北斗在城鎮燃氣行業應用的標準化探討

文|馬瑞莉 丁斌 李彥爽 王亮 張海梁 袁理想

1.北京市燃氣集團研究院 2.北京市燃氣集團有限責任公司

一、前言

北斗衛星導航系統是我國獨立開發、自主運行的衛星導航系統，能夠為全球用戶提供高精度、高可靠的導航、定位、授時服務以及獨有的短報文通信服務，是國家重要空間和信息化基礎設施，是全社會、各行各業的高精度時空基準。經過幾十年的發展，我國北斗衛星導航系統日趨完善，目前，我國正在推進以北斗系統為核心的綜合PNT體系建設，爭取到2035年，構建空天地海無縫覆蓋、高精度安全可靠、萬物互聯萬物智能的國家綜合定位導航授時體系，顯著提升時空信息服務能力，滿足國民經濟和國家安全需求，為全球用戶及各行各業提供更為優質的服務[1]。

城鎮燃氣行業最早在2013年引入北斗衛星導航技術，在日常巡檢、泄漏檢測、防腐檢測、施工配合等業務場景中都有廣泛的應用，極大地提高了管網運行覆蓋率和燃氣泄漏主動發現率，能夠在提高勞動效率的同時減少人工和維檢修成本。但是北斗在燃氣行業的標準化方面還存在一定短板，在終端設備使用、位置數據格式、傳輸方式等方面缺乏統一的標準，無法進一步指導北斗在城鎮燃氣行業應用的深度和廣度。本文通過對北斗衛星導航系統和燃氣行業相關標準的梳理和分析，針對北斗在燃氣行業的應用標準化發展提出建議。

二、北斗衛星行業應用標準現狀

我國北斗標準化工作隨著國家北斗衛星導航工程建設和應用推廣同時啟動。根據《國家衛星導航產業中長期發展規劃》的要求，統籌發展，持續開展了標準化頂層設計、標準化組織建設、北斗國際標準及相關行業標準的推動工作,取得了不錯的成果，有力地支持了北斗的應用推廣和產業化發展。

1．北斗衛星導航標準體系

全國北斗衛星導航標準化技術委員會針對北斗系統在工程建設、運行維護、民用及行業應用推廣等各個環節共建、共享、共用的標準需求，以突出北斗系統特點為指導思想，按照“系統科學、結構合理，技術先進、劃分明確，開放兼容、國際接軌，完整協調、層次得當，相對穩定、逐步完善，面向應用、精簡易行”的原則構建體系[2],于2015年完成并發布了首個建用結合、國內外銜接，覆蓋國家標準、行業標準及專項標準等的國家衛星導航標準體系——《北斗衛星導航標準體系表》（1.0版）[3]，經中國衛星導航系統管理辦公室批準，2015年11月2日在官方網站發布公告。標準體系表覆蓋基礎、工程、應用三個層面，涵蓋北斗衛星導航系統的方案論證、工程建設、使用維護以及應用推廣與產業化全壽命周期。同時也涵蓋系統工程建設和應用產業化中的系統及分系統、單機和關鍵件等全部產品所需標準項目。體系表已成為我國衛星導航領域各層級標準制（修）定計劃和規劃編制的頂層指導依據，有力支撐了北斗衛星導航系統建設和應用產業化發展，顯著提升了衛星導航在交通、航空、海事、通信、測繪、搜救等多個行業領域應用效能[2]。標準體系表包含171部標準，其結構如圖1所示。

圖1 中國北斗衛星導航標準體系結構圖

在《北斗衛星導航標準體系》（1.0版）中，52部為收錄標準，119部為需制定或在編標準。自《北斗衛星導航標準體系》（1.0版）發布后，我國北斗衛星導航相關標準的編制開始走向快車道，中國衛星導航系統管理辦公室相繼發布了多部北斗相關標準。2015年10月，發布《北斗衛星導航術語》等17部北斗專項標準；2017年5月，發布《北斗地基增強系統基準站建設技術規范》等9部專項標準；2018年7月，全國北斗衛星導航標準化技術委員會組織完成《北斗衛星導航系統測量型接收機通用規范》等19部國家標準（征求意見稿）并征求意見；2019年10月的第83屆國際電工委員會（IEC）大會上，《海上導航與無線電通信設備及系統—全球導航衛星系統（GNSS）—第5部分：北斗衛星導航系統（BDS）接收設備性能要求、測試方法與要求的測試結果》（IEC 61108-5）順利進入最終批準草案階段，2020年3月正式發布；2019年11月25日，中國衛星導航系統管理辦公室發布《北斗/全球衛星導航系統（GNSS）衛星高精度應用參數定義及描述》等16部北斗專項標準。北斗衛星導航標準體系不斷得到完善，民用應用標準在標準體系中所占的比重較大，共163部，分為通用服務和接口（14部）、基礎應用產品（32部）、位置服務（3部）、應用基礎設施（55部）、行業應用（59部）這五個方面的標準。

