北京燃气北斗系统的应用经验总结

文|马彬 张涛 马瑞莉 马骏 何少平 王新宇 陈骏

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 3. 北京市鼎新新技术有限责任公司

一、引言

作为全国最早应用国家北斗精准服务网的市政公用企业，北京市燃气集团有限责任公司（简称北京燃气）积极响应国家号召，从北斗的尝试应用到深入推广，北京燃气经过七年多的探索、研究和应用，开创了“北斗＋燃气”的应用模式，在管理、应用、研发中，积累了很多宝贵经验，希望能为燃气行业及全国智慧城市基础设施应用北斗精准位置服务提供经验参考，有助于市政企业根据业务需要开辟北斗设备研发方向，依靠北斗技术研发新产品，形成知识产权，快速提高企业创新性，提高企业竞争力。同时可带动一大批燃气设备、定位设备厂商创新性发展，走出当前瓶颈期，提升企业经济效益[1]。

二、北京燃气在北斗应用中的管理模式经验

北京燃气致力于提升企业信息化水平，依托北斗改进传统工作方式，形成自主可控、安全可靠的精细化管理模式，进而形成北斗标准化管理模式。

1.加强企业信息化系统建设

北京燃气之前的信息化系统是相互独立的，虽有接口但是像烟囱一样竖立着，彼此之间不联系，缺乏跨部门、跨业务的数据集成、融合和决策分析能力，不仅造成资源浪费，增加运营成本，而且不利于统一管理。

通过把北斗智能终端和燃气各类专业设备相集成，利用北斗位置信息数据与各业务环节数据相融合，打破数据孤岛，把烟囱式的信息化建设改成平台式信息化建设，通过感知化、互联化、智能化的方式将管网的物理属性、信息属性和业务属性连接起来，使各业务领域、各子系统之间的关系显化，实现跨部门、跨业务的数据集成和融合，以最大限度发挥信息资源的价值。北京燃气智慧运营平台的建设就是将各环节系统数据融合，打破数据孤岛的一个很好的例子。

2.依托北斗改进传统工作方式

北京燃气地下燃气管线长度达到2万多千米，绝大部分管线都位于地下，城市地下管线以及相关设施的基础信息及数据缺乏科学管理，各个管线权属单位之间管线信息不互通，不仅给管线规划设计带来了不便，在施工过程中更是容易造成误挖事故。应用北斗精准定位技术后，在开展管网运行状态可视化工作的基础之上，北京燃气采用信息、通信、管理等领域的先进技术，探索出一条管网智能调控、智能运行的管理新模式，实现了管网工况全景化监控；通过三维自动上图，将依赖工人经验绘图找管的原始工作方法转型，实现“人人都是活地图”的高效工作模式，效率提高10倍以上；通过北斗精确定位技术，结合燃气管线施工过程中工程计划、进度、风险监控及竣工验收的要求，实现对管线施工过程关键节点的厘米级管理。这些北斗精准服务的应用都改变了传统的工作方式，促进燃气管网更高效安全地运行。

3.自主可控的精细化安全管理

北京燃气充分运用“北斗＋燃气”，在北斗精准位置服务的基础上，将计算机、地理信息系统、互联网、物联网、大数据、VR/AR等先进信息化技术与燃气管网业务流程相融合，利用北斗精准定位终端和管网运行检测设备融合对接，实现采集管网建设及运行过程中，如施工管理、智能巡检、防腐检测、泄漏检测、应急开挖等产生的附有北斗精准时空信息的专业检测数据，对数据进行综合计算和挖掘分析，达到及时发现管网设备和管理流程中的安全隐患、预防管网安全事故发生的目的，形成自主可控的精细化安全管理模式。

4.北斗应用标准化管理

北京燃气率先将北斗写入主编的燃气行业标准中，积极推进北斗应用标准化的建设。北京燃气正在开展北斗应用相关的企业标准、技术规范的修订及制定工作，进一步健全北斗在燃气生产运营各环节管理机制。完善燃气基础设施建设及安全健康监测、管网施工过程监管及服务、管网运行监测、安全应急等领域相关管理办法，支持北斗系统应用。

三、北京燃气在北斗应用中的应用模式经验

为降低企业运营成本，加快实现企业数字化转型，发挥大型国企优势，引领行业北斗应用，北京燃气实现将北斗从“天上好用”引入到市政行业，形成“地上用好”的行业示范应用模式。

1.建立“三网融合”管网风险应用管控体系

北京燃气创造性地提出将北斗精准服务网、面向地下复杂市政管网的立体化监测网与市政管网这三张“网”相结合，建立起“三网融合，天地一体化”的管网风险应用管控体系，形成一套可复制、推广、落地的“北燃经验”，为北斗系统在市政行业的应用奠定基础[2]。

2.多途径、全空间、全产业链的完整闭环式北斗应用

北京燃气开创了“北斗+燃气”的深度互联应用模式，打造出北斗在燃气行业多途径、全空间、全产业链的完整闭环式应用体系。

从多种途径实现应用北斗精准服务。通过研发具有自主知识产权的基于北斗的燃气专用设备设施、率先将北斗应用写入主编的燃气行业标准、应用北斗精准定位对管网建设数据进行有效采集、开展平台式信息化建设等多途径北斗应用，实现从北斗精准服务网民用化的成功跨越，确保了管网数据的安全。

