论文导读：1）能及时、准确地反映长输管道设备的实际运行情况。长输管道巡检系统应能实时全面采集管道线路运行的一线数据，如管道设备运行情况，管道设备缺陷情况等。“GPS和RFID双模巡检系统”是基于PDA掌上电脑和PC桌面电脑，集GPS、RFID和GIS等多项新技术于一体的智能化系统，能全面执行长输管道设备巡检工作，同时方便的查询和统计，并对故障信息进行深入的分析。PDA掌上电脑，包含GPS模块、GIS、RFID、GPRS通讯等多种功能，是现场巡检人员的智能化辅助工具，可以完成缺陷的快速标准化输入与传送，同时实现到位率的跟踪。
关键词：GPS，RFID，巡检系统，长输管道
1 引言
长输管道输送的多为能源物资，一旦发生管道泄露阻断，不但修复困难，阻断历时长，而且影响人民的日常生活。为了监视管道线路设备的正常运行，巡检人员通常要对管道设备进行定期巡检，及时发现管道设备缺陷和危及安全的隐患。但是根据统计：在管道线路破坏阻断中，大部分都是由于日常巡检管理制度落实不到位造成的[1，2]。所以只有建立起一套科学、有效的巡检系统，才能切实提高管道维修水平和紧急故障处理能力，保证整个管道安全稳定运行。
2 长输管道巡检系统需求分析
1）能及时、准确地反映长输管道设备的实际运行情况。长输管道巡检系统应能实时全面采集管道线路运行的一线数据，如管道设备运行情况，管道设备缺陷情况等。
2）能够对巡检人员实施有效的监督管理。要防止在巡检工作过程中出现监管的空白和漏洞，在对巡检人员的监督管理上，要尽量避免受到人为因素的影响。
3）能够对长输管道的各类数据进行快速有效的查询、统计和分析，从而对长输管道设备现状做出全面准确的评估，排除可能出现的隐患，建立缺陷巡查应对方案，提供专家指导功能和更灵活的调度管理功能。
4）能够及时将巡检数据和分析报表等传送到有关部门，实现实时监管。第一时间提供安检信息，以配合其他安全管理系统实现快速反应。
3 长输管道GPS和RFID双模巡检系统设计
长输管道的巡检过程很多是在野外进行，如果用传统巡检方式，工程较大，易受破坏[3]。基于长输管道巡检系统的需求分析和长输管道的特殊性，文章设计了结合的GPS和RFID技术于一体的双模巡检系统。GPS和RFID双模巡检系统集GPS的空间定位，非接触式自动识别功能，地理信息系统（GIS）的电子地图于一体，具有先进性、实时化、可扩展性等特点。该系统具有巡视计划安排、巡视数据记录、工作状态监督、数据汇总报告等一系列处理功能，可及时了解长输管道设备工作状态，及时发现线路缺陷情况，切实提高紧急故障处理的能力和协调水平，保障整个长输管道安全稳定可靠的运行。
3.1 系统关键技术
3.1.1全球卫星定位系统（GPS）
GPS是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统[4]。结合了卫星定位技术、GIS技术、GPRS/CDMA通讯业务和计算机网络等技术的GPS系统，可对巡检状态实施动态跟踪、监控等功能，巡检点可以在电子地图上显示出来，并显示出计划好的巡检路线，便于巡检人员的操作。
3.1.2 射频识别（RFID）技术
射频识别（RFID）技术是一项利用射频信号实现无接触信息传递达到识别目的的技术。简单的RFID标识系统是由电子标签（Tag）、读取器（Reader）和天线（Antenna）三部分组成。电子标签中存储了设备的信息，安装在信号设备上，巡检人员到达该设备后读取其中的信息，巡检仪便记录了该设备的ID、生产序列号、巡检时间等[5]。在长输管道的巡检过程中，运用RFID技术可以实现非接触识别，大大提高了工作效率和巡检质量。
3.2 系统结构配置
“GPS和RFID双模巡检系统”是基于PDA掌上电脑和PC桌面电脑，集GPS、RFID和GIS等多项新技术于一体的智能化系统，能全面执行长输管道设备巡检工作，同时方便的查询和统计，并对故障信息进行深入的分析。系统由以下几个部分组成，如图１所示。
图1. GPS和RFID双模巡检管理系统结构
1）硬件：巡检服务器、客户端管理PC机、PDA
巡检服务器是整个巡检系统的核心。它处理大量的数据如数据记录、分析、缺陷预警等；客户端管理PC机用于控制中心监控长输管道运行情况、发出指令、对巡检人员工作情况进行监管等；PDA掌上电脑，包含GPS模块、GIS、RFID、GPRS通讯等多种功能，是现场巡检人员的智能化辅助工具，可以完成缺陷的快速标准化输入与传送，同时实现到位率的跟踪。