標準體系中的行業應用標準主要收錄了交通運輸（包括航空、水路船舶海事、公路、鐵路、郵政等行業）、能源（主要是電力行業）、測繪、國土、地震、氣象、農林牧漁、航天等行業的應用標準。

2016年以來，全國北斗衛星導航標準化技術委員會組織開展北斗衛星導航領域國家標準申報工作，要求以《北斗衛星導航標準體系》（1.0版）為依據，滿足我國北斗衛星導航系統建設、應用及產業發展對標準的需求，以基礎標準、應用標準、外文標準等為立項重點。隨著各類新標準的申報、編制及發布，北斗衛星導航標準體系不斷完善擴充，相信未來的2.0版內容將會更豐富，為北斗衛星導航系統建設、應用和產業發展提供更有力的支撐。

2．北斗在相關行業的應用標準

隨著北斗衛星導航系統在越來越多的行業發揮作用，近年來，在交通運輸、公共安全、氣象預報、農業生產、災害監測、工程建設等領域也相繼出臺有關北斗技術的行業標準。據不完全調研統計，主要包括以下內容：

1）交通運輸行業北斗應用相關的標準已經達到10余部，涵蓋車載（船載）終端設備、車輛（船舶）監控管理平臺、監管系統等應用型服務標準[4]。2019年3月，交通運輸部又發布交通運輸行業標準《港口高精度衛星導航定位系統應用技術要求》JT/T 1254-2019，規范高精度衛星導航定位系統在港口應用的技術要求。

2）住建部在2018年12月發布國家標準《北斗導航綜合監測系統工程技術標準》征求意見稿，以規范北斗導航系統在監測系統中的應用。

3） 農業部在2019年4月開始實施行業標準《農業用北斗終端（含漁船用）》DG/T 157-2019，規范農業行業使用北斗定位終端的情況。

4）北京電信技術發展產業協會在2017年發布團體標準《基于北斗+窄帶物聯網的地質災害監測應用技術規范》T/TDIA 0006-2017，將北斗技術應用到地質災害監測系統中。

5）中國氣象局在2018年發布行業標準《北斗衛星導航系統氣象信息傳輸規范》QX/T 417-2018，規范了應用北斗衛星導航系統的短報文功能進行氣象信息傳輸的機制。

6）公安部在2018年發布三部有關北斗衛星導航的行業標準，即《北斗/全球衛星導航系統公安應用 第2部分：終端定位技術要求簡介》GA/T1481.2-2018、《北斗/全球衛星導航系統公安應用 第5部分：車載定位終端》GA/T 1481.5-2018和《北斗/全球衛星導航系統公安應用 第6部分：定位信息通信協議及數據格式》GA/T 1481.6-2018，規范北斗衛星導航系統在公安系統內的應用。

7）國家市場監督管理總局、中國國家標準化管理委員會在2019年8月分別發布《電力系統北斗衛星授時應用接口 第1部分：技術規范》GB/T 37911.1-2019、《電力系統北斗衛星授時應用接口 第2部分：檢測規范》GB/T37911.2-2019，明確了電力系統對北斗衛星授時應用接口的技術要求和檢測方法。

這些標準的制定及發布在推動相應行業北斗應用工作的規范、順利開展方面發揮了明顯的作用，同時引導公眾思維、在一定程度上起到了宣傳北斗的作用，成為產業發展中不可或缺的建設內容[4]。

三、北斗在城市燃氣行業應用的標準化

1．北斗在城鎮燃氣行業的應用現狀

我國城鎮燃氣管網總長度近80萬千米。由于管網規模持續擴張，管道老化、腐蝕加劇，隨之而來的安全隱患大增，加之燃氣管網埋在地下的隱蔽性，極易遭到第三方施工破壞。據不完全統計，有一半以上的燃氣管網事故是因為缺少精準位置信息而受到第三方破壞[5]。安全管理作為城市燃氣企業日常重點工作之一，為提高自身市場競爭力，各地燃氣企業逐漸走向信息化道路，構建更加高效的燃氣安全管理體系。在當前“物聯網＋”的背景下，城市燃氣企業不斷響應科技創新的國家政策，以先進的科技“武裝”企業，精準的燃氣管線位置信息已成為燃氣行業發展的重中之重。加之北斗衛星導航系統逐步發展，北斗精準服務在行業中的應用成為其落地的一個重要環節。

