混凝土攪拌樓安裝單元條形碼識別技術(shù)及應(yīng)用

馬斌

(中國葛洲壩集團公司向家壩施工局，四川 宜賓 644612)

0 引言

在安裝、拆除HL240－2S3000L型混凝土攪拌樓的過程中，工程技術(shù)人員使用條形碼技術(shù)識別鋼結(jié)構(gòu)和機械設(shè)備(以下統(tǒng)稱安裝單元)的信息，可以比使用涂料編號的舊有識別方式更準確、快速地對其進行確認，進而能加快混凝土攪拌樓安裝和拆卸進度目標的實現(xiàn)，以達到縮短工期、節(jié)約成本的目的。

在進行混凝土攪拌樓安裝、拆除施工前，舊有識別方式需要用反色油漆將編號書寫或噴涂在安裝單元表面，編號一般按照其名稱漢語拼音的第1個大寫字母加數(shù)字序號的規(guī)則編制。這種識別方式具有編號方法簡單、施工工藝粗糙、影響設(shè)備美觀等缺點，不適應(yīng)當前標準化施工、信息化管理的科學(xué)理念，亟待改進。

1 混凝土攪拌樓的構(gòu)成

以HL240－2S3000L型混凝土攪拌樓為例，其主要由鋼結(jié)構(gòu)和樓內(nèi)設(shè)備2部分構(gòu)成。

1.1 鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)是支撐混凝土攪拌樓自重和樓內(nèi)機械、電氣設(shè)備、混凝土原料重量的框架，一般分為主、副樓鋼結(jié)構(gòu)，由多個安裝單元通過高強螺栓或銷子連接構(gòu)成。HL240－2S3000L型混凝土攪拌樓主樓鋼結(jié)構(gòu)共有40根桿件，分為立柱、橫梁、剪刀撐、拉桿，另有6組樓層平臺以及12個樓梯、8個連接平臺、2個風機平臺、骨料倉等;副樓鋼結(jié)構(gòu)共有44根桿件，分為組合件、橫梁、斜撐，另有3個樓前罐及其支架、2個副樓內(nèi)平臺等;其他安裝單元有欄桿、連接板等。HL240－2S3000L型混凝土攪拌樓主樓鋼結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 樓內(nèi)設(shè)備

樓內(nèi)的機械、電氣設(shè)備是構(gòu)成混凝土拌制系統(tǒng)的主體，通過中控室的集中控制完成各種機械動作，完成生產(chǎn)一定體積、某種配合比混凝土的任務(wù)。機械設(shè)備包括攪拌機、回轉(zhuǎn)給料器、蝶閥、閘閥、管道等，其中，攪拌機和管道等需要通過條形碼識別。電氣設(shè)備包括稱量層傳感器、氣閥、電磁閥等，一般是有型號標識的標準件，可以不通過條形碼識別，但應(yīng)在條形碼數(shù)據(jù)庫中建立信息數(shù)據(jù)。?

圖1 HL240－2S3000L型混凝土攪拌樓主樓鋼結(jié)構(gòu)

2 條形碼與安裝單元之間的關(guān)系

通過特定規(guī)則編制的條形碼具有唯一性，混凝土攪拌樓安裝單元之間的連接也必須一一對應(yīng)。例如:4根支承攪拌機平臺的立柱雖然外形、作用相同，但在安裝過程中卻要與基礎(chǔ)墩柱和預(yù)埋件相互匹配，并且廠家加工桿件螺孔時一般采用配鉆工藝。二次安裝過程中，立柱或斜撐的螺孔長期承重后產(chǎn)生微小形變，螺栓不易順利穿過，因此，只可與原安裝單元連接面對接，不能由結(jié)構(gòu)相同的另一個代替。這種在安裝混凝土攪拌樓時必須滿足的關(guān)系符合條形碼識別技術(shù)的特點。

操作員掃描條形碼并通過硬件搜索數(shù)據(jù)庫存儲的信息，能即時給施工人員顯示安裝單元的重量、長度、型號等設(shè)備參數(shù)，同時也方便倉儲人員進行物資管理。條形碼是最經(jīng)濟、實用的自動識別技術(shù)。它制作快捷，對設(shè)備和材料沒有嚴苛的要求，容易被掃描設(shè)備識別，適用于諸多施工領(lǐng)域。

3 條形碼識別系統(tǒng)介紹

3.1 編碼原則

條形碼的種類繁多，適合不同領(lǐng)域。CODE128碼是廣泛應(yīng)用在企業(yè)內(nèi)部管理、生產(chǎn)流程、物流控制系統(tǒng)方面的一維條碼碼制，具有可表示高密度數(shù)據(jù)和字符串的優(yōu)良特性，是制作混凝土攪拌樓安裝單元條形碼較理想的選擇。

1條完整的條形碼是由寬度不等的多個黑條和空白加信息字符2部分組成，利用TEC－IT軟件編制出CODE128碼如圖2所示(圖中，Z表示主樓鋼結(jié)構(gòu)，1表示#1安裝單元)。

