在城镇燃气管理中的应用

图12.3　参数列表显示

·在界面上（菜单上)选取需要控制的设备、需要执行的指令；

·直接在界面上选取对某设备某种操作的按钮。

系统对每一控制操作都跟踪显示操作成功与否,记录控制命令从发送到执行完毕的时间,如延迟太长时间还未执行,系统报警。

当操作员选择某站点时,此站点便不能被其他操作员控制。

（2)站点设置

操作员可以对站点进行下列设置

·远程控制模式；

·本地自动控制模式；

·本地手动控制模式。

（3)现场智能设备控制

调控中心的操作员能向远程设备、智能设备装载配置控制目标值。由现场设备按照目标值自行完成控制。

操作员设置操作、设置原因、设置时间、操作员姓名等都存储在数据库中。系统可以对存储的信息进行查询统计,可以设置时间、设置类型或操作员姓名等信息进行查询统计。

控制系统利用多级安全保护措施（工作站级和控制器级)对控制命令进行校验和有效性检查,来防止非法的命令（包括操作错误,通信噪声,设备故障和软件错误等)。

控制指令通过监控组态软件的通信驱动程序向指定的设备发送。控制指令比正常的巡检优先级高,调控中心可以发送紧急关断控制（ESD)命令,命令下达时,通信系统迅速响应（暂停巡检,控制命令下达后再巡检)。

4)报警与事件管理

系统具有报警和故障报警处理的功能,报警功能对于系统安全稳定地运行,及时发现并清除隐患具有巨大的意义。

（1)报警原理

系统可以对运行报警事件或报警条件进行组态（如超限报警、故障报警等),当管网参数超出预定范围或当系统发生某种故障时,系统提供声光报警功能。

·需多次测试故障状态,才可发出报警信息,从而消除假报警信息。

·不能对某一单独的报警状态反复报告和记录。在持续异常的情况下,可定期（如每30 min)记录其状态。

·允许操作员禁止任一报警条件（设备故障、通信故障、状态变化、越限报警等)。

·报警类型分为三种：主报警、重要报警、一般报警。

（2)报警处理

每个报警/事件具有优先显示权,实现分级报警管理,不仅能提醒操作员各主要异常事件,而且能相应的减少操作员的劳动强度,避免误报。每个报警信息包含：报警发生的日期和时间、类型、站名、参数名称（如压力、流量等)及需要的其他信息。

①报警发生：当警报发生时,实时数据服务器首先对报警数据进行检查,包括：

a.模拟量检查,以确定报警属于哪种类型,包括超出设备仪表的量程、超出预定义的限制范围。

b.报警类型确认后：系统能够根据用户的要求执行预定动作（如关断某个阀门等)。

·工艺图、流程图显示报警信息。

·控制台发出声音警报（语音提示或用不同的报警声音区别不同类型的/不同级别的报警)。

·界面弹出报警列表,列表中显示报警信息（报警的时间、位置、类型和等级等),报警显示以逆序方式排列；报警列表可以筛选显示,如未处理的、优先级高的、已经处理的或按站点和区域显示等。

·在事件日志中记录报警信息,支持*. txt和*.xls通用数据文件输出。

·报警信息在被操作员确认前,闪烁显示。

·自动或手动地打印报警信息。

·根据用户的要求将报警信息发送存储到网络上的任何节点、磁盘文件和数据库中。

·报警的位置、类型、时间都存储在历史数据服务器中。

如果报警点位于站内,只要报警信息仍然存在,该站示意图、列表显示及目录显示中的站名就会不断闪烁。

②报警点恢复正常：当一个报警状态返回正常状态时被记录在事件日志里,其他一切恢复正常。

（3)报警信息查询

所有报警信息都存储在数据库中,可以按条件或者组合查询,也可以分类显示报警信息。

（4)系统具有事故处理和安全保护的功能

当系统发生严重报警,参数变化严重超出预定范围或预定速率、管网仿真系统检测到泄漏等重要故障发生,确定为事故时：

①系统可以自动执行预定义的控制操作,如关断相关紧急关断阀门等,提供安全保护的功能,从而控制事故的蔓延和发展。

②报警提示,显示故障处理提示窗口,按照事故类型提示操作员应该采用的应急措施（安全处理、通知相关部门抢险、处理)。

5)数据存储、归档管理

（1)数据存储归档

所有的监控系统实时数据和手工录入的数据,按数据种类存入历史数据库,按照服务器和存储设备的容量能够存储3年以上历史数据。操作人员可随时对这些数据进行查询、检索、统计、制表和绘制曲线并打印,见图12.4。

