北斗在城镇燃气行业应用的标准化探讨

文|马瑞莉 丁斌 李彦爽 王亮 张海梁 袁理想

1.北京市燃气集团研究院 2.北京市燃气集团有限责任公司

一、前言

北斗卫星导航系统是我国独立开发、自主运行的卫星导航系统，能够为全球用户提供高精度、高可靠的导航、定位、授时服务以及独有的短报文通信服务，是国家重要空间和信息化基础设施，是全社会、各行各业的高精度时空基准。经过几十年的发展，我国北斗卫星导航系统日趋完善，目前，我国正在推进以北斗系统为核心的综合PNT体系建设，争取到2035年，构建空天地海无缝覆盖、高精度安全可靠、万物互联万物智能的国家综合定位导航授时体系，显著提升时空信息服务能力，满足国民经济和国家安全需求，为全球用户及各行各业提供更为优质的服务[1]。

城镇燃气行业最早在2013年引入北斗卫星导航技术，在日常巡检、泄漏检测、防腐检测、施工配合等业务场景中都有广泛的应用，极大地提高了管网运行覆盖率和燃气泄漏主动发现率，能够在提高劳动效率的同时减少人工和维检修成本。但是北斗在燃气行业的标准化方面还存在一定短板，在终端设备使用、位置数据格式、传输方式等方面缺乏统一的标准，无法进一步指导北斗在城镇燃气行业应用的深度和广度。本文通过对北斗卫星导航系统和燃气行业相关标准的梳理和分析，针对北斗在燃气行业的应用标准化发展提出建议。

二、北斗卫星行业应用标准现状

我国北斗标准化工作随着国家北斗卫星导航工程建设和应用推广同时启动。根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》的要求，统筹发展，持续开展了标准化顶层设计、标准化组织建设、北斗国际标准及相关行业标准的推动工作,取得了不错的成果，有力地支持了北斗的应用推广和产业化发展。

1．北斗卫星导航标准体系

全国北斗卫星导航标准化技术委员会针对北斗系统在工程建设、运行维护、民用及行业应用推广等各个环节共建、共享、共用的标准需求，以突出北斗系统特点为指导思想，按照“系统科学、结构合理，技术先进、划分明确，开放兼容、国际接轨，完整协调、层次得当，相对稳定、逐步完善，面向应用、精简易行”的原则构建体系[2],于2015年完成并发布了首个建用结合、国内外衔接，覆盖国家标准、行业标准及专项标准等的国家卫星导航标准体系——《北斗卫星导航标准体系表》（1.0版）[3]，经中国卫星导航系统管理办公室批准，2015年11月2日在官方网站发布公告。标准体系表覆盖基础、工程、应用三个层面，涵盖北斗卫星导航系统的方案论证、工程建设、使用维护以及应用推广与产业化全寿命周期。同时也涵盖系统工程建设和应用产业化中的系统及分系统、单机和关键件等全部产品所需标准项目。体系表已成为我国卫星导航领域各层级标准制（修）定计划和规划编制的顶层指导依据，有力支撑了北斗卫星导航系统建设和应用产业化发展，显著提升了卫星导航在交通、航空、海事、通信、测绘、搜救等多个行业领域应用效能[2]。标准体系表包含171部标准，其结构如图1所示。

图1 中国北斗卫星导航标准体系结构图

在《北斗卫星导航标准体系》（1.0版）中，52部为收录标准，119部为需制定或在编标准。自《北斗卫星导航标准体系》（1.0版）发布后，我国北斗卫星导航相关标准的编制开始走向快车道，中国卫星导航系统管理办公室相继发布了多部北斗相关标准。2015年10月，发布《北斗卫星导航术语》等17部北斗专项标准；2017年5月，发布《北斗地基增强系统基准站建设技术规范》等9部专项标准；2018年7月，全国北斗卫星导航标准化技术委员会组织完成《北斗卫星导航系统测量型接收机通用规范》等19部国家标准（征求意见稿）并征求意见；2019年10月的第83届国际电工委员会（IEC）大会上，《海上导航与无线电通信设备及系统—全球导航卫星系统（GNSS）—第5部分：北斗卫星导航系统（BDS）接收设备性能要求、测试方法与要求的测试结果》（IEC 61108-5）顺利进入最终批准草案阶段，2020年3月正式发布；2019年11月25日，中国卫星导航系统管理办公室发布《北斗/全球卫星导航系统（GNSS）卫星高精度应用参数定义及描述》等16部北斗专项标准。北斗卫星导航标准体系不断得到完善，民用应用标准在标准体系中所占的比重较大，共163部，分为通用服务和接口（14部）、基础应用产品（32部）、位置服务（3部）、应用基础设施（55部）、行业应用（59部）这五个方面的标准。