圖2 主樓鋼結(jié)構(gòu) #1立柱條形碼

信息字符分為2部分:首部分別取自安裝單元名稱前2個字漢語拼音首位字母大寫，表達名稱信息;尾部是安裝單元的序號。HL240－2S3000L型混凝土攪拌樓安裝單元與信息字符首部對照見表1。

編制出全部信息字符后，為使此技術(shù)可用來指導(dǎo)安裝、拆除施工作業(yè)，必須以數(shù)據(jù)庫的形式存儲安裝單元條形碼信息字符及其他數(shù)據(jù)。按照安裝或者拆除的施工順序編制序號為1～N(N=某種安裝單元數(shù)×120%)的條形碼電子圖片，最后給每條信息字符編制一個序列號，錄入條形碼數(shù)據(jù)庫。完成這種自動識別技術(shù)的信息準備工作后，下一步就是用輸入設(shè)備獲取信息，并配合圖紙確認安裝單元相應(yīng)的組裝或者拆卸節(jié)點。

3.2 系統(tǒng)硬件、軟件的配置

硬件包括信息掃描設(shè)備、顯示終端、條形碼制作設(shè)備3類。

3.2.1 硬件的配置

任何一種信息識別技術(shù)都必須通過硬件實現(xiàn)，因此，所選擇的硬件是否實用顯得尤為關(guān)鍵?；炷翑嚢铇前惭b、拆除施工具有高空作業(yè)、空間狹小等特點，這3類設(shè)備的選用應(yīng)當遵照便攜、穩(wěn)定的原則，同時考慮采購成本。

混凝土攪拌樓安裝單元條形碼識別技術(shù)的核心是硬件，購買配備一體化解決方案的、經(jīng)過商業(yè)應(yīng)用驗證的專業(yè)條形碼識別設(shè)備是這一技術(shù)成功的保障。

表1 安裝單元與信息字符對照表

(1)掃描設(shè)備的選擇。信息掃描設(shè)備是讀取、傳輸條形碼信息的工具。掃描設(shè)備掃過條形碼，接收到從白色區(qū)域反射回來的信號，而條的部分就沒有信號返回。這些差異及信號出現(xiàn)的時間長短，被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過CPU分析、解讀其中包含的數(shù)據(jù)信息。然后，這些信息通過RS232之類的協(xié)議被傳輸?shù)斤@示終端上。

條形碼識別技術(shù)應(yīng)用廣泛，在日常生活中隨處可見，普通的掃描設(shè)備如超市收銀系統(tǒng)的圖像掃描器、物流管理領(lǐng)域用到的激光掃描器等。為適應(yīng)混凝土攪拌樓建安作業(yè)的需要，應(yīng)選擇可讀取CODE128碼的手持型無線一維掃描器。

(2)顯示終端的選擇。隨著現(xiàn)代電子科技的飛速發(fā)展，很多原本只應(yīng)用在科學(xué)研究領(lǐng)域的技術(shù)，已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人們?nèi)粘Ｉ钪械南M品。智能手機的普及是個明顯的例子。工程技術(shù)人員將裝有Windows Mobile，Symbian，Android等智能系統(tǒng)的手機作為條形碼識別系統(tǒng)的顯示終端具有信息遠程傳輸、移動方便的優(yōu)點，是較理想的選擇?，F(xiàn)在很多高科技公司推出技術(shù)成熟的此類產(chǎn)品，可供施工企業(yè)選擇。

(3)條形碼制作設(shè)備的選擇。條形碼的制作原理與傳統(tǒng)辦公系統(tǒng)打印設(shè)備的原理基本相同，都是依靠打印機在平面材料上印刷出文字、符號等內(nèi)容。機電安裝工程所處作業(yè)環(huán)境多油污，因此，須選擇工業(yè)型打印機將條形碼印刷在特殊材料上，以保證其印刷精度和長期完整。

3.3 軟件的配置

軟件是配合硬件實現(xiàn)數(shù)據(jù)編譯、傳輸、存儲、顯示的程序，對硬件的依賴性高，智能手機的系統(tǒng)軟件必須認可條形碼數(shù)據(jù)庫，不兼容會造成硬件讀取數(shù)據(jù)失敗。

3.3.1 軟件的選擇

條碼碼制不同，其生成軟件的程序編寫也不同，而且同種碼制有多種軟件可供選擇?？傮w上，軟件要按照兼容硬件及其系統(tǒng)軟件的要求配置，需要添加特殊功能則可通過專業(yè)的軟件公司定制。

TEC－IT數(shù)據(jù)處理有限公司推出的系列條形碼軟件具有標準統(tǒng)一、編寫規(guī)范等優(yōu)點，提供用戶免費使用在線條碼生成、標簽創(chuàng)建等工具，省去了編制條形碼的成本。它提供的數(shù)據(jù)采集、編譯等收費軟件也可配套使用。施工企業(yè)對軟件的選擇只需符合自身管理特點，簡單、實用的軟件是發(fā)揮條形碼自動識別技術(shù)優(yōu)勢的保證。

