省时省力，数据采集、分析、处理、输入正确的目的，下面是该项目的解决方案。

    系统概述
 
    系统原理

    GREAT 电子巡检管理系统作为应用于城市公用事业范围内的新一代电子巡检系统。该系统可以很好地解决现有巡检管理工作中的一些不便与不足，大大提高管理的质量和效率。它不同于传统的电子巡检系统，除了可以通过提供巡检的实施时间，保证巡检工作的正常开展，还提供了对设备运行状态的记录和设备运行数据的输入，从而可以方便地将数据下载到电脑，由管理软件自动来分析和处理。并且针对系统管理区域广，设备数量多的特点，创新地引入了GIS（地理信息系统）模块，实现对设备的定位和地域性的管理。所以该电子巡检管理系统实现对设备巡检情况，设备运行状态、数据，设备档案与安装位置，分布情况的综合管理。

    电子巡检系统的核心是手持式的数据采集器和安装在现场的电子标签。非接触式的电子标签可以提供一个唯一的地址码，为每一个需巡检的设施安装一个电子标签，与设施一一对应，相当于设施的身份识别物。手持式的数据采集器可以读取，纪录信息采集点的地址码和采集的时间日期，同时通过采集器上的键盘和液晶屏可以输入纪录设备的状态和数据。这样通过数据采集器可以客观地记录每一次设备巡检的时间、状态和相关的数据。采集器中的数据包括采集点的地址码、采集的时间日期、通过键盘手工输入的设备的状态和数据等可以随时下载到控制中心的管理电脑中，通过电脑的自动统计和分析软件，可以自动生成各类统计报表。确保定时对设备按计划巡检，记录设备状态和相关数据，对数据进行归档统计分析，为管理者提供科学的管理依据。

    系统组成

    在每个需要巡检采集数据的调压器场所安装一个对应的感应式的信息点；信息点采用Ti 的rfid芯片，采用读头驱动方式（无源）；信息储存媒介（信息采集器或称巡更棒）采用4M位FLASH存储，掉电数据可保存10年以上，存储容量为 5000条记录，供工作人员采集数据用，采集设备提供数字输入和时间选择。按照设备巡检的要求，通过系统管理软件下载数据项的名称（进口压力，出口压力）和设备状态的名称（以选项的形式提供）到数据采集器中；用户在巡检的现场在数据采集器上输入对应的数据和选择对应的设备状态。

    在各无局域网的分管理站点安装远程数据下载器；局域网上的分管理站安装本地数据下载器；系统管理软件和数据库安装在管理中心服务器，各分站可安装客户端软件。系统工作原理参见图1。 

图1 巡更系统工作原理图

    功能介绍

    系统的核心是管理软件，软件功能具体包括数据下载、数据报表查询、统计分析、设备地图管理等主要功能模块。 

    数据报表查询：可以提供设备的基本属性、巡检信息（巡检时间、巡检人等），设备信息（设备数据、设备状态等）。提供以巡检日期、站点、模板、巡检人、设备类型等方式进行检索，生成多种报表，包括巡检表、未巡表等，对超过一定时间没有实施巡检的设备的查询和分析等。 

    统计分析：提供指定时间段内，或站点、设备类型、模板的巡检情况统计报表，以百分比的形式准确反映巡检的相关情况，通过数值形式统计巡检具体数量。可以对设备的运行状态进行分析和统计，如各类故障，不正常的运行参数；可以对设备的属性进行分类统计，汇总，如不同厂商，不同投运日期等等。通过系统的报表可以实现对设备静态和动态的管理。软件允许用户自行设定设备的名称，对应的电子标签，预设数据值，建立设备数据库。编辑数据采集的顺序、设备的数据项、单位、事件等，并下载到移动数据采集器中。 

    设备地图管理：运用GIS（地理信息系统）技术，以该地区地图为基础，包括地形、道路、单位、管线、设施等独立图层，准确地标注出需巡检管理的相关设备的位置。所有设备图标与该设备的数据库关联，采集的数据下载后自动与地图上的对应设备匹配显示。局域网用户可以通过客户端程序查看数据，非局域网用户可以通过广域网以网页方式查看数据(图2 )。 