2012年，作為國內最大的單體城市燃氣運營企業，北京燃氣率先把北斗應用到燃氣管網的泄漏檢測工作中，經過多年的探索研究，又將北斗拓展應用到全業務鏈。使用北斗精準定位終端，在采集業務數據的同時采集時空信息，顯著提高了工作質量和效率。通過使用便捷的終端設備解決了城市燃氣管網高風險點精準位置服務需求，在工程管理、智能巡檢、防腐檢測、泄漏檢測、應急開挖、LNG運輸槽車監控調度等各項生產業務中發揮了極大作用，充分提升了管網的安全管理水平，對我國燃氣行業發展和技術進步具有重要的示范作用。

目前，中國燃氣、港華燃氣、華潤燃氣、新奧燃氣四大燃氣集團已經開始應用北斗，昆侖能源也已經開始試點。一些大型燃氣公司已著手制定北斗應用規劃及企業標準，在城市燃氣行業有普及應用北斗技術的趨勢[5]。

2．城鎮燃氣行業相關標準現狀

城鎮燃氣行業屬于市政行業，其標準體系由國家標準、行業標準、團體標準、企業標準組成，各有其適用范圍。其中由政府主管部門主導制定的為國家標準和行業標準，其中又分為強制性標準和推薦性標準，主要側重于保障基本要求；而由市場自主制定的標準分為團體標準和企業標準，其主要目的在于提高團體或者企業的競爭力，要求往往是高于國家標準或行業標準的。

燃氣行業標準主要由住建部進行管理，分為工程建設標準和產品標準兩大類。目前住建部管理的燃氣專業產品標準體系尚未搭建，僅有工程建設標準體系。該工程建設標準體系包括綜合標準、基礎標準、通用標準和專用標準4層，標準數量共計33部，其中綜合標準1部、基礎標準8部、通用標準13部、專用標準11部。這些標準大部分是為滿足燃氣設施安全運行為出發點進行編制的。盡管近幾年來隨著智慧燃氣建設的開展，以包括位置信息在內的信息化技術在城鎮燃氣行業不斷取得進步，隨之而來的就是帶來了大量與燃氣行業相關的信息化類的標準化需求。

2017年9月開始實施的行業標準《城鎮燃氣工程智能化技術規范》CJJ/T 268，由北京燃氣主編，其中第3.0.8條要求“移動設備設施應具有實時定位功能，并宜采用北斗定位系統”[6],成為第一部寫入北斗應用相關條款的城市燃氣行業標準。截至目前，尚未有其他北斗應用相關標準發布，相比交通、電力、農業、漁業、公安等行業或領域，北斗在城鎮燃氣行業的應用標準化工作起步晚，且尚未引起足夠的重視。

3．北斗在城鎮燃氣行業應用標準化方面存在的問題

盡管北斗在城鎮燃氣行業的部分業務場景應用十分成熟，國家在北斗標準化方面的建設也日趨完善，但城鎮燃氣行業北斗應用標準化方面還存在一些問題，主要表現在以下幾個方面：

（1）國家北斗標準體系處于起步階段，缺乏北斗應用在市政行業的標準

盡管國家在2015年發布了《北斗衛星導航標準體系表》（1.0版），但其中涵蓋的行業應用并不包含市政行業，更沒有與燃氣行業相關的北斗標準，對于燃氣行業的指導作用有限。

（2）涵蓋范圍不足，燃氣行業標準體系中尚需補充北斗應用標準

燃氣行業現有標準體系的內容是成熟的和經過實踐檢驗的。北斗衛星導航技術盡管在燃氣行業應用越來越普遍，而且能夠大幅提高勞動效率，但作為新技術、新問題還需要經過時間檢驗，另外北斗衛星導航技術本身也在快速發展迭代，遠沒有達到發展成熟的階段，所以燃氣行業的北斗應用標準急需加強頂層研究、制定發展戰略、明確重點方向，充分發揮標準化對北斗應用的技術支撐和技術引領作用。

