浅谈GPS在特种设备上的应用

易伟琪，张 恒，黄小波

（四川省特种设备检验研究院，四川 成都 610000）

GPS受到全球的用户的青睐，并已经广泛地应用于各行各业，不仅可以完成授时和测距工作，还能够为用户提供导航和定位等服务。GPS最开始是由美国研发用于军事领域的，如搜集情报、精准定位等。随着经济的发展和科技的不断进步，如今的GPS已经广泛地被用于民用各个领域，并取得了瞩目的成就，如在车辆、飞机和船舶等方面的应用。目前在车辆中应用GPS技术比较完善，且比较普遍。因此，可以将GPS应用于检验设备中，实时监控设备的移动轨迹、出入库状态，在设备运输超过限定范围时报警，从而大大提升其安全性和可控性。另外，还能够收集设备移动轨迹形成大数据轨迹图，分析使用最多的场景和地点，同时也可促进GPS不断地优化升级，进而为人类做出更大的贡献[1]。

1 特种设备概述

特种设备主要指的是威胁到人们生命财产安全且危险系数比较大的设备。比如，锅炉、压力容器或者管道、电梯设备、起重设备、载客索道、大型游乐场专用的机动车及其中的大型游乐设备等。特种设备主要分为承压类特种设备和机电类特种设备。

（1）承压类特种设备。①锅炉。锅炉是指将所装介质通过各种燃料、电能或者其他能源所释放的能量被加热到指定的参数，并向外界以对外输出介质的方式提供热能的设备。如正常水位容积按照设备设计规定的要求不能小于30升，同时保证蒸汽压力不能小于0.1兆帕的承压式蒸汽锅炉。此外，还包括锅炉的出口水压不能小于0.1兆帕，额定功率不能小于0.1兆瓦的承压式热水锅炉；额定功率不小于0.1兆瓦的有机热载体锅炉。②压力容器。承载一定压力的装有气体或液体的密封设备。压力容器设计规定要求气体、液化气和最高温度不小于标准沸点的液体压力不能小于0.1兆帕，且容积不能小于30升，内部直径（除圆形以外的截面指的是界面内部边界之间的最大几何尺寸）不小于150毫米的固定式或者移动式的容器；盛装公称工作的压力不小于0.2兆帕，且压力和容积相乘所得数值不小于1.0兆帕升的气体、液化气或者标准沸点高于60摄氏度的气瓶、氧舱等。③压力管道。通过一定的压力用于传送特定气体或者液体的管道，其规范要求最高工作压力不小于0.1兆帕，输送介质包括气体、液化气、蒸汽，或者可燃、有腐蚀性等最高工作温度不低于标准沸点的液体，其公称直径不小于50毫米的管道。不包括公称直径小于150毫米，工作最高压力小于1.6兆帕的无毒、非可燃、无腐蚀的气体管道及其设备本体的管道。

（2）机电类特种设备。①电梯。主要指的是利用动力驱动箱体或者固定路线运行的梯级沿着刚性的导轨运动，以用来升降或者平行输送人员、物品的机电设备。主要包括载人电梯、载货电梯、扶手电梯、自动人行道等多种电梯，不包括非公共场所只为单一家庭提供服务的电梯设备。②起重设备。主要是指使重物可以垂直升降或者垂直升降并发生水平位移的机电设备，其设计要求规定，额定起重量不小于0.5吨的升降机电设备；额定起重量不小于3吨的机电设备，或者额定起重力矩不小于4040 t·m的塔式起重设备，再或者是生产率不小于300 t/h的装卸设备，且起重高度不小于2米的起重设备；层数不小于2层的机械式停车设备等[2]。

2 GPS应用在特种设备上的优势作用

2.1 保护作用

对于应用油田中的特种设备而言，其所涉及的物品主要是天然气或者石油等高危性的化学品，此类高危性化学品的保存场景具有特别严格的标准和规定，一旦出现某些物质超标，那很可能导致石油或者天然气等高危化学产品发生爆炸、燃烧甚至释放放射性物质等严重事故，从而危及设备和人们生命财产安全，同时也会造成环境污染的问题，在进行检验时需格外谨慎。将GPS加在检验设备上，使数据信息上传自调度控制平台，可实时掌握检验人员的位置，最大限度地提升应急反应速度。此外，GPS还能够记录检验设备在某地停留时间，通过时间来判断工作有无异常以及检验效率。GPS采用先进的现代化科学技术，将此技术应用于检验设备，可以大大提升检验的安全性[3]。

