城市燃?xì)夤芫W(wǎng)探測(cè)及動(dòng)態(tài)信息管理系統(tǒng)
前 言
地下管網(wǎng)象一根根神經(jīng)脈絡(luò)貫穿整個(gè)城市，與城市經(jīng)濟(jì)和人民生活息息相關(guān)。因此，其管理倍受各級(jí)政府部門重視。然而，由于管網(wǎng)具有縱橫交錯(cuò)；結(jié)構(gòu)復(fù)雜；埋于地下具有不透明性；信息量及查詢量大；保存期長(zhǎng)；要求不間斷地運(yùn)行使用等特點(diǎn)，故僅靠圖紙、圖表等形式記錄保存管網(wǎng)資料，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的人工管理，已經(jīng)不能適應(yīng)規(guī)模日益擴(kuò)大、經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)日益加快的現(xiàn)代化城市發(fā)展的要求。用新的技術(shù)和方法管理地下管網(wǎng)信息代替落后的人工管理方式，已成為十分迫切的任務(wù)。
為查清已埋沒的燃?xì)夤芫W(wǎng)，建立《城市燃?xì)鈩?dòng)態(tài)管理信息系統(tǒng)》，以便于今后調(diào)度、維護(hù)、施工、搶險(xiǎn)等工作的順利進(jìn)行，需解決以下問題：
1．查清所有燃?xì)夤?jié)點(diǎn)坐標(biāo)、埋深、管頂高程、材質(zhì)、管徑、壁厚、防腐形式、燃?xì)夤?jié)點(diǎn)于路中心水平距離、竣工日期、施工單位等信息。(注：節(jié)點(diǎn)指燃?xì)夤艿郎掀瘘c(diǎn)出口點(diǎn)、止點(diǎn)、水平與垂直夾角小于160度的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)、閥門、凝液缸、三通、四通、主支管連接點(diǎn)、與其它專業(yè)管線的交又點(diǎn)、法蘭盲板、兩種材質(zhì)的交接點(diǎn)等。)
2．利用最新探測(cè)成果，結(jié)合竣工圖紙資料，按照用戶要求的格式，錄入各種資料，建立燃?xì)夤芫W(wǎng)現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)庫(kù)。
3．在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，針對(duì)用戶實(shí)際需要建立燃?xì)夤芫W(wǎng)動(dòng)態(tài)信息管理系統(tǒng)。
一、燃?xì)夤芫W(wǎng)的基本特征
燃?xì)夤芫W(wǎng)的基本特征是：小區(qū)中央氣站供應(yīng)管道液化氣，敷設(shè)中壓市政干管，通過庭院管與用戶連接。燃?xì)夤芫W(wǎng)一般都埋于地下1．5米以內(nèi)，個(gè)別地區(qū)埋沒較深。地下地質(zhì)情況大都是表層人工填土，主要由瀝青路面、水泥路面、碎石路基、黃褐色枯土組成。
埋于地下的市政管線，其類型可分為三種：
1．線性體：主要是電力電纜、通訊電線等；
2．金屬管材：主要是洪水管、鋼質(zhì)燃?xì)夤艿龋?br />3．非金屬管材：主要是污水管、雨水管、PVC燃?xì)夤艿取?br />
前二種其電性特征表現(xiàn)為良導(dǎo)圓柱體，它于周圍覆蓋層存在明顯的電性差異，且表現(xiàn)為二維線性特征，常規(guī)的探測(cè)方法能較好的識(shí)別。而后一種類型外殼表現(xiàn)出高阻性質(zhì)，探測(cè)這類高阻管，常規(guī)的方法難以識(shí)別。另外一些干擾源對(duì)管線的探測(cè)精度也有很大影響，這些干擾主要來自：水泥路面的鋼筋網(wǎng)、路中及路邊的鐵柵欄、鐵質(zhì)的廣告牌、人行道旁的架空電力線、管線間的相互干擾、正在施工的電器、地表人工填土中的鐵質(zhì)雜物及來往穿梭的汽車等。由此可見，在這樣的復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行管線探測(cè)，不但需要高性能的探測(cè)儀器，更需要有多種地球物理探測(cè)方法的相互結(jié)合。
二、使用的儀器設(shè)備及性能
1．探地雷達(dá)
探地雷達(dá)是一種非破壞性的反射波地面探測(cè)系統(tǒng)。波源為高頻電磁脈沖，對(duì)地表和地下無破壞作用�？梢栽诔鞘袃�(nèi)各種噪聲環(huán)境下工作，環(huán)境干擾較小，具有較滿意的探測(cè)深度及精度。對(duì)金屬及非金屬管線都能得到很好的探測(cè)結(jié)果。
2．地下管線探測(cè)儀
地下管線探測(cè)儀是一種非破壞電磁波探測(cè)系統(tǒng)，有較好的抗干擾能力和一定的探測(cè)深度�，F(xiàn)場(chǎng)可實(shí)時(shí)長(zhǎng)距離追蹤、定位，直觀顯示、輕便、靈活，效率較高。是野外施工最常用的儀器。針對(duì)野外管線的埋設(shè)情況，且兩類探測(cè)方法：感應(yīng)法、充電法。
3．智能型全站儀
智能型全站儀可以完成各種高精度測(cè)量作業(yè)、具有新型存儲(chǔ)卡、傾斜角補(bǔ)償功能、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算程序、電子數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?br />
三、野外工作方法及原理