常用数据库包括：

·监测类数据库——对全网实测参数进行汇总、计算、分析、处理；

·控制类数据库——统一管理系统控制参数、控制指令、控制队列和优先级；

·报警和故障类数据库——存储系统所有的报警和故障数据；

·操作信息数据库——存储系统所有的操作信息。

可根据需要将数据存储,可以将长时间不使用的数据归档到磁带、光盘等存储设备中,归档保存。存储的数据将标记年、月、周、日和时间信息。

图12.4　数据查询

所有实时数据和历史数据都可以查询、显示和打印。使用专用的编辑软件设计专用的显示和报表,所有操作界面都为中文。

应用程序利用标准的数据库存取方法,可以很容易实现对实时数据和历史数据的存取。

（2)数据库管理

①数据库软件选择：系统的成功执行依赖于灵活的、高效的数据库管理系统。虽然各种数据具有不同的特性（实时数据、系统参数、历史数据、报警、应用程序运行结果、文本、显示和将来的视频图像),但是系统的可扩充性、灵活性和系统性能都能通过完整的数据库管理系统得到提高。

②数据库存取：数据库的存取通过标准接口实现,使得应用软件和其他系统部分与数据库设计的组织和物理地址分离开来。允许其他的应用程序和用户访问数据库的数据,在保证系统安全的前提下,数据库提供标准的接口,保证数据通过标准的通讯协议在调控中心和其他系统之间传输,使调控中心系统具有良好的开放性及可扩展性。

③数据备份：系统自动进行数据备份,以保证系统正常、平稳地工作。对于长时间不用的数据可以归档处理（备份到磁带或光盘上,归档保存)。

④数据恢复：当出现系统崩溃或数据丢失时,从备份介质恢复数据。

⑤数据库主要包括：系统参数配置表存储整个监控系统节点及参数配置信息。

a.实时数据库（建议保存1年)：以一定的时间间隔存储实时监测数据及状态。实时数据库中至少可保存一年的数据,一年前的数据可备份至磁带、光盘或其他数据存储介质上,当需要查询这些数据时可恢复到实时数据库中。

b.历史数据库（建议保存3年)：设定的每一时间段内,对实时数据库进行统计,生成历史数据。通过大容量的磁盘阵列和高性能数据库,历史数据库中至少可保存三年的数据,超过三年的数据可备份至磁带机、光盘、USB硬盘或其他数据存储介质,当需要查询这些数据时可恢复到历史数据库中。历史数据库信息可供报表、图形显示和趋势分析使用。

c.报警/事件数据库保存（建议保存3年)：存储监测数据报警信息及事件信息,包括：报警/事件发生的日期及时间、报警类型、报警恢复正常的信息、调度员操作信息。

6)系统组态与管理

（1)系统组态

系统可以对系统内部相关参数进行在线设定,可以设置的系统参数包括终端站的个数、终端站的站名、终端站的站号、测控参数的种类、测控参数的数量、测控参数的参数名称、测控参数的物理量的转换方式、测控参数的限值、系统的显示方式、报警处理方式、报表格式等内容进行设置,使系统的组建和操作灵活、方便。

（2)网络管理

系统具有对网络进行监视及管理的功能,可以不断监测所有网络设备以判断是否有失效的网络设备。

监视的内容包括：

①当失效发生时报警给用户。

②网络设备的状态显示（故障、正常)。

③网络链路上的统计信息,包括：a.包总数；b.字节数；c.丢包数；d.其他可检测的失效状态。

（3)通信管理

系统可以对通信通道进行监视和管理,当主信道故障时切换到备份信道。

系统对通信通道的以下内容进行监视：

·收发消息的总数

·各种类型错误的总数

·传输平均量

·各通信链路通讯失败的最大数

典型的SCADA系统燃气调度功能模块如图12.5所示。

图12.5　系统软件功能树

12.1.2　SCADA系统在城镇燃气系统中的应用

SCADA系统从20世纪60年代开始逐步应用在城镇燃气系统中,并随着电脑技术、工业控制、网络技术的发展逐渐发展和成熟。现在SCADA系统已经成为燃气传输和输配中不可或缺的一部分并占有越来越重要的地位。

知识拓展

SCADA系统历史角色

(1)单一的SCADA系统阶段(20世纪60～80年代)

特点:

·单一独立的SCADA系统;

·没有统一的设计标准和协议,每个厂商使用自己的标准;

·限制硬件和软件;

·只能在局域网内使用。

缺点:

·兼容性差;

·升级和扩展困难;

·需要专门的公司或人员维护,维护成本高。

(2)多系统并行阶段(20世纪90年代)

特点:

·多个系统并存运行;

·每个系统分开并独立;

·没有数据共享和交互作用。

缺点:

·重复投资;

·结构复杂;

