基于電子標(biāo)簽的廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

王玉光 王聚軍

【摘 要】本文對廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，包括系廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的特點(diǎn)、系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)功能。采用二維碼、RFID技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了圖形定位及巡檢工作方式，改變了以前設(shè)備巡檢中存在的巡檢時間的不準(zhǔn)確和巡檢不到位以及問題上報滯后的問題，大大提高了工作效率，為管理提供迅速、全面、有效的信息支持。既能避免為了尋找管道而大面積開挖路面對廠區(qū)正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，又能保證對管網(wǎng)的精確識別和安全管理。

【關(guān)鍵詞】電子標(biāo)簽 管網(wǎng) 巡檢

1 引言

伴隨廠區(qū)生產(chǎn)工藝流程的改進(jìn)以及技術(shù)升級，廠區(qū)需要鋪設(shè)很多的管線系統(tǒng)，包括地下、地上的各種水、電、氣、汽等各種管線，在廠區(qū)形成了復(fù)雜的管線網(wǎng)絡(luò)，這些管線雖然有自己的設(shè)計圖或者施工圖，但是很多都是CAD格式甚至紙質(zhì)格式的數(shù)據(jù)，且不同類型管線信息都是相互獨(dú)立的，不方便查詢，以及對現(xiàn)有管網(wǎng)的巡檢與維護(hù)。傳統(tǒng)模式下的廠區(qū)管網(wǎng)巡檢主要采取的是人工巡檢、紙質(zhì)記錄的方式，需要巡檢人員對廠區(qū)的各類管網(wǎng)相當(dāng)熟悉，這些人員往往被稱為廠區(qū)管網(wǎng)的“活地圖”；但是這種方式在一定程度上存在著漏檢以及錯檢等問題，為了更好地維護(hù)廠區(qū)的管網(wǎng)系統(tǒng)，做到問題早發(fā)現(xiàn)早處理，確保廠區(qū)各類管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2 廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 實(shí)現(xiàn)巡檢工作的標(biāo)準(zhǔn)化

廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)建立后，巡查人員必須按照系統(tǒng)所規(guī)定的的要求進(jìn)行巡檢操作，一些巡檢參數(shù)設(shè)定為選擇項，這樣就能夠保證系統(tǒng)巡檢結(jié)果的正確，避免輸入過程中出現(xiàn)錯誤。

2.2 采用二維碼、RFID技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合

廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)采用了GIS技術(shù)與二維碼和RFID電子標(biāo)簽相結(jié)合的圖形定位以及巡檢工作方式，二維碼和RFID可以存儲大量的信息并且安全性比較高，通過在廠區(qū)以及車間內(nèi)部關(guān)鍵位置布設(shè)二維碼、RFID電子標(biāo)簽，并將關(guān)鍵位置的位置信息、設(shè)備信息等信息記錄到電子標(biāo)簽中。

2.3 采用三維地圖

廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)以三維的形式展示廠區(qū)的管網(wǎng)信息，可以使巡檢人員更加直觀的確認(rèn)自己以及所需要巡檢的管線、設(shè)備的位置以及其他信息。

3 系統(tǒng)的工作原理

廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的工作原理是，通過巡檢系統(tǒng)指定相應(yīng)的巡檢路線，巡檢人員利用手持?jǐn)?shù)據(jù)采集設(shè)備通過輸入巡檢人員的賬號和密碼登錄到系統(tǒng)中，沿相應(yīng)的巡檢線路進(jìn)行巡檢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)或者設(shè)備出現(xiàn)問題時，通過手持設(shè)備掃描電子標(biāo)簽或者接受電子標(biāo)簽發(fā)出的射頻信息，獲取該處的相對位置，以及管線、設(shè)備類型以及出現(xiàn)問題類型等信息，并將信息進(jìn)行記錄通過無線網(wǎng)絡(luò)傳回后臺管理系統(tǒng)中，后臺管理人員對信息進(jìn)行分析處理，并將該信息及時通過電子地圖進(jìn)行展示，管理人員可以及時掌握巡檢人員以及廠區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)以及設(shè)備的情況，出現(xiàn)險情時可以及時報警并且將信息及時反饋給相應(yīng)的維護(hù)部門對管網(wǎng)和設(shè)備，通過巡檢系統(tǒng)可以提高巡檢工作的效率以及巡檢結(jié)果的準(zhǔn)確性，并能夠?qū)崟r的查詢到巡檢人員所處的位置，實(shí)現(xiàn)對巡檢人員的規(guī)范化管理以及科學(xué)化監(jiān)督。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

采用電子標(biāo)簽可以有效的對密集的管線和重要設(shè)施進(jìn)行標(biāo)識，從而準(zhǔn)確、安全、快速地對它們進(jìn)行定位，大大提高了管理水平和工作效率。在日常維護(hù)、查找和搶修時，通過電子標(biāo)簽可以從數(shù)據(jù)庫中快速查到相關(guān)的重要信息，為管理提供迅速、全面、有效的信息支持。既能避免為了尋找管道而大面積開挖路面對廠區(qū)正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，又能保證對管網(wǎng)的精確識別和安全管理。