針對(duì)管線周圍的地球物理特征，并綜合考慮工作環(huán)境，應(yīng)采取多種綜合的地球物理探測(cè)方法。并須選擇使用最佳信號(hào)源，以減少目標(biāo)以外的干擾，提高精度。以下是方法與技術(shù)的具體應(yīng)用。
1．金屬管線的探測(cè)
對(duì)燃?xì)馐姓芫W(wǎng)和部分庭院管網(wǎng)，由于是鋼質(zhì)，導(dǎo)電性好，便于管線儀探測(cè)。在此類型管線探測(cè)中，用感應(yīng)法或充電法。
(1)并排管線的區(qū)分
在實(shí)際探測(cè)工作中，經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)燃?xì)夤芘c其他市政管并排埋設(shè)，有的相距很近。現(xiàn)場(chǎng)無直接接觸點(diǎn)時(shí)，采用感應(yīng)掃描的方法，首先大致確定被測(cè)管的位置，然后再用感應(yīng)零點(diǎn)法精確定位。野外實(shí)際探測(cè)方法是：將發(fā)射機(jī)放在目標(biāo)管上，離開發(fā)射機(jī)10米處，沿與管線垂直的方向進(jìn)行探測(cè)，接收機(jī)用零值檔進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)，此時(shí)目標(biāo)管上的響應(yīng)值最小趨于零，而鄰近的非目標(biāo)管上的響應(yīng)值為最大。
(2)管道與電纜的區(qū)分
用主動(dòng)源(電力或通訊電纜輻射的電磁波)和被動(dòng)源(儀器發(fā)出的一定值的電碰波)區(qū)分管道和電纜。接收機(jī)上有P、R二檔，P檔檢測(cè)電力電纜，R檔檢測(cè)通訊電纜，若有P或K的特征值響應(yīng)說明有電力或通訊電纜存在。
(3)拐點(diǎn)
用接收機(jī)沿管線走向連續(xù)追蹤探測(cè)時(shí)，在拐點(diǎn)處，信號(hào)響應(yīng)會(huì)急劇減弱，此時(shí)記下信號(hào)下降的位置，將接收機(jī)靈敏度調(diào)高，以該點(diǎn)為圓心，2步為半徑做圓狀搜索，直到發(fā)現(xiàn)新的信號(hào)響應(yīng)，來確定管線新的走向。
(4)變坡點(diǎn)
躥線變坡點(diǎn)處，管線的深度值變化較大，接收機(jī)信號(hào)強(qiáng)弱變化也較大，此時(shí)，需加密觀測(cè)點(diǎn)，增加或降低靈敏度，逐個(gè)測(cè)出埋深，確定管線的變坡點(diǎn)位置。
(5)交叉管線
用感應(yīng)法或充電法。將發(fā)射機(jī)放置在一管的上方或?qū)⑿盘?hào)直接送入管線的露頭上，相距一定的距離進(jìn)行探測(cè)，同樣的方法進(jìn)行另一條管線的探測(cè)，確定其交叉點(diǎn)的位置和埋深。
(6)三通和四通
用感應(yīng)法或充電法。沿管線走向垂直探測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)探測(cè)前方左側(cè)或右側(cè)有信號(hào)且影響直線探測(cè)時(shí)，記下干擾點(diǎn)的位置，作圓狀搜索，直到發(fā)現(xiàn)另一峰值點(diǎn)，若和直線上的信號(hào)強(qiáng)弱一樣，說明二管相通，此時(shí)，可判定該點(diǎn)就是三通或四通的接頭處。由于兩管間的相互干擾，其埋深的測(cè)定應(yīng)離開三通或四通點(diǎn)1米處進(jìn)行測(cè)定。
2．非金屬管線的探測(cè)
對(duì)非金屬燃?xì)夤艿奶綔y(cè)，我們利用探地雷達(dá)采用剖面方式進(jìn)行工作。根據(jù)地下燃?xì)夤艿拇笾伦呦虿贾脺y(cè)線，使測(cè)線方向近可能與所要探測(cè)的管線走向垂直。在探測(cè)過程中，為了減少側(cè)邊地表金屬物的干擾，必須使天線板與地面保持良好的接觸，以便天線與地下介質(zhì)良好的耦合。當(dāng)探地雷達(dá)發(fā)現(xiàn)管道時(shí)，接收其回波，將圖象在屏幕上顯示出來，通過判讀確定地下燃?xì)夤艿赖奈恢眉吧疃取?br />
3．野外點(diǎn)位的測(cè)量
為了全面表達(dá)地下燃?xì)夤艿赖奶綔y(cè)結(jié)果和方便微機(jī)成圖，使用全站儀對(duì)管線節(jié)點(diǎn)、交叉點(diǎn)及相關(guān)要素進(jìn)行解析法作業(yè)測(cè)量，并利用該儀器的優(yōu)勢(shì)，直接得到各有效點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。
四、燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的建立
我們采用的是中國(guó)地質(zhì)大學(xué)與我公司聯(lián)合編寫的MAPGIS軟件，該軟件是我國(guó)第一個(gè)具有獨(dú)立的版權(quán)GIS系統(tǒng)，1997年獲國(guó)家科委GIS中心軟件測(cè)評(píng)第一名，并且是國(guó)家科委GIS中心向全國(guó)用戶推薦的唯一產(chǎn)品。
利用該軟件可以在野外工作結(jié)束后，即刻轉(zhuǎn)入室內(nèi)數(shù)據(jù)處理。一般由專人負(fù)責(zé)，將所探測(cè)和測(cè)量數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)系統(tǒng)復(fù)核無誤后，可進(jìn)行燃?xì)獾目臻g檢索與數(shù)據(jù)分析，并打印出成果報(bào)告。