·维护困难,维护成本高。

随着新技术和宽频网络快速发展,SCADA系统已经从单一的监视和控制系统向多元化发展,逐步形成具有多种功能的综合系统。越来越多的厂商开始统一标准的接口和通用的协议,使系统开放性大大加强、兼容性提高,产品硬件和软件的模块化设计使系统功能划分清晰,方便用户根据自己的实际情况选择产品,也大大节约了系统维护的时间和成本。随着企业信息化的发展,一些办公系统也需要连接SCADA系统,共享数据来提高管理效率和减少管理成本。

1)SCADA系统与生产系统集成

（1)与仿真系统集成

仿真系统是一个非常有用的工具被广泛应用于燃气传输和输配领域。

燃气管网仿真系统是一个定义数学模型的过程,通常由各种压力级制的管网组成,它是SCADA功能的扩展。目的是通过添加或者删除一些条件来模拟真实的运行过程。压力-流量模型反映了不同压力和负荷排列方法之间的联系,这个系统可以被用于模拟燃气管网不同的运行条件,在真实的系统中为决策和运行提供一个可靠的指导。

燃气仿真系统也被作为是燃气管网设计、运行计划、燃气调度、市场分析、能量结算、学员培训的一个非常有价值的工具。

（2)与地理信息系统集成

这个方法是使用SCADA数据作为基础数据,地理信息系统作为显示平台来集成SCADA和GIS。它可以在燃气管网图上显示实时SCADA数据,使操作员可以直观地了解管网的和各种设备的空间分布,也可以根据需求提供各种交互查询,管网图形和属性信息。这个应用已经成为燃气运行的一个非常有效的工具。通过绑定了静态和动态数据,可以优化管理和提高调度管理效率和水平。

（3)与应急系统集成

应急系统一般与SCADA系统、地理信息系统GIS和全球定位系统GPS集成在一起应用。抢修人员可以通过应急客户端平台在现场的查询现场管网运行工况和管线信息,判断管线埋深和相关燃气设备信息。调度人员在中心调度室可以掌握抢修车辆情况和突发事件的影响范围,通过软件计算可以模拟影响范围并生成应急抢修方案和补救措施。一个好的应急系统可以使影响范围最小化,节约时间和减少人员财产的损失。

（4)与计量系统集成

计量系统主要用于公司管理计量站数据。计量站的流量计算机或者RTU提供实时和历史的流量数据。通常主计量系统总是和SCADA系统分开,通过通用的协议或者串口与SCADA数据采集服务器或RTU连接。操作员可以根据流量的数据信息更好地掌握燃气的供应和分配,优化调度和减少供销差。

2)SCADA系统与办公管理系统结合

办公管理系统是建立在企业应用平台的顶层,一般是由若干个系统组成,例如管理信息系统MIS、企业资源规划系统ERP、客户信息系统CIS等。这个系统是独立于生产管理系统。但是近年来,为了方便管理和提高管理效率,需要使用SCADA系统的原始数据,越来越多的办公管理系统需要与SCADA系统结合应用。

（1)与ERP系统结合

企业资源规划系统（ERP)是一个集成了软件模块和统一的数据库,可以有效计划、管理和控制所有企业核心办公过程的综合系统。许多部门需要尽可能地使用自身部门感兴趣的SCADA系统的数据,例如计划、设计和管网分析部门。利用一个集成的系统,可以使综合的维护和维修成本大幅下降,也加强了各部门间的联系沟通。更进一步来讲,共享数据可以保持各系统间数据的准确性和完整性。同时,这些数据被存入企业数据库,使领导和决策层在紧急情况下可以快速准确的作出判断和决定。

（2)与客户信息系统结合

CIS是客户信息系统的缩写,这个系统是负责管理客户信息,包括用户类型、燃气消耗、燃气设备信息等。CIS与SCADA系统结合并使用实时数据,特别是流量数据可以实时并连续掌握用户的使用情况。根据这些生产数据,客户信息系统可以记录这些数据用于分析,对于未来新客户的发展和管网供气分配提供有效的帮助。

SCADA系统是燃气传输和输配的一个安全、可靠、有效的工具。在城镇燃气系统中发挥了越来越重要的作用。随着技术的发展,SCADA系统软件供应商将常用的生产系统功能模块与主SCADA模块集成开发,用户可以根据自己的行业特点和用途选择相应的模块。统一开发的优点是兼容性好,易于维护和升级扩展。用户只需要根据自己的需求进行简单的组态就可以实现功能。尽可能使用通用标准接口与SCADA系统连接,避免单独开发接口程序实现不同系统之间的集成,这样可以最大程度保证系统的稳定性。SCADA系统应用的范围将越来越广,与其他系统集成的紧密程度将越来越高,在燃气生产中占据核心的地位。