2）软件：巡检系统数据库、PDA内部软件
巡检系统客户端管理软件。该部分实现巡检计划的制定与分派、管道设备及其缺陷数据存储、维护、分析等，缺陷处理流程化管理、故障预警提示机制、管道设备的图形化管理、员工考勤管理等功能。
3.3 系统主要功能模块
GPS和RFID双模巡检系统的主要功能模块如图2所示：
图2. GPS和RFID双模巡检系统的主要功能模块
1）巡检管理模块
功能包括巡检计划管理，设置巡检范围，利用设备管理功能和GIS技术设置要巡检的长输管道线路或线路名或管道的类别，设置管道的巡检内容；查看计划的内容、执行情况；巡检任务的下载与接收；巡检查询统计，生成某一特定时间段的巡检报表等。
2）监控调度模块
巡检人员在外出巡检长输管道时，监控中心可实时解读位置信息以及其他上报信息，分解出故障发生的时间、地点、管道设备类型，并把这些数据信息自动存入数据库服务器，并同时在网上发布；利用GIS系统在电子地图上实时地显示巡检人员的位置、故障点，给出各类故障的紧急情况处理预案。
3）统计分析模块
根据不同的类型分为人员巡检汇总表、线路巡检汇总表、线路故障汇总表、单位巡检汇总表；查看特定条件下的历史巡查资料；某个时间段内巡检人员工作统计，某个区域缺陷情况统计；缺陷分析，趋势分析等 [6]。
4）系统维护模块
将最新的地图数据导入巡检仪中，以及将巡检仪在管道巡检过程中采集到的动态数据实时传送至远程管理中心的数据库中；预设添加可能出现的线路缺陷，并对缺陷进行分类，为制定线路任务提供依据；还包括管道设备维护、管道设备资料管理、管道设备线路图、管道设备状态查询等。
3.4 系统运作流程
GPS和RFID双模巡检系统运作流程如图3所示：
 
图3.GPS和RFID双模巡检系统运作流程
首先要由负责人在管理终端创建巡检任务并制定巡检线路等和任务相关的计划，将数据下载到巡检工作人员的PDA上；巡检人员根据巡检路线开始巡检任务，借助GPS找到匹配设备，并利用RFID进行设备信息的采集，在PDA上记录下设备的运行状态等信息；然后通过GPRS将设备信息发送到控制中心，如果设备运行异常，控制中心通过GPRS给巡检人员下达系列指令，对紧急状况进行快速处理；同时在数据库中生成各项统计数据，并对有关设备数据进行深度分析找到缺陷数据，在创建新的巡检任务时进行修正，同时对于巡检人员的巡检情况进行记录，作为其工作绩效的考评依据。
4 系统实现
GPS和RFID双模巡检系统的系统平台层可以采用大型的关系数据库如Oracle、MSSql等为数据库管理系统，在Windows 2000Professional等操作系统下运行。采用优秀的业务开发平台，如采用MapInfo软件作为系统的GIS平台，在VisualC++6.0开发平台下开发集成，采用MapX组件形式进行开发定义系统的数据字典、业务信息、工作流程和组织机构图等，采用PDA的方式接受系统的任务并进行作业，使用GPRS网络发送作业结果，方便完成巡视工作，使用GPS实现设备和人员的定位、监管。
5 结语
GPS和RFID双模巡检系统集合了目前先进的巡检技术，把长输管道的巡检工作提升到标准化、智能化的高度。将GPS和RFID双模巡检系统应用到长输管道的巡检工作中，可以有效降低人为因素带来的漏检、错检等问题，有效监督巡检人员的工作情况，提高巡检工作效率的同时降低了管理成本，保证了长输管道线路稳定、可靠的运行。
参考文献
[1] 陈涛，张李，赵成龙，张大旺．压力管道类别与级别判定的探讨与应用[J]．石油工业技术监督，2006（11）．
[2] 黄洪程．基于GIS的地下管道安全管理系统的研究[D]．浙江工业大学，2004．
[3] 宋彬，白俊注，万庆．GIS在油气长输管道安全管理中的应用[A]．山东石油学会第六届腐蚀与防护技术学术交流会专刊[C]，2008．
[4] 况军，李志咏．新型智能化输电线路巡检系统的研发[J]．重庆建筑大学学报，2006（01）．
[5] 王颋．基于RFID技术的电子防伪书签[J]．计算机应用，2007（01）．
[6] 董树民，房灵常．大坝自动监测系统的可靠性设计[J]．水利水文自动化，2008（04）．
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