标准体系中的行业应用标准主要收录了交通运输（包括航空、水路船舶海事、公路、铁路、邮政等行业）、能源（主要是电力行业）、测绘、国土、地震、气象、农林牧渔、航天等行业的应用标准。

2016年以来，全国北斗卫星导航标准化技术委员会组织开展北斗卫星导航领域国家标准申报工作，要求以《北斗卫星导航标准体系》（1.0版）为依据，满足我国北斗卫星导航系统建设、应用及产业发展对标准的需求，以基础标准、应用标准、外文标准等为立项重点。随着各类新标准的申报、编制及发布，北斗卫星导航标准体系不断完善扩充，相信未来的2.0版内容将会更丰富，为北斗卫星导航系统建设、应用和产业发展提供更有力的支撑。

2．北斗在相关行业的应用标准

随着北斗卫星导航系统在越来越多的行业发挥作用，近年来，在交通运输、公共安全、气象预报、农业生产、灾害监测、工程建设等领域也相继出台有关北斗技术的行业标准。据不完全调研统计，主要包括以下内容：

1）交通运输行业北斗应用相关的标准已经达到10余部，涵盖车载（船载）终端设备、车辆（船舶）监控管理平台、监管系统等应用型服务标准[4]。2019年3月，交通运输部又发布交通运输行业标准《港口高精度卫星导航定位系统应用技术要求》JT/T 1254-2019，规范高精度卫星导航定位系统在港口应用的技术要求。

2）住建部在2018年12月发布国家标准《北斗导航综合监测系统工程技术标准》征求意见稿，以规范北斗导航系统在监测系统中的应用。

3） 农业部在2019年4月开始实施行业标准《农业用北斗终端（含渔船用）》DG/T 157-2019，规范农业行业使用北斗定位终端的情况。

4）北京电信技术发展产业协会在2017年发布团体标准《基于北斗+窄带物联网的地质灾害监测应用技术规范》T/TDIA 0006-2017，将北斗技术应用到地质灾害监测系统中。

5）中国气象局在2018年发布行业标准《北斗卫星导航系统气象信息传输规范》QX/T 417-2018，规范了应用北斗卫星导航系统的短报文功能进行气象信息传输的机制。

6）公安部在2018年发布三部有关北斗卫星导航的行业标准，即《北斗/全球卫星导航系统公安应用 第2部分：终端定位技术要求简介》GA/T1481.2-2018、《北斗/全球卫星导航系统公安应用 第5部分：车载定位终端》GA/T 1481.5-2018和《北斗/全球卫星导航系统公安应用 第6部分：定位信息通信协议及数据格式》GA/T 1481.6-2018，规范北斗卫星导航系统在公安系统内的应用。

7）国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会在2019年8月分别发布《电力系统北斗卫星授时应用接口 第1部分：技术规范》GB/T 37911.1-2019、《电力系统北斗卫星授时应用接口 第2部分：检测规范》GB/T37911.2-2019，明确了电力系统对北斗卫星授时应用接口的技术要求和检测方法。

这些标准的制定及发布在推动相应行业北斗应用工作的规范、顺利开展方面发挥了明显的作用，同时引导公众思维、在一定程度上起到了宣传北斗的作用，成为产业发展中不可或缺的建设内容[4]。

三、北斗在城市燃气行业应用的标准化

1．北斗在城镇燃气行业的应用现状

我国城镇燃气管网总长度近80万千米。由于管网规模持续扩张，管道老化、腐蚀加剧，随之而来的安全隐患大增，加之燃气管网埋在地下的隐蔽性，极易遭到第三方施工破坏。据不完全统计，有一半以上的燃气管网事故是因为缺少精准位置信息而受到第三方破坏[5]。安全管理作为城市燃气企业日常重点工作之一，为提高自身市场竞争力，各地燃气企业逐渐走向信息化道路，构建更加高效的燃气安全管理体系。在当前“物联网＋”的背景下，城市燃气企业不断响应科技创新的国家政策，以先进的科技“武装”企业，精准的燃气管线位置信息已成为燃气行业发展的重中之重。加之北斗卫星导航系统逐步发展，北斗精准服务在行业中的应用成为其落地的一个重要环节。