12.1.3　SCADA系统的安全

随着国家大型天然气工程项目的相继启动,天然气供应已延伸至各重要城镇、乡村。在使用天然气带来的高经济效益的同时,天然气安全管理也受到广泛关注,因此监测管网运行的可靠和安全是十分必要的。无论长输管线还是城市管网,为了确保管网运行的安全可靠,都必须建设一个以SCADA系统为核心的调度中心。因此,SCADA系统肩负着监控管网安全运行的使命,其作用可归纳为以下两个方面。

1)确保燃气管网安全可靠运行

天然气供应能带给燃气供应者和使用者不同利益,前者可赚取利润,后者可为家居生活带来便利,但两者都有一个共同的要求：燃气供应不能中断、要可靠、要安全。这是一个最基本的要求,如何实现满足这个要求,燃气供应者如何能以千里眼透视几百千米以外长输管线的安全、如何能俯瞰如蜘蛛网的城市管网是否安全运行、如何确保向使用者安全提供充足的燃气,SCADA系统是燃气供应者实现管网安全可靠运行的工具。

SCADA系统通过科学的规划,在管网重要的位置上安装监测设备,对管网压力、流量、温度、阀门状态等工况进行实时监测,确保所有管网工况在预设范围下正常运行。如遇有超出预设范围或紧急情况,SCADA系统可实时预警、报警,根据不同的报警采取适当的措施,调派工程人员到现场处理事故；更可以利用SCADA系统遥控功能,遥调或遥控相关设施,以阻止危险情况恶化、蔓延,确保管网正常运行、可靠供气。

2)燃气供求管理、危机处理、管网规划分析和扩展

SCADA系统在城镇燃气输配中应用的另一个重要功能,是对所采集的数据进行系统的存储分析,根据监测数据进行管网负荷预测,实现燃气供求平衡管理和调度。利用管网仿真模型,可发现燃气泄漏事故,在上游供气中断情况下可计算剩余气量及维持供应的时间,以及受影响用户的数量及程度,启动相应的应急预案。除此以外,还可为管网工程建设提供参考依据,包括管网新建、改造等工程。所以,SCADA系统功能不限于数据采集与监测控制,结合用户和市场需求做出相应的设计和开发,在燃气应用和管理上可以无限延伸、扩展。

12.2　PDA在城镇燃气管理中的应用

12.2.1　关于PDA

1)PDA简介

PDA是Personal Digital Assistant（个人数字助理)的简称,是集电子记事本、便携式电脑和移动通信装置为一体的电子产品,即将个人平常所需的资料数字化,能被广泛传输与利用。狭义的PDA是指电子记事本,其功能较为单一,主要是管理个人信息,如通信录、记事和备忘、日程安排、便笺、计算器、录音和辞典等功能。广义的PDA主要指掌上电脑,当然也包括其他具有类似功能的小型数字化设备。

目前,PDA可分为电子词典、掌上电脑、手持电脑设备和个人通信助理机四大类。而后两者由于技术和市场的发展,已经慢慢融合在一起了。

随着人类科技水平的不断发展,诸如射频识别技术（RFID)、通信互联技术（Wi-Fi, GPRS,3G)、全球卫星定位技术（GPS)以及存储技术等方面突飞猛进的发展,特别是硬件产品集成化程度的提高,使得PDA或其他个人手持数字终端设备的能力发生日新月异的变化。

PDA相对于传统电脑,其优点是轻便、小巧、可移动性强,同时又不失功能的强大；但缺点是屏幕过小,且电池续航能力有限（其实,近期大容量电池的出现,对延长PDA连续工作时间有了一定改善)。PDA通常采用触控笔作为输入设备,而存储卡作为外部存储介质；在无线传输方面,大多数PDA具有红外（IrDA)和蓝牙（Blue Tooth)接口,以保证无线传输的便利性；许多PDA还能够具备RFID射频识别功能、Wi-Fi连接以及GPS全球卫星定位系统。

其便携性介于个人电脑和PDA之间的个人电脑产品有笔记本电脑,超级移动电脑（UMPC)及平板电脑（PAD)。其实从处于当前的功能来看,PDA与智能手机（Smart Phone)、与平板电脑,由于产品功能相互渗透,边界已经比较模糊,相互之间的差别变得很小了。

目前PDA的操作系统平台分别有苹果的Mac OS、Palm OS、微软WindowsMobile（前身为Windows CE)、Symbian OS和Andriod OS。

与标准台式电脑和笔记本电脑一样,PDA的各种功能也是靠微处理器来完成的。微处理器就像PDA的大脑,能根据程序指令协调PDA的各种功能。与台式电脑和笔记本相比,PDA使用的处理器体积更小、价格更便宜,虽然速度较慢,但对于在PDA上执行的任务来说已足够了,见图12.6。