4.2 系統(tǒng)主要功能

圖1所示：

圖1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

4.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）電子標(biāo)簽技術(shù)；系統(tǒng)中用到了兩種電子標(biāo)簽一種是RFID，另一種是二維碼。RFID是英文”Radio Frequency Identification”的縮寫，中文稱為無線射頻身份識別，是一種非接觸式自動識別技術(shù)。最簡單的RFID系統(tǒng)是由電子標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三部分組成。電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信；閱讀器用于讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽信息；天線起到在電子標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號的作用。二維碼作為現(xiàn)在被廣泛使用的電子標(biāo)簽技術(shù)，是一種以計算機(jī)和光電技術(shù)為基礎(chǔ)的電子標(biāo)簽，它是用某種特定的幾何圖形按照一定規(guī)律用在平面分布的黑白相間的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號信息的。二維碼可以實(shí)現(xiàn)在較小面積內(nèi)表達(dá)大量信息的目標(biāo)。（2）嵌入式GIS；嵌入式GIS（Embedded Geographic Information System）是地理信息系統(tǒng)GIS（Geographic Information System）與嵌入式軟硬件技術(shù)相結(jié)合的一個產(chǎn)物，能為各種專用嵌入式設(shè)備提供GIS應(yīng)用平臺，使其能對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取、存儲、管理、查詢、分析、顯示，提供決策支持，是原有的GIS領(lǐng)域的分支與延伸、補(bǔ)充與發(fā)展。（3）無線通訊技術(shù)；實(shí)時地理信息接收與發(fā)布是嵌入式GIS的重要組成部分，無線通信技術(shù)是實(shí)時交通信息發(fā)布的實(shí)現(xiàn)手段。無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備作為各移動目標(biāo)與基站進(jìn)行信息交換的樞紐，是整個嵌入式GIS系統(tǒng)中的重要組成部分。

5 系統(tǒng)功能

（1）系統(tǒng)登錄；巡檢人員通過用戶名和密碼進(jìn)行身份信息驗(yàn)證，巡檢人員身份驗(yàn)證成功后登陸系統(tǒng)，并初始化系統(tǒng)加載圖形信息。圖2 所示：（2）信息的查詢與維護(hù)功能；巡檢人員可以通過系統(tǒng)進(jìn)行查詢，在圖形上選著某條管線或者管線上的某個設(shè)備可以查看該管線或者設(shè)備的相關(guān)信息，以及管線或設(shè)備的維護(hù)和維修記錄，為巡檢過程中判斷缺陷提供依據(jù)。巡檢人員還可以同輸入某條管線或者設(shè)備的編號或者名稱查詢到該管線或者設(shè)備的具體位置。巡檢人員當(dāng)發(fā)現(xiàn)管線某處或者某個設(shè)備被更改過，巡檢人員可以對該管線或設(shè)備的屬性進(jìn)行修改，修改的信息會上報到管理中心，管理中心對修改進(jìn)行審核，核實(shí)后將該屬性更新到圖形或者屬性庫中。（3）日常巡檢；巡檢員在地圖和電子標(biāo)簽的幫助下，方便快捷的找到相應(yīng)的巡檢點(diǎn)，對巡檢點(diǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行仔細(xì)檢查。將發(fā)現(xiàn)的各種問題進(jìn)行上報。巡檢員可以在發(fā)送表單里包含位置、圖片等信息。發(fā)送內(nèi)容主要有：獲得的空間位置數(shù)據(jù)；各種巡檢數(shù)據(jù)（如巡檢點(diǎn)位置、損壞腐蝕情況等）；現(xiàn)場情況圖片等。最后通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器端的GIS 系統(tǒng)中，管理部門便可真實(shí)、實(shí)時的掌握巡檢人員的工作情況和各類管網(wǎng)的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)敏捷管理。（4）協(xié)同辦公；當(dāng)巡檢人員將巡檢的結(jié)果上報到管理部門時，管理人員根據(jù)上報的結(jié)果對管線以及設(shè)備進(jìn)行分析，看是否需要對其進(jìn)行維護(hù)或者維修，如果需要可以通知相關(guān)部門，并將詳細(xì)的信息包括位置、管線和設(shè)備類型等發(fā)送給相關(guān)部門，方便維護(hù)人員查找信息。同時還可以通過巡檢記錄對巡檢人員進(jìn)行工作考核，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)考核的科學(xué)化管理。

圖2 系統(tǒng)界面

6 結(jié)語

本文對廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，包括系廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的特點(diǎn)、系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)功能。通過該系統(tǒng)取代原來的巡檢方式，并利用電子標(biāo)簽、GIS以及無線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對廠區(qū)管線和設(shè)備巡檢的信息化與智能化，改變了以前設(shè)備巡檢中存在的巡檢時間的不準(zhǔn)確和巡檢不到位以及問題上報滯后的問題，大大提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐光巖.基于移動GIS油田管線巡檢系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].西北大學(xué)，2009.

[2] 陳國銘.管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)在城市供水中的應(yīng)用與成效[J].城鎮(zhèn)供水，2012（1）.

[3] 馬文帥.嵌入式GIS開發(fā)方法的研究與實(shí)現(xiàn)[D].中國海洋大學(xué)，2008.

作者簡介：王玉光（1977—），男，山東龍口人，碩士，高級工程師，研究方向：信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、GIS、智能感知；王聚軍（1971—），男，山東高密人，本科，工程師，研究方向：信息化項目建設(shè)、計算機(jī)軟硬件。