2012年，作为国内最大的单体城市燃气运营企业，北京燃气率先把北斗应用到燃气管网的泄漏检测工作中，经过多年的探索研究，又将北斗拓展应用到全业务链。使用北斗精准定位终端，在采集业务数据的同时采集时空信息，显著提高了工作质量和效率。通过使用便捷的终端设备解决了城市燃气管网高风险点精准位置服务需求，在工程管理、智能巡检、防腐检测、泄漏检测、应急开挖、LNG运输槽车监控调度等各项生产业务中发挥了极大作用，充分提升了管网的安全管理水平，对我国燃气行业发展和技术进步具有重要的示范作用。

目前，中国燃气、港华燃气、华润燃气、新奥燃气四大燃气集团已经开始应用北斗，昆仑能源也已经开始试点。一些大型燃气公司已着手制定北斗应用规划及企业标准，在城市燃气行业有普及应用北斗技术的趋势[5]。

2．城镇燃气行业相关标准现状

城镇燃气行业属于市政行业，其标准体系由国家标准、行业标准、团体标准、企业标准组成，各有其适用范围。其中由政府主管部门主导制定的为国家标准和行业标准，其中又分为强制性标准和推荐性标准，主要侧重于保障基本要求；而由市场自主制定的标准分为团体标准和企业标准，其主要目的在于提高团体或者企业的竞争力，要求往往是高于国家标准或行业标准的。

燃气行业标准主要由住建部进行管理，分为工程建设标准和产品标准两大类。目前住建部管理的燃气专业产品标准体系尚未搭建，仅有工程建设标准体系。该工程建设标准体系包括综合标准、基础标准、通用标准和专用标准4层，标准数量共计33部，其中综合标准1部、基础标准8部、通用标准13部、专用标准11部。这些标准大部分是为满足燃气设施安全运行为出发点进行编制的。尽管近几年来随着智慧燃气建设的开展，以包括位置信息在内的信息化技术在城镇燃气行业不断取得进步，随之而来的就是带来了大量与燃气行业相关的信息化类的标准化需求。

2017年9月开始实施的行业标准《城镇燃气工程智能化技术规范》CJJ/T 268，由北京燃气主编，其中第3.0.8条要求“移动设备设施应具有实时定位功能，并宜采用北斗定位系统”[6],成为第一部写入北斗应用相关条款的城市燃气行业标准。截至目前，尚未有其他北斗应用相关标准发布，相比交通、电力、农业、渔业、公安等行业或领域，北斗在城镇燃气行业的应用标准化工作起步晚，且尚未引起足够的重视。

3．北斗在城镇燃气行业应用标准化方面存在的问题

尽管北斗在城镇燃气行业的部分业务场景应用十分成熟，国家在北斗标准化方面的建设也日趋完善，但城镇燃气行业北斗应用标准化方面还存在一些问题，主要表现在以下几个方面：

（1）国家北斗标准体系处于起步阶段，缺乏北斗应用在市政行业的标准

尽管国家在2015年发布了《北斗卫星导航标准体系表》（1.0版），但其中涵盖的行业应用并不包含市政行业，更没有与燃气行业相关的北斗标准，对于燃气行业的指导作用有限。

（2）涵盖范围不足，燃气行业标准体系中尚需补充北斗应用标准

燃气行业现有标准体系的内容是成熟的和经过实践检验的。北斗卫星导航技术尽管在燃气行业应用越来越普遍，而且能够大幅提高劳动效率，但作为新技术、新问题还需要经过时间检验，另外北斗卫星导航技术本身也在快速发展迭代，远没有达到发展成熟的阶段，所以燃气行业的北斗应用标准急需加强顶层研究、制定发展战略、明确重点方向，充分发挥标准化对北斗应用的技术支撑和技术引领作用。