PDA没有硬盘,其基础程序如操作系统等都储存在只读存储器（ROM)上,关机后仍能保持完好无损；后来存入的个人数据和程序则存放在随机存取存储器（RAM)中,而RAM中的信息只在开机时保持。PDA的设计能安全保存RAM中的数据,其原因是即使在关机后PDA还能从电池继续使用少量电能。

功能较弱的PDA,其RAM也往往较小。不过很多应用程序需要较多内存,因此大多数的机器的内存也较多。同时,设备通常需要更多资源,具有更多RAM。为了提供附加内存,许多PDA支持可拆卸闪存媒体扩展卡,便于存储大文件或多媒体内容,如数码照片等。有些PDA使用闪存代替RAM。闪存为非易失存储器,能很好地保存数据和应用程序,即使电池耗尽也不受影响。

图12.6　PDA的主要组成部件

图12.7　PDA示意图

2)PDA的功能

如今,大部分的PDA都带有某些无线和多媒体功能,见图12.7。比较常见（但并不一定是所有的都具有)的功能包括：

①短距离的无线连接使用红外（IrDA)或蓝牙（Blue Tooth)技术。大多数PDA具有红外功能,使用它需要视线上无阻碍,通常用于与具有IrDA端口的笔记本电脑同步。蓝牙可以以无线方式连接其他蓝牙设备,如耳机和打印机等。蓝牙所采用的是射频技术,不需要视线上无阻碍。

②通过Wi-Fi（无线网络连接)和无线接入点实现互联网和公司网络连接。

③支持无线广域网（Wide Area Networks,WAN)；支持为智能手机提供互联网连接的蜂窝数据网。

④具有内存卡插槽,可容纳闪存介质,如CompactFlash、MultiMediaCard和Secure Digital卡（介质卡用作存放文件和应用程序的附加存储器)。

⑤支持MP3音频,带有麦克风、扬声器插孔及耳机插孔。

⑥额外特性：高端PDA具有多媒体、安全以及扩展等一些低价设备所不具备的功能,包括：

·通过SDIO（Secure Digital Input/Output)卡槽,可以插接各种SDIO卡类外设,如蓝牙卡、Wi-Fi卡或GPS（全球定位系统)卡；

·内置数码相机用于拍摄数码相片和短视频（质量可能比不上专门的相机)；

·内置安全功能,如生物指纹阅读器；

·内置GPS功能；

·射频识别功能。

3)PDA的行业应用

PDA的行业应用,即将PDA技术与行业应用有机结合起来,为行业用户提供方便、高效的业务移动处理模式。例如,用PDA来实现遥控器的集成；航海专业人员可利用PDA,在航海中进行航海专业计算（如星历计算、天体高度方位计算、潮汐计算,还可显示电子海图等)；在餐饮行业中可以让客户实现无纸化快速点餐；在仓库物流行业中,可随时随地实现产品的出入库管理。

由此可见,在了解不同领域的用户需求后,对PDA进行进一步开发和升级,其自身优势和强大的软件支持,可以有的放矢地在功能上有选择性地无限扩展。PDA的行业应用,不仅使其得到不断完善和成熟,也使各领域中的工作由传统型向智能型转化,为各行业的发展注入新的血液。

12.2.2　PDA在城镇燃气管理中的应用

燃气作为现代城市必不可少的能源,随着城镇规模的不断扩张,已成为经济发展的重要公用基础设施之一,它直接关系到百姓的日常生活和企业的经济效益。为确保安全平稳供气,使燃气管网及其附属设施在燃气的输送配气中发挥其特定的作用,需要持续加强对燃气管网的总体控制和过程监控,以充分满足燃气用户不同需求为基础,必须加强对管线及其附属设施运行巡检的管理、加强燃气生产作业及应急抢险的管理、加强燃气客户服务的管理。

由于城镇燃气管网是依据城市整体规划布局进行设计施工的,故城镇燃气管网大多是环状及枝状管线,这使管线及其附属设施分布范围较广,几乎遍及城市的各个区域,同时基于燃气易燃易爆的特性,具有一定危害性,因此为了提高安全供气能力,这就要求燃气管理单位在完善管理流程、加强标准化管理的前提下,从实际情况出发,有重点、有步骤地利用现代化科技手段辅助强化过程管控,实现过程数据完整采集,强调数据综合分析,为全面提高城镇燃气管理能力提供支持。

当前我们正处于信息科技不断更新的时代,采用先进的、有效的设备和技术,辅助加强城镇燃气管理就变得极为重要。PDA作为一种近十年发展起来的手持移动数字终端设备,其本身功能逐步得到加强和完善,并且随着系统开放性的提升与硬件集成度的提高,可实现与GPS模块、SIM卡、RFID阅读器等设备的集成应用,实现原本在台式电脑上才能完成的基于第三方应用软件的开发,使PDA成为实现集无线通信、无线互联、卫星定位、射频识别等功能于一体的多功能个人移动数字终端设备,在各行业中发挥着巨大的作用。