（3）行業標準涉及技術標準較多，缺乏管理標準體系

目前城鎮燃氣行業對技術標準體系關注的比較多，對管理標準體系關注的比較少。實際上要推動北斗在城鎮燃氣行業應用的深度和廣度，不僅需要配套相應的技術標準體系，也需要對一定管理標準進行規范。管理標準不同于技術標準，不是規定技術內容，而是規定生產作業中需要協調統一的管理事項。通俗來講就是為什么要做、誰來做、何時做、做什么、在哪兒做、做到什么程度。這些問題都涉及管理機構的職責和人員職責。需要業務部門在燃氣業務場景中應用北斗衛星導航技術的同時，能夠摸索出既適合燃氣行業現狀又能發揮北斗應用特點的管理模式，形成標準化。

四、城鎮燃氣行業北斗應用標準化發展建議

雖然北斗衛星導航技術在城鎮燃氣行業的應用越來越廣泛，但由于國家北斗衛星導航系統標準體系建設尚處于起步階段，北斗應用在燃氣行業的標準化建設還存在許多不足，需要廣大燃氣從業者加以補齊。同時我們也要看到，隨著國家北斗衛星導航系統的日趨成熟，其在燃氣行業的應用必將越來越深化，國家北斗衛星導航系統標準體系也必將日趨完善。北斗在燃氣行業應用的標準化一方面可以為國家北斗衛星導航系統標準體系的建設貢獻在燃氣行業成熟的應用經驗，另一方面還可以參考其他行業成熟應用經驗來補充完善城鎮燃氣行業自身的北斗應用標準。

為了加快提升北斗應用的深度和廣度，引領和規范燃氣行業的北斗應用技術健康良性發展，切實推進城市燃氣行業北斗應用產業協調可持續發展，建議如下：

（1）注重標準的實際應用，要將北斗與城鎮燃氣業務緊密結合

北斗衛星導航技術在燃氣業務中的應用要體現實際需求，解決具體問題，不能為了用北斗而用北斗。標準制定也是如此，要梳理近幾年來燃氣行業應用北斗衛星導航技術的成功經驗，找出與燃氣業務緊密結合的應用場景，從中制定相應標準。

（2）開展標準化研究，分階段逐步推進燃氣行業北斗應用標準化，并盡快落實

標準編制工作不可能一蹴而就，需要依據北斗業務規劃，按照“統籌規劃、重點突出、開放協同、急用先立”的原則，建議明確北斗技術在燃氣業務重點發展的應用場景和領域，并盡快制定相應的重點技術標準與之相適應，分階段實施北斗相關標準的收錄、修訂和新編工作。

比如，首先在管網測繪、泄漏檢測、腐蝕控制、燃氣設施運行維護等現有相關標準中增加應用北斗的條款；新編燃氣專用北斗設備終端標準，規范目前廣泛使用的RTK、移動終端設備等；然后，增加北斗應用平臺、北斗地基增強系統等標準，收錄或新編北斗設備終端的檢定標準，規范設備檢定。未來，還可以納入數據格式、采集方式、安全標準、芯片標準、接口標準、通訊協議、加密方式等統一北斗底層標準，實現物聯網應用和智慧燃氣建設需求。

（3）研究適用于燃氣行業的北斗技術底層標準，構建燃氣北斗生態圈

在總結現有北斗應用的基礎上，以實現智能燃氣管網為目標，研究具有燃氣行業應用特點的自主可控的北斗技術底層標準，主要包括北斗芯片、通訊協議、數據格式、安全芯片等等。底層標準既要滿足行業安全標準高、保密要求嚴的要求，還要發揮北斗技術高效率、高精準度、高便利性的特點。最終構建涵蓋燃氣企業、設備生產商、平臺運營商、軟件開發商在內的燃氣北斗生態圈。

（4）以行業準入標準為契機，嘗試建立北斗應用管理類標準

通過制定自主可控的北斗技術底層標準，逐步建立行業準入管理制度。要求各類北斗相關的供應商提供符合企業標準的產品，比如設備制造商生產的內嵌北斗芯片的燃氣專用設備應用符合燃氣標準的芯片標準及安全標準，軟件開發商應該基于燃氣的技術規范開發應用軟件等等。建議以行業準入為契機，建立燃氣行業北斗認證管理制度，包括設備認證和管理認證，并嘗試建立適用北斗應用的管理標準。

業界普遍認為，智慧燃氣是城市燃氣行業發展的未來方向。北斗技術作為保障國家安全的重要戰略性空間基礎設施，是智慧燃氣的重要技術支撐，引導其規模化、規范化應用具有重要意義。“燃氣+北斗”不是位置坐標的簡單應用，而是實現北斗所提供的時空信息與燃氣業務數據的深度融合。依托5G、物聯網、大數據、云平臺、人工智能等新一代信息技術，最終實現燃氣全業務的自感知、自判斷、自決策、自管理等功能。