从全空间多维度应用北斗精准服务。北京燃气构筑了“空天地一体化”应用北斗模式，天空中有北斗卫星系统支持；地面布设北斗基站，采集管线检测、运维等数据；地下收集管线内监测数据。结合北斗精准时空信息，实现管道的全空间防护，见图1。

图1 北京燃气“空天地一体化”北斗应用模式

从全产业链应用北斗精准服务。建设覆盖北京地区的北斗CORS基站，形成厘米级高精度北斗服务网，在燃气生产运营各环节应用北斗应用技术，全业务链深度融合应用北斗精准服务，实现燃气运营的本质安全。

3.应用北斗实现高精准运营

在燃气管网日常运行管理工作中，如巡检、泄漏检测[3]、防腐层检测等业务，传统的工作方式由于定位精度低导致无法判定现场施工及占压是否对管线安全造成影响；发现管网异常情况后无法快速精准定位异常点的位置，导致开挖修复耗时耗力；粗放式的管线运营完全依靠人工，巡检效率低，定位精度靠经验，偏差大。北京燃气通过集成改造北斗高精度定位设备和管网运行管理设备，利用软件平台将北斗高精度位置数据与地下管网作业数据准确匹配、深入融合，为管网运营管理的数字化和智能化建立坚实的支撑基础，并在此基础上研发面向具体业务场景的应用解决方案，实现了粗放式管理到精准运营的转变。

4.借助北斗实现高效应急调度

通过将北斗与调度应急管理深度结合，在应急抢险车上加装北斗定位终端，实现实时掌握车辆位置信息与轨迹，为应急抢险工作提高了效率，减少了应急反应时间，从而降低了事故风险和后果[4]。在应急处置过程中，利用基于北斗的移动应急指挥终端与手持终端，快速形成现场应急指挥中心，便于根据现场实际情况快速做出指挥及调度决断，并实现与后台指挥中心信息互通。在应急救援结束和事故关闭后，统合北斗应急终端现场采集数据、作业报告数据、轨迹数据以及后期调查数据，实现财产损失、人员伤亡、资源消耗、环境污染的数据录入。为各级应急救援单位以及政府管理部门对应急事件的分析、总结与评估提供技术支持，为应急资源配置、应急处置措施、应急路线规划等方面的改进提供经验依据。

5.北斗与智慧燃气融合应用

2014年，北京燃气在亦庄地区建立了国内首个智能燃气管网试点小区。在管网运行状态可视化的基础之上，实现了管网工况全景化监控。在智能管网建设取得显著成效的基础上，北京燃气自2015年起，开始了智慧燃气的探索与研究。在智能管网的基础上，向上游延伸，融入气源管理；向终端应用延伸，融入智能计量、智能服务、互联网+服务等。北斗与智慧燃气的结合，将全面提高燃气行业的安全能力和效益水平，促进行业管理进入精细化和智能化时代，推动整个行业的产业升级和模式创新。

四、北京燃气在北斗应用中的技术研发经验

打造具有自主知识产权的核心技术产品，加速科技成果向现实生产力转化，是加快北斗系统在市政领域产业化应用的关键环节。结合北斗技术对业务进行改造和二次研发，打破了国外技术及设备的双重垄断，同时对管网运行状态、环境等综合数据实现高效采集。

北京燃气积极与高校及市政企业合作，搭建产学研一体化平台，通过产学研结合，形成一批基于北斗的具有自主知识产权的科研产品。打造基于北斗的燃气监/检测专用设备。研发北斗+VR/AR管网巡检设备。研发基于北斗与物联网技术的市政一体化芯片模组。

与卫星导航领域的相关企事业单位、高校密切合作，开展创新性科研课题的研究，依托企业的科研能力、高校的理论研究能力共同为北斗在燃气行业的应用助力，实现资源共享、合作双赢的局面。充分利用北京地区专家资源雄厚的独特优势，建立了北斗项目专家库，引进北斗、智慧城市相关行业专家团队开展企业发展战略咨询和技术指导。

五、结束语

北京燃气作为全国最早应用国家北斗精准服务网的市政公用企业，将在政府部门的指导下，结合区位优势，承担社会责任，积极探索北斗系统在行业的深度融合及应用，将科技成果转化为生产力，使市政行业从劳动密集的粗放型行业改造为信息化、智能化、标准化的精准型行业；大力推动北斗民用化发展进程，推进北斗在行业领域更大范围、更高层次、更深程度上的创新应用，实现位置精准、时间精确、安全高效、自主可控、互联互通的智慧城市生态建设。

北京燃气为燃气行业及全国智慧城市基础设施应用北斗精准位置服务提供了参考示范。完善的科技创新体系，不断创新的科技水平，大量的科技投入，使得北京燃气科技工作硕果累累，为跨越发展奠定了基础，推动北斗系统在燃气行业的创新应用，引领燃气行业转型升级，并逐步向全国燃气及市政领域推广。