以下是該軟件的流程：
1．燃?xì)夤芫W(wǎng)信息輸入、儲(chǔ)
存與處理
(1)數(shù)據(jù)輸入：在系統(tǒng)中有批量輸入與逐點(diǎn)輸入兩種方式以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)錄入環(huán)境。用鍵盤輸入地下燃?xì)夤芫W(wǎng)的探測(cè)和測(cè)量等屬性數(shù)據(jù)。
(2)將數(shù)據(jù)上到電子底圖進(jìn)行處理，并有人工智能化的全自動(dòng)和人機(jī)交互二種失量化方式，形成點(diǎn)、線元數(shù)據(jù)，便于查找和修正錯(cuò)誤。
(3)對(duì)輸入節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，校正由于人工輸入數(shù)據(jù)造成的誤差。
2．燃?xì)夤芫W(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)的分類編碼嚴(yán)格遵循現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)用戶的特色，特定適當(dāng)?shù)奶厥鈽?biāo)準(zhǔn)。建立起燃?xì)夤芄?jié)點(diǎn)數(shù)據(jù) 庫(kù)、燃?xì)夤艿琅c其它相關(guān)聯(lián)的專業(yè)管道數(shù)據(jù)庫(kù)。
3．燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)編輯
系統(tǒng)對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)的各種屬性及其屬性結(jié)構(gòu)進(jìn)行查詢、修改、刪除、插入等管理與維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)全部數(shù)據(jù)的電腦化。
4．燃?xì)夤芫W(wǎng)的數(shù)據(jù)輸出
根據(jù)用戶的不同需求，可以將編輯好的數(shù)據(jù)或者圖紙從指定設(shè)備輸出。
5．燃?xì)夤芫W(wǎng)信息查詢與統(tǒng)計(jì)
該軟件具有對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)和屬性與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多種形式的查詢及統(tǒng)計(jì)的功能。即對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)具有雙向查詢和修改的功能。
6．燃?xì)夤芫W(wǎng)信息分析
(1)管網(wǎng)控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理功能。可對(duì)管線及其他城市測(cè)量有關(guān)的各種測(cè)量控制網(wǎng)(導(dǎo)線網(wǎng)、三角網(wǎng)、混合網(wǎng))進(jìn)行平差計(jì)算和對(duì)控制測(cè)量觀測(cè)及其成果數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理；
(2)信息提取，即從管網(wǎng)數(shù)據(jù)中提取用戶需要的信息；
(3)區(qū)域范圍內(nèi)管線走向分析及相交檢驗(yàn)。
總之，該軟件是以空間信息為主體，將空間信息與統(tǒng)計(jì)信息有機(jī)地結(jié)合起來，利用GIS技術(shù)進(jìn)行管理。
五、信息系統(tǒng)的功能開發(fā)
系統(tǒng)建成后具有以下功能：
1．氣站、管網(wǎng)資料存儲(chǔ)、查詢、輸出功能；
2．報(bào)警搶修功能。能依據(jù)用戶電話報(bào)警所提供的事故地點(diǎn)、性質(zhì)、規(guī)模，并給出搶修車行車路線圖、搶修方案。
3．生產(chǎn)調(diào)度功能；
4．綜合信息查詢功能；
另外可以根據(jù)用戶的特殊需要增加、拓展其它新的功論
結(jié)束語
國(guó)家建設(shè)部已制定出《城市燃?xì)庑袠I(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》，未來十年我國(guó)燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)前景十分廣闊。實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的現(xiàn)代化管理迫在眉捷。深圳市大升高科技工程有限公司與深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)公司多年合作，在管線探測(cè)和計(jì)算機(jī)信息管理方面，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。為此，我們?cè)敢馀c各界同仁共同努力，力我國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
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