PDA在城镇燃气管理中的应用,其中也会涉及其他相关技术,这是因为当今的技术应用没有孤立的,都是在相互融合、相互关联、相互集成、相互畅通的环境中发挥着效能。

1)PDA在管线及其附属设施运行巡检管理中的应用

燃气管线及其附属设施（包括调压站、调压箱、闸井、凝水器、阴极保护桩等)是城市燃气输送过程中的重要组成部分。设备设施的正常运行,使燃气企业向所有燃气用户提供可靠的燃气供应服务得到保证,并在发生应急情况下具备较强的供气保障手段和能力。而要保证设备设施的正常运行,及时掌握设备设施的运行数据和运行状态是基础。目前燃气行业主要通过专业人员的日常巡检巡视和SCADA（燃气管网数据采集系统)相结合的方式,对管网及其附属设施实现日常管理和维护。

管线及其附属设施的日常巡检工作主要为：对不同类型的管网或附属设施制订相应的日常巡视保养周期以及巡检保养的具体工作内容,即巡检计划。管网及附属设施日常巡视保养人员应根据巡检计划在规定的巡视周期内完成巡视保养工作,在现场记录管线及附属设施的状态和运行数据。管理者收集现场采集的管线及设施的运行状态和运行数据,安排对管线和设施的维护保养,并对设施状态的变更在台账中予以更新。并通过以上数据的积累和数据挖掘为管线和设施的更新,选型作辅助决策。

（1)当前巡检工作中存在的三个主要问题

①无法客观、方便地掌握巡检人员巡检的到位情况,因而无法有效地保证巡检工作人员按计划要求、按时间周期对所有的管线或附属设施开展巡视,从而使巡检工作的质量得不到保证、管线状态和设施运行数据的真实性得不到保证。

②管线和附属设施的运行状况、运行参数无法方便、可靠地记录存档（目前很多单位还在以纸质记录的方式记录巡检信息,纸质记录保存不便,如录入电脑存档,又存在数据丢失和误差的问题,并耗工费时)。

③管线和附属设施的运行状况、运行参数等历史数据无法有效地利用,使得后期不便查询,对设备的缺陷分析、设备选型、辅助决策无从实施。

（2)辅助完成燃气管线及附属设施的运行巡检工作

①运行巡检计划管理：按照燃气管网及附属设施的建设年代、压力级制等条件,制订运行巡检计划,根据运行人员的不同管辖范围,将计划按工作日及人员进行分解,并将分解计划利用无线或有线数据传输技术下载到运行人员的PDA,使运行巡检人员对每日具体工作有较详细了解,从而避免因为任务不清而导致的计划完成不全面的问题。

②运行到位情况查询：利用PDA的GPS功能,按照提前设置的时间间隔,可随时采集运行巡检人员的经纬坐标,坐标可即时或结束运行后回传至管理系统,系统以坐标采集的时间为次序,将坐标点依次连接成线,此线即为运行人员的运行轨迹,再通过运行轨迹与管网地图的叠加比较,即可实现运行到位情况的查询。

③设备设施台账及状态查询与更新：系统中保存的设备设施台账可按照管辖范围下载到运行巡检人员的PDA,为运行巡检人员随时提供设备设施具体数据查询,同时运行巡检人员可即时采集巡检过程中设备设施的状态以及维检修记录,实现设备设施全生命周期的历史记录与查询,将运行巡检记录及时回传管理系统,完成系统数据更新与补充完善。

④管网地图的查询与定位：利用GIS技术,可在PDA上实现管网地图的查询与定位,方便运行巡检人员对管线线位的随时掌握,从而加强管线运行到位率的提高。

⑤异常情况与突发事件的及时上报：在运行巡检过程中发现的异常现象与突发事件,可通过PDA端的管网地图确定发生异常与事件的管线位置或区域,利用GPRS技术及时将采集到的现场记录与图片上传至管理系统,并由管理人员根据现场发回的数据制订急抢修方案,及时派遣相关人员到场进行处理。

⑥运行巡检报表管理：运行巡检人员将现场采集数据上传至管理系统,结束正常运行巡检工作后,返回单位按照具体要求由系统自动打印输出运行巡检日志及记录报表,见图12.8。

2)PDA在燃气生产作业及应急抢险管理中的应用

在城镇燃气管理中,生产作业及应急抢险管理是比较典型的两部分工作内容,关系到要求燃气与城市发展建设保持同步,不断满足居民、公服与企业用户对燃气的需要；关系到当燃气正常供应中发生突发事件时,如何紧急应对采取正确措施,减少或降低可能出现的次生危害。