图2 系统结构示意图

    局域网上的站点数据在本地下载通过LAN保存在服务器的数据库中，异地站点的数据通过电话线下载到数据库中。数据中心的系统管理软件自动对数据进行分析处理。

    解决方案 

    应用背景

    燃气行业巡检管理系统一期工程主要是对上海某地区输配所2083个中、高调压站进行巡检管理，调压站全部为无人值守，分布在该整个地区，下属三个分站，分三个区域进行巡检。三个分站都需要设置数据下载点，其中一个分站与管理中心有网络连接，三个站点的巡检数据需要集中到管理中心，并将巡检数据在公司内部发布，供各管理部门使用。整个解决方案以Ti感应式电子标签、手持式带键盘、液晶屏数据采集器、远程电话线数据下载器、网络型系统管理软件（包括C/S和B /S结构两个模块和GIS模块）为核心。

    在现场电子标签部分，考虑到设备（调压器和阀门）基本都处在室外，环境比较恶劣，所以选用了环境适用性较强的Ti感应式电子标签，而没有选用成本较低的 EM感应式电子标签。系统选用了SQL-Server数据库，将数据库统一安装在管理中心的服务器上，系统覆盖该整个地区，涉及三个管理分站，其中两个分站没有局域网覆盖，通过远程数据下载器用电话线将巡检数据传输到管理中心服务器，对有局域网连接的一个站点，安装客户端程序，通过局域网将数据传输到服务器，达到集中管理，统一处理的目的。公司的各管理部门可以选择用安装客户端的方式，或直接用网页浏览器对巡检数据、设备数据进行查询和管理。

    系统通过电子标签实现了对设备的识别，对每次巡检实施时间记录，可以方便地考核设备的巡检质量；对巡检中采集的设备数据和状态，由系统管理软件进行自动的分析和处理，可以方便的掌握设备运行状态；结合电子标签和GIS模块，可以实现对设备的台帐管理。

    工作流程

    系统管理人员在管理软件中将所有调压器按区域分布编制为若干个样板，针对样板制订每月的巡检计划，并将该巡检计划同步到手持式数据采集器上，巡检人员可随时查看计划。

    巡检人员携带手持式数据采集器按计划开展巡检，到达指定设备后先读取设备的电子标签，采集器会自动显示该设备的名称，并自动进入数据输入和事件选择界面，巡检人员根据设备的状态，完成数据和时间的输入，完成后再读取电子标签。这样一条包括巡检时间、停留时间、设备数据和状态的完整巡检记录被记录在采集器中。

    巡检人员每天回到站点，将数据上传到服务器，系统管理软件自动对数据进行分析，生成各类报表，包括巡检报表、设备数据报表、设备状态报表等等，各管理部门可以以网页的方式实时查看数据。

    新增的设备和废除的设备可以在系统内增加或标注，在地图上会在对应的坐标处自动生成图标，并创建关联。

    使用效果

    该系统自2006年10月投入使用，取得了不错的效果，具体而言：
    客观掌握数据采集的时刻、用时，质量，确保数据采集的正常进行；
    采集的数据和设备的事件、状态一次输入，自动处理数据，直接生成报表，并提供一定的自动统计分析功能，对设备的运转情况准确掌握，提高工作效率，大大降低工作量；
    通过系统管理软件建立了该地区的阀门、调压器相关资料的数据库，做到物、帐、图一致；
    通过GIS系统实现对调压器的准确定位，对设备的分布统计。

    结语

    该系统的成功实施已超越了传统意义上的巡检系统，已覆盖到物流、抄表、设备管理等方面的功能，这也是目前巡检市场的趋势之一，即与其他系统功能的互相交叉与融合，这在行业用户的解决方案中尤其普遍。同时该系统应用了大量新技术，包括网络、GIS、电子标签等技术，使得很多应用成为了可能，同时该项目的成功实施可复制到其他行业，如，石化、油田、煤矿、自来水、电力输送、电信、铁路、公路、隧桥等需要科学定时定点定人管理的行业部门。