2.2 检验设备野外现场作业的跟踪、监控

很多特种设备用于野外，由于野外作业不确定因素太多，加之一般运行环境都比较偏远、恶劣，很容易出现意外，危及检验员的安全。利用GPS对检验设备野外现场作业进行实时地跟踪和监控，可以实时地了解检验设备在野外现场的移动轨迹，当出现异常情况，可以及时获得信息，并进行科学合理、及时有效地调整和控制，从而提高野外现场作业的安全性和高效性。此外，对于出现故障和意外的检验设备，还能够及时准确地采取有效处理方法，最大限度地提高了野外作业的效率。

2.3 检验设备运输的跟踪、监控

检验设备有许多体积比较大且质量也比较大，要确保设备能够完好无损地运输到指定作业区域，是运输行业比较头疼的一个问题。一方面运输路程较远且路面情况有好有坏很难确定，另一方面还要确保设备在规定的时间内抵达指定区域。因此，对检验设备的全方位跟踪和监控管理显得尤为重要。而GPS最为突出的优势之一就是定位和监控，将GPS应用于检验设备，可以利用电子地图随时随地观察和掌握设备运输过程中的位置信息、安全信息以及实际的状态，并且还可以随着设备的移动实时更新数据信息，更为高效的方式是可以在同一屏幕上显示对多台设备的监控和跟踪数据信息，或者可以采用多个屏幕对多个设备同时进行监控和跟踪，从而确保检验设备完好无损地被运输至指定区域。上述数据信息的应用正是借助了GPS和通信系统的数据信息采集功能。将GPS科学合理地应用于检验设备，可以满足在设备运输过程中对于质量和时效及其他的要求，以确保运输过程的安全性和高效性。与此同时，还可以根据GPS的提示选择更为经济的运输路线，尽可能地减少运输成本。因此，GPS在检验设备的运输过程中有着举足轻重的作用[4]。

3 GPS在检验设备上的具体应用

3.1 GPS监控系统在检验设备安全运行管理中的应用

第一，GPS监控系统可以实时监测检验设备的位置以及运输时长等数据信息，经过准确计算之后，经由卫星上传至检验设备无线终端或者监控平台。当检验设备终端收到此信息时，可以将其展现在电子地图之上，为相关技术人员提供数据信息支持；监控平台在接收到传输的数据信息之后，可以实现对于设备的监控和管理，从而最大限度地保证检验设备的安全。第二，可以根据既定的工作计划设定相应的区域报警，一旦设备移动超过规定区域之后，可以及时警报，同时将设备的数据信息呈现在监控平台的屏幕上。此外，监控平台还可以对检验设备运行轨迹的异常情况进行记录，以此提醒相关技术人员。第三，GPS能够实现对于检验设备运行轨迹历史的记录和查询，包括但不限于设备历史运行的轨迹、时间等数据信息，可以有效地控制部分技术人员对于设备运输数据弄虚作假的情况，从而最大有效地降低检验设备的运行成本。第四，检验设备在实际的运行过程当中不可避免地会出现各种各样的异常和故障，这时就需要利用到GPS的紧急救助功能。一旦设备运行出现故障，相关技术人员可以立即按下报警按钮，触发报警装置发送报警信息至监控控制中心，监控控制中心接收到此信号之后，可以当即确定出现故障和异常情况的设备的具体位置和实际情况，同时制定相应的符合实际要求的紧急处理措施，最大限度地保证设备及其操作人员的安全[5]。