图12.8　PDA辅助管网运行巡检工作模式示意图

（1)应用于生产作业及应急抢险管理主要工作：

①燃气行业的生产作业主要是指在燃气管道和设备通有可燃气体的情况下进行的有计划的作业,基本包括：带气接切管线,降压、通气、停气,更换设备等。

生产作业包括动火作业和不动火作业。动火作业指需要进行焊接、切割的带气作业,包括降压手工焊接和接切线作业、机械作业和塑料管作业（机械作业又分为开孔作业和封堵作业)；不动火作业包括降压作业、停通气作业、加拆盲板作业、更换设备（如阀门、调长器)作业等。生产作业可根据危险程度和可能造成的风险高低对作业进行分级。生产作业实施前必须编制作业方案,并通过相应的审批手续,在实施过程中必须按照批准后的作业方案进行。因此,加强生产作业的过程管理是安全顺利实施作业的根本保证。

②应急管理就是为了预防、控制及消除紧急状态,减少其对人员伤害、财产损失和环境破坏的程度而进行的计划、组织、指挥、协调和控制的活动,它是一个动态过程,包括预防、准备、相应和恢复四个阶段。

PDA作为手持移动数字终端设备,其方便灵活的使用方式满足了户外工作对信息化设备的要求,针对不同工作而生产的不同类型的PDA满足了多种极端工作环境,如防水型、防腐蚀型、防爆型等。在燃气行业中,结合不同的工作任务可有选择性地选择相应类型的PDA设备,以确保工作任务安全地顺利实施。

（2)在燃气的生产作业与应急抢险管理中的主要应用

①现场过程数据采集与记录：利用PDA完成现场过程数据的采集与记录,包括文字记录与图片记录。通过PDA端预置的管理程序,可对于不同类型的生产作业进行详细的记录,特别是关键环节,如作业准备确认、开始时间、降压时间、燃气浓度值、开孔时间、结束时间、防腐完成情况等。

②作业方案与应急预案的现场查询：将作业方案下载到PDA,作为现场过程辅助管理的参考依据,并且利用作业方案可对PDA端过程管理程序中表单、关键点等内容的组织和预置起到指导和帮助作用。应急抢险过程管理中,可通过PDA将应急预案快速调出,结合所提供的管网数据与受影响范围,现场制订应急抢险方案。

③便于现场数据及时回传,有利总体协调与指挥：针对范围广、跨区域的生产作业或应急抢险现场,可能需要多个作业面同时配合完成相关工作,这就要求各个作业面的有序协同进行。各作业面利用PDA可将单点完成情况及时采集和反馈,现场指挥部即可根据反馈数据对各作业面的进度作出总体了解与把握,从而对整体进展作出正确判断、下达正确指令,确保各环节的紧密协调、过程控制的统一有序。

④管网相关数据与历史记录的现场支持：利用PDA可以将所有相关业务系统支持的数据集中调入,如SCADA工况数据、管网地图、管线及设备设施情况和状态、维检修历史记录、应急抢修记录、受影响用户明细及统计等,为生产作业或应急抢修提供参考数据。

⑤自动生成全过程记录：作业或抢修任务完成后,由PDA采集并记录的全过程数据可由管理系统按照要求自动生成全程记录,包括时间节点、各项表单、现场照片与视频、检验检测结果等内容。

3)PDA在燃气用户服务管理中的应用

做好燃气用户服务管理工作是城镇燃气管理工作的重点。

（1)燃气用户服务管理的应用内容：

①居民用户的引入口截门前通气；户内工程通气（空方通气和入住楼通气)；抢修作业复气；数据统计（工程数量、空房或入住楼计划通（复)气户数、PDA上传户数、通气公共设施数量、已通气户数、未通气户数、违章户数等)。

②公服用户的引入口截门前通气；户内工程通气（锅炉房通气,食堂通气,公共设施通气)；抢修作业复气；数据统计（工程数量、操作间或锅炉房计划通（复)气户数、PDA上传户数、通气公共设施数量、已通气户数、未通气户数、违章户主等)。

③户内维报修服务与户内巡检。

④人工入户查表服务等。

（2)利用PDA为燃气用户服务管理提供辅助功能

①利用PDA加强户内安全操作控制规程,针对不同工作任务将户内操作流程固化在PDA端,操作人员必须按照PDA提示的标准过程进行操作,从而杜绝由于安全操作规程不到位带来后患的发生。

②应用PDA强化操作过程记录、维检修记录和巡检记录,详细记录违章情况及处理措施,要求操作时间记录精确到秒,严格记录严密度试验情况,要求PDA端有用户签字（可采用图片形式保存)以备法律诉讼提供证据。