（3）行业标准涉及技术标准较多，缺乏管理标准体系

目前城镇燃气行业对技术标准体系关注的比较多，对管理标准体系关注的比较少。实际上要推动北斗在城镇燃气行业应用的深度和广度，不仅需要配套相应的技术标准体系，也需要对一定管理标准进行规范。管理标准不同于技术标准，不是规定技术内容，而是规定生产作业中需要协调统一的管理事项。通俗来讲就是为什么要做、谁来做、何时做、做什么、在哪儿做、做到什么程度。这些问题都涉及管理机构的职责和人员职责。需要业务部门在燃气业务场景中应用北斗卫星导航技术的同时，能够摸索出既适合燃气行业现状又能发挥北斗应用特点的管理模式，形成标准化。

四、城镇燃气行业北斗应用标准化发展建议

虽然北斗卫星导航技术在城镇燃气行业的应用越来越广泛，但由于国家北斗卫星导航系统标准体系建设尚处于起步阶段，北斗应用在燃气行业的标准化建设还存在许多不足，需要广大燃气从业者加以补齐。同时我们也要看到，随着国家北斗卫星导航系统的日趋成熟，其在燃气行业的应用必将越来越深化，国家北斗卫星导航系统标准体系也必将日趋完善。北斗在燃气行业应用的标准化一方面可以为国家北斗卫星导航系统标准体系的建设贡献在燃气行业成熟的应用经验，另一方面还可以参考其他行业成熟应用经验来补充完善城镇燃气行业自身的北斗应用标准。

为了加快提升北斗应用的深度和广度，引领和规范燃气行业的北斗应用技术健康良性发展，切实推进城市燃气行业北斗应用产业协调可持续发展，建议如下：

（1）注重标准的实际应用，要将北斗与城镇燃气业务紧密结合

北斗卫星导航技术在燃气业务中的应用要体现实际需求，解决具体问题，不能为了用北斗而用北斗。标准制定也是如此，要梳理近几年来燃气行业应用北斗卫星导航技术的成功经验，找出与燃气业务紧密结合的应用场景，从中制定相应标准。

（2）开展标准化研究，分阶段逐步推进燃气行业北斗应用标准化，并尽快落实

标准编制工作不可能一蹴而就，需要依据北斗业务规划，按照“统筹规划、重点突出、开放协同、急用先立”的原则，建议明确北斗技术在燃气业务重点发展的应用场景和领域，并尽快制定相应的重点技术标准与之相适应，分阶段实施北斗相关标准的收录、修订和新编工作。

比如，首先在管网测绘、泄漏检测、腐蚀控制、燃气设施运行维护等现有相关标准中增加应用北斗的条款；新编燃气专用北斗设备终端标准，规范目前广泛使用的RTK、移动终端设备等；然后，增加北斗应用平台、北斗地基增强系统等标准，收录或新编北斗设备终端的检定标准，规范设备检定。未来，还可以纳入数据格式、采集方式、安全标准、芯片标准、接口标准、通讯协议、加密方式等统一北斗底层标准，实现物联网应用和智慧燃气建设需求。

（3）研究适用于燃气行业的北斗技术底层标准，构建燃气北斗生态圈

在总结现有北斗应用的基础上，以实现智能燃气管网为目标，研究具有燃气行业应用特点的自主可控的北斗技术底层标准，主要包括北斗芯片、通讯协议、数据格式、安全芯片等等。底层标准既要满足行业安全标准高、保密要求严的要求，还要发挥北斗技术高效率、高精准度、高便利性的特点。最终构建涵盖燃气企业、设备生产商、平台运营商、软件开发商在内的燃气北斗生态圈。

（4）以行业准入标准为契机，尝试建立北斗应用管理类标准

通过制定自主可控的北斗技术底层标准，逐步建立行业准入管理制度。要求各类北斗相关的供应商提供符合企业标准的产品，比如设备制造商生产的内嵌北斗芯片的燃气专用设备应用符合燃气标准的芯片标准及安全标准，软件开发商应该基于燃气的技术规范开发应用软件等等。建议以行业准入为契机，建立燃气行业北斗认证管理制度，包括设备认证和管理认证，并尝试建立适用北斗应用的管理标准。

业界普遍认为，智慧燃气是城市燃气行业发展的未来方向。北斗技术作为保障国家安全的重要战略性空间基础设施，是智慧燃气的重要技术支撑，引导其规模化、规范化应用具有重要意义。“燃气+北斗”不是位置坐标的简单应用，而是实现北斗所提供的时空信息与燃气业务数据的深度融合。依托5G、物联网、大数据、云平台、人工智能等新一代信息技术，最终实现燃气全业务的自感知、自判断、自决策、自管理等功能。