GPS巡查管理系统在黑河输水渠道工程的应用

傅 柯，张胜民，李 东

(西安水务(集团)黑河输水渠道管理有限公司，陕西 西安 710065)

1 工程概况

黑河输水渠道工程自黑峪口蔺家湾汇流池起，向东沿秦岭北坡脚，通过秦岭中低浅山区、山前洪积扇、山前洪积平原、河谷阶地和黄土塬地带，沿线经过西安市周至县、鄠邑区、长安区、雁塔区等三区一县，全长107.731 km。其中：箱涵长度58.948 km，隧洞(16座)长度25.059 km，渡槽(20座)总长度1.231 km，倒虹(26座)长度22.493 km。除主渠道外，石砭峪水源、沣峪水源、田峪水源、石头河水源、甘峪水源改建、扩建、新建供水渠道合计长度72 km，溢流分流退水渠道5.175 km，输水渠道采用暗管形式铺设并且全部采用重力自流供水。自1990年第一个水源地——石砭峪水库供水以来，历时28年共向西安提供原水56亿m3(截止到2017年底)，渠系水源地由5个增加到11个，原水供应的水厂增加到5家。渠道输水能力已处于满负荷状态，日供水能力达到110～125万t。

综上所述，西安黑河输水渠道经过的地形地貌复杂，地质条件恶劣，建筑物、构筑物数量多，加上S107省道的开通，园区的建设，景点的设置，人流、物流激增；另外，由于地形条件的限制，约有6.5 km箱涵处于外漏状态，给渠道日常巡查管理工作带来了极大的困难。对于这样重要的工程，处于这样的环境下，如何加强渠道日常巡查管理，确保供水畅通，最终保障西安市社会经济的可持续发展，就显的尤为重要了。

2 渠道巡查工作现状及面临的问题

目前，黑河输水渠道日常巡查管理工作共有17名渠道巡查人员，每人平均巡查渠道长度为8 km，实行每日单巡；如遇汛期阶段，实行每日双巡。每日巡查完毕后，按照规定填写《渠道巡查记录本》；对发现的问题及隐患向上级部门进行汇报。但是在具体的巡查工作中面临以下几个问题：

1) 虽然制定了渠道巡查工作范围，但是现有的管理模式无法统计巡查人员是否每次巡查范围都实现了全覆盖，缺乏跟踪监督的手段[1]。

2) 现有巡查管理模式无法查看到巡查人员每日的具体巡查轨迹，无法判断是否存在漏巡、绕巡等情况。

3) 每日对渠道沿线重点部位(爬坡段、高边坡)及附属建筑物(外漏箱涵、渡槽、倒虹、隧洞等)的巡查情况，管理层无法及时获取。

4) 无法获取渠道巡查人员每日的巡查时长、巡查里程等数据，导致渠道巡查工作绩效考核无法有效开展。

5) 无法实时跟踪监督到渠道巡查人员每日的工作情况，对于重要的突发事件，不能及时掌握一线情况[7]。

在信息化技术、网络技术、空间信息技术、无线通信技术、多媒体技术等相关技术迅猛发展并且相互融合的前提下，黑河输水渠道管理部门希望通过引入GPS巡查管理系统，解决目前渠道巡查中存在的弊端，从而进一步加强对渠道巡查人员的管理及巡查任务的督促落实。

3 GPS巡查管理系统的功能及应用

3.1 GPS的定义

利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS[6]。

3.2 GPS巡查管理系统的框架

该系统由三部分构成，即：GPS定位终端，信息接收服务器终端，信息查询监督平台终端[2]。

图1 GPS巡查系统框架示意图

◆ GPS定位终端：GPS定位终端的主要功能是自动采集渠道巡查人员的巡查轨迹，实时显示位置信息，记录巡查速度、巡查时长、终端电量等信息；所有信息都是通过web service的形式发送到指定服务器终端，为后期查询功能提供数据支持。

◆ 信息接收服务器终端：信息接收服务器终端的主要功能是数据接收、处理、存储，将渠道巡查人员的巡查数据进行分析处理后存储到数据库中，便于信息查询监督终端进行信息调用，具体功能包括：

开启相应的服务，搜索是否有信息录入；将GPS定位终端发送过来的数据进行解析、判断信息数据的有效性、分类存储到对应的数据表格中；维护采集数据的完整，并且按照逻辑规则进行数据备份[4,5]。

图2 GPS定位终端设备图片

图3 信息接收服务器终端

◆ 信息查询监督平台终端：信息查询监督平台的主要功能是利用Arcgis service[3]技术进行渠道巡查轨迹管理，能够对巡查轨迹进行实时查看，并可查询历史记录。具体包括：地图对象查询浏览功能，渠道巡查人员巡查轨迹实时显示功能，巡查次数、巡查时长、路线长度、巡查时速等数据的统计功能，日统计、周分析、月报表功能。

图4 信息查询监督平台终端及查询功能展示

3.3 GPS巡查管理系统的应用

该系统在具体应用中将使用者分为两部分：管理站渠道巡查人员和渠道巡查管理部门。

3.3.1 管理站渠道巡查人员

1) GPS定位终端的应用

渠道巡查人员每日进行渠道巡查时，按照规定打开GPS定位终端设备，待蓝色指示灯常亮状态出现时，表明此时GPS信号接受正常，可以开始进行渠道巡查，巡查过程中按照具体巡查范围进行巡查，同步采集巡查轨迹的信息数据，发送至信息接收服务器终端；渠道巡查完毕后，关闭终端设备。

3.3.2 渠道巡查管理部门

1) 信息查询监督平台终端的应用

按照时间、巡查人员、所属管理站等条件对17名渠道巡查人员每日的巡查轨迹进行跟踪查询，查询结果通过WebGis地图进行展现，具体内容包括轨迹路径、轨迹回放、巡查时间、巡查里程、行进速度等数据信息。

2) 数据统计分析结果

通过表单化形式对每月巡查次数、实际巡查里程、巡查范围覆盖率、巡查时长进行统计分析，形成具体资料，为渠道巡查工作的考核提供数据参考。

图5 渠道巡查数据实时查询

图6 渠道巡查数据统计分析

4 结论

通过引入GPS渠道巡查管理系统，解决了渠道巡查工作中出现的一些弊端，加强了管理部门对渠道巡查人员的管理力度， 实现了日常渠道巡查实时督促，为渠道巡查率达到99%以上提供了有力的保障。但是该系统在日常使用中，还是出现了一些问题：1) GPS定位终端使用过程中偶尔出现信号接收不稳定，造成当天巡查轨迹数据不完整，导致无法判断渠道巡查人员是否完成巡查任务。2) 缺少实时信息上报功能，不能将巡查过程中出现的突发情况告知管理层，不能采集终端现场照片进行自动上传。3) 信息查询监督平台终端可供查询的内容较少，无法完全满足渠道巡查管理工作发展的需要。笔者相信，随着科学技术不断发展，面对上述问题，会有更多先进技术及方法有待我们去探索和实践。