3.3.2 程序流程設(shè)計

流程圖是程序分析中最基本、最重要的分析技術(shù)，它是程序分析過程中最基本的工具，能夠直觀地表達系統(tǒng)工作的步驟和邏輯關(guān)系。條形碼識別系統(tǒng)軟件應(yīng)當按照確立的程序流程圖來設(shè)計。一般的條形碼識別流程如圖3所示。

4 條形碼的特殊要求

4.1 制作材料的選用

目前，條碼打印機行業(yè)應(yīng)用較多的是不干膠標簽。它由離型紙(底紙)、面紙及黏合兩者的粘膠劑3部分組成。這些材料屬于紙類，遇到酸、堿溶液腐蝕或外物刮蹭容易毀壞，所以不能用來制作混凝土攪拌樓安裝單元條形碼。混凝土的生產(chǎn)不能做到全程封閉，會發(fā)生外加劑、水泥灰等材料的漏出，選用具備良好抗酸堿、防刮、耐高溫等性能的材料能提高條形碼的使用年限。PVC高分子材料的特性適應(yīng)各種不利環(huán)境，是制作此類條形碼的首選。

4.2 設(shè)計形式

商品條形碼的標準尺寸是37.29 mm×26.26 mm，放大倍率為0.8～2.0，放大倍數(shù)越小的條形碼，印刷精度要求越高。通過軟件生成的原始條形碼尺寸可以滿足識讀、印刷要求，因此，統(tǒng)一選用尺寸為40 mm×30 mm的PVC板做印刷材料。為使其具備足夠的抗彎折強度，設(shè)計厚度不能小于5 mm。完成印刷工序待油墨干透后，在條碼卡正面黏附一層透明的抗腐蝕保護膜。

圖3 條形碼識別系統(tǒng)流程

4.3 條形碼標示的注意事項

條形碼必須附著在安裝單元表面配合這一技術(shù)的應(yīng)用，可以選用固定和移動2種標示方式。黏合劑粘貼適用于需永久標示的安裝單元，如攪拌機、集中控制臺等大型設(shè)備。對于需要重復(fù)移動施工的安裝單元，如主、副樓鋼結(jié)構(gòu)桿件，則可采用磁吸附式PVC條碼卡或懸掛在樓內(nèi)設(shè)備上的方法來完成標示工作。

4.3.1 附著點的選擇

制定附著點的選取規(guī)則主要是為了統(tǒng)一標示方位，方便施工人員查找和掃描條形碼。操作時須遵照以下規(guī)則:

(1)所有磁吸附條碼卡正面指向樓內(nèi)，遇到弧面不能折彎，并保持條形碼的原有長度不變。

(2)立柱的幾何中心線上，距離底面150～170 cm。

(3)橫梁的幾何中心。

(4)斜撐的幾何中心線上，距離樓層平臺150～170 cm。

(5)樓層平臺的側(cè)面中心。

(6)小型設(shè)備的吊環(huán)。

4.3.2 附著面的清理

新的安裝單元出廠運至工地時即可標示條碼卡，未沾染污物的表面有利于條碼卡的粘貼和吸附。標示舊安裝單元時，必須用鏟子、鋼絲刷、清洗劑去除附著點周邊的油污、水泥結(jié)塊等污物，提供給條碼卡平整、潔凈的附著條件。

4.3.3 條碼卡的管理

條形碼識別系統(tǒng)的管理屬于設(shè)備技術(shù)管理的范疇，除了保證操作這一技術(shù)的人員受過良好的技能培訓(xùn)之外，還需注重對條碼卡的保護。一般要求安裝工進行起重作業(yè)時不得使附著點與地面接觸，否則會損毀條碼卡，其所在的單元正面或側(cè)面須放置在可供掃描器讀取信息的合適位置。在完成每個安裝單元的施工后，可將移動式條碼卡取回并妥善保存，為下次使用做準備。

5 結(jié)束語

條形碼識別系統(tǒng)功能強大，具有輸入速度快、掃描準確率高、技術(shù)可靠性強的優(yōu)勢，特別適合替代現(xiàn)有的混凝土攪拌樓安裝單元編號模式，是對舊施工模式的改進和提高，完成了由非標準化簡單施工向標準化科學(xué)施工方式的轉(zhuǎn)變。借助信息化管理技術(shù)是當前施工技術(shù)的發(fā)展趨勢，我國還有很多有待提升管理水平的施工領(lǐng)域需要這一技術(shù)的幫助，其應(yīng)用前景十分廣闊。

［1］沈峰.論條形碼技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)的應(yīng)用［J］.鋼結(jié)構(gòu)，2008，23(12):71 －73.

［2］馬蘭.條形碼印制過程中應(yīng)注意的問題［J］.今日印刷，2003(4):43－46.