③以入户服务为契机,利用PDA采集用户相关信息及表具、灶具等信息,补充完善燃气用户台账,为综合利用用户数据打下基础。

④利用PDA实现用户满意度评价。

⑤自动进行数据统计报表的编制汇总,依据数据采集形成的报表,对工作的各项内容状况进行分析。

12.2.3　应用实例

1)燃气管网PDA巡检系统

国内北方某城市燃气集团拥有管线一万余千米、用户四百万左右。面对管理如此庞大的燃气管网及其附属设施,为确保实现安全平稳供气、持续加强管网运行管理、实现对运行到位的有效监管、进一步提高管网运行效率、提升管网运行管理水平,该集团于2009年引入成熟的现代化信息技术为管网运行管理提供辅助工具,与开发商合作研制燃气管网PDA巡检系统（其拓扑关系图见12.9)。截至2011年底,已在集团所属六家分公司的部分单位投入一百余台PDA进行管网运行的辅助管理,并取得明显效果。

系统以PDA作为运行数据的采集终端,利用GPS辅助工具实现管网运行轨迹的采集；同时结合GIS,GPRS,PDA图像采集等功能,对运行过程中发现的异常事件、管线占压、违章施工等现象,通过现场取证、管线定位和数据上传等操作,将管网出现的问题随时报送上级主管部门予以及时处理解决,从时限性和准确性等方面,进一步强化了管网运行效率,见图12.10。

利用GPS工具所采集的运行轨迹数据,结合GIS中的管网数据,为运行管理人员提供了运行到位情况的参考依据,使运行管理人员对管网运行日常工作的完成情况做到全面、细致的掌握,为完善管网运行管理提供有效帮助。管网运行管理系统还具有运行计划管理、运行轨迹比较、运行到位数据统计、历史数据回查等功能。

图12.9　燃气管网PDA巡检系统拓扑图

图12.10　利用PDA进行调压箱设备巡检

（1)PDA端登录界面

·身份验证：要求用户输入用户名及密码。

·状态提示：电池电量及GPRS信号状态提示。

（2)自检界面

·自检提示：要求运行人员依项作好运行前准备,见图12.11。

（3)PDA端主界面

·九宫格界面：主界面采用九宫格布局,方便使用人员操作。

（4)管网运行界面（见图12.12)

·运行信息：提示当前管网运行状态。

图12.11　PDA进入界面

·功能选择：由此进入其他运行功能。

图12.12　PDA运行界面

（5)异常情况

·异常情况：实现异常情况的添加、查看、编辑、删除功能。

·信息上传：利用GPRS实现异常情况的无线上传。

·异常位置：在管网地图上记录异常发生的位置,并上传。

（6)管网地图（见图12.13)

·管网地图：PDA端可调用该管辖范围的管网地图。

·浏览功能：实现管网地图的平移、放大、缩小等功能。

·选择功能：实现管线选择并查询相关数据的功能。

·我的位置：以我的位置为中心的地图显示及位置标注

（7)通用文档

·文档查询：提供相关规范技术文件供运行时查看。

·浏览功能：可放大、缩小、全屏显示。

图12.13　PDA管网图示界面

2)智能巡检管理系统

南京某软件公司利用现代计算机技术、数字通讯技术和互联网技术研发的智能巡检管理系统,是集GIS数据采集、数据处理、数据同步、系统管理的高效解决方案。

其产品具备工作管理（计划查询、计划下发等)；隐患管理（隐患摄像、隐患上报、隐患查询等)；抢修任务（任务查询、自动巡航、抢修记录等)；系统设定（巡检参数、密码修改等)；信息公布（快讯公告、数据同步等)等功能（见图12.14、图12.15、图12.16、图12.17)。

图12.14　业务运作流程图

系统采用智能巡检设备PDA作为数据采集终端,该设备防水、防摔、防爆,并可长时间待机,同时配置专业的GIS信息采集软件和数据处理软件,保证实现高精度的数据采集,可开发的升级功能,可满足不同地下管线巡检的特殊要求。

图12.15　菜单界面

图12.16　发现隐患

图12.17　隐患列表

学习鉴定

1.填空题

（1)PDA是__________ 的简称,顾名思义即为__________；目前,PDA可分为电子词典、__________、__________、__________四大类。

（2)当前PDA操作系统大致有：“苹果”的 __________, Palm OS,微软的__________（前身为Windows CE)和 __________。

（3)PDA及其相关技术对燃气管线及附属设施的运行巡检工作,可辅助完成__________、__________、__________、__________、__________、__________。

2.问答题

（1)PDA的功能有哪些?

（2)PDA在城镇燃气管理中的应用大体包括哪3个方面?