3.2 在对检验设备状态参数评估过程中的应用

GPS不断地发展和优化，为检验设备状态参数评估提供了更多的思路和方向。对检验设备进行状态参数评估主要是为了提升设备运行的安全性和稳定性。对于检验设备进行的状态参数评估主要分为设备自身和外部两方面参数的评估，GPS可以对这两方面的参数进行科学、合理、有效的评估，且保证评估参数的有效性和精准性，从而强化对于检验设备的评价效果。

（1）利用GPS评估检验设备自身的状态参数。检验设备在正常的运行过程当中，其自身的各种参数和状态会随着运行时间的增长而出现变化，通过与实时动态载波相位差分技术的结合，能够实现对检验设备自身状态参数的评估，此举可以提高对检验设备运行性能的评价效果，实现检验设备动态的监测和分析。

（2）利用GPS对检验设备运行的外部环境进行状态参数评估。检验设备运行的外部环境也是影响设备安全性和稳定性的重要因素，利用GPS对检验设备运行的外部环境进行状态参数评估，能够更好地了解设备运行过程中所受外部环境影响程度，以便采取相应的预控措施，保证检验设备安全性和稳定性。

4 GPS发展趋势探讨

检验设备未来的发展趋势是广泛应用GPS，所以在未来的发展过程当中，需要不断地优化和升级GPS应用系统，切实地强化GPS在检验设备中的应用效率。第一，硬件。进一步强化对成本的控制程度，可以将GPS接收机与微惯导元件进行有机地结合，进一步提升GPS接收系统的工作效率。第二，算法。常用的一些算法，比如卡尔曼联合滤波导航算法、D-S证据理论算法、自适应神经网络算法等，都存在不同程度上的局限性，所以未来要应用更高效、更方便的信息融合算法，切实解决GPS在检验设备应用过程中存在的问题。此外，GPS对检验设备运行噪声的统计可以使用滤波模型的方式，未来的发展方向势必是自适应算法和误差补偿。GPS在检验设备中的应用除了上述之外，还要根据不同设备、不同用户、不同要求为其提供不同的个性化服务，对GPS其他的功能进一步研究和探讨。有机地结合GPS通信技术，可以有效地控制检验设备的运行状态，从而使GPS在检验设备中发挥出更大的作用。GPS不仅可以为检验设备提供宏观的控制服务，还能够更精准地检测检验设备在实际运行过程中的参数状态等数据信息，这也可以作为GPS在未来发展的微观问题。采用GPS解决此类问题，可以极大地提升检验设备的检测试验和动力学方面的控制效果。当前比较常用的双天线式GPS检测办法所评估获取的数据信息准确性不足，效率较低，很难充分满足检验设备对于实时性的要求。除此之外，还要继续改善和优化GPS的方便简捷化和参数测量的准确性，充分利用软测量等多种方式，对检验设备实际运行的变化量进行实时监测，从而最大限度地降低检验设备的运行成本，同时还能够加强GPS在检验设备上应用的灵活性。

5 结束语

总而言之，GPS具有比较高的灵活性，自动化程度比较高，精准度也相对较高。因此，在检验设备使用的特殊环境下，GPS可以充分发挥其自身的优势。通过对检验设备的实时监控、对检验设备的能耗进行精准计算，以及对检验设备运行状态异常或故障情况下的应急管控措施等，可以最大限度地保证设备和人员的安全问题，从而在检验设备运行过程当中更为规范化和标准化地实施成本控制，最大限度地减少不必要的费用支出，提高检验设备的运行效率，促使检验设备行业的科学化、合理化，以顺应时代和社会发展的要求，保证检验设备行业更安全、更稳定地长久发展。■参考文献

[1]那文军.浅议GPS系统在油田车辆管理中的应用与研究[J].管理学家，2020(12):124-137.

[2]孙炜.浅谈信息技术背景下的油田车辆管理[J].管理学家，2020(3):155-168.

[3]刘彭.油田特种车辆的安全管理措施研究[J].化工管理，2019(2):10-12.

[4]姜华.油田开采特种车辆安全管理实践[J].现代职业安全，2018(9):33-35.

[5]王宏宇，高潇，王春颜.基于GPS的电力企业车辆综合管理系统[J].电力信息与通信技术，2013(8):51-54.