基于虛擬碼標(biāo)識(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理方案研究

酈晶

[摘? ? ? ? ? ?要]? 基于貼碼方式的設(shè)備資產(chǎn)標(biāo)簽?zāi)Ｊ竭m用于大型集中式存放的管理體系，但網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理具有“小”“散”“亂”的特點(diǎn)，并不適合貼碼。提出一種設(shè)備虛擬碼的標(biāo)識(shí)方案，通過對(duì)設(shè)備拍照，提取圖像中的時(shí)間、空間、焦距等信息，利用一定規(guī)則對(duì)設(shè)備進(jìn)行編碼，最后再將生成的標(biāo)識(shí)注入設(shè)備圖片中，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理效率。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 設(shè)備管理;編碼技術(shù);虛擬標(biāo)識(shí)

[中圖分類號(hào)]? TP393? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）22-0006-02

編碼技術(shù)是信息學(xué)的基礎(chǔ)，在信息化初期，通過26個(gè)字母和10個(gè)數(shù)字的特定組合，可以實(shí)現(xiàn)各種編碼，例如在23位身份證號(hào)碼中，公安部就寫入了個(gè)人籍貫地、生日等信息，便于相關(guān)人員查驗(yàn);在食品包裝袋上，印刷了包含生產(chǎn)廠商和產(chǎn)品名稱、批次的條形碼，便于超市進(jìn)出貨管理。從鉛筆上的13位條形碼到23位居民身份證號(hào)碼，從11位手機(jī)號(hào)碼到13位圖書ISBN編號(hào)，編碼處處可見，人人可鑒，處理成本非常低。

但二十年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，各行業(yè)紛紛從線下轉(zhuǎn)到線上，迫切需要一種更大的容量和尋址范圍的編碼，而智能手機(jī)的普及使終端也具備了今非昔比的處理能力，二維碼應(yīng)勢(shì)而生。從實(shí)體自行車到虛擬的個(gè)人名片、共享單車、支付寶、微信、網(wǎng)址等紛紛打上了黑白相間的方塊圖案，時(shí)至今日，二維碼已無處不在。

一維碼和二維碼雖然方便快捷，但是也存在嚴(yán)重的安全問題，特別是在無人看管的情況下，貼碼既容易被發(fā)現(xiàn)、識(shí)別，也容易被偽造、仿冒及銷毀。共享單車這個(gè)行業(yè)，有的車二維碼被人拍照后，原來車身上的碼就被劃破，這樣就只有有照片的人才能掃碼開鎖，“公車”就變成了“專車”，更有甚者，在原碼的基礎(chǔ)上覆蓋一張惡意碼，誘導(dǎo)用戶發(fā)起電子支付等轉(zhuǎn)賬行為。

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理中，從接入層交換機(jī)到無線AP熱點(diǎn)，單價(jià)不高，從幾百到幾千，但管理難度卻相當(dāng)大，因?yàn)樗鼈儭靶　薄吧ⅰ薄半s”。（1）設(shè)備小：扁扁的交換機(jī)、長條的光纖模塊、圓圓的AP熱點(diǎn)，形狀各異，小且無法貼碼。（2）設(shè)備散：“網(wǎng)”“路”“水”“電”，網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)設(shè)施之一，就如同毛細(xì)血管，校園建設(shè)到哪里，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就部署到哪里。（3）環(huán)境雜：天花板、弱電井、通風(fēng)口、樓梯下、辦公室、倉庫等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝環(huán)境千差萬別，但基本都屬于無人值守，默默運(yùn)轉(zhuǎn)。

如何管理此類分布式設(shè)備，如果植入RFID芯片，其高額的集成成本和掃碼成本影響方案的使用場(chǎng)景;如果采用明碼方案，一是容易脫落，二是對(duì)網(wǎng)卡等微型設(shè)備根本無法操作，三是設(shè)備無人值守，采用明碼也存在安全性的隱患，需要一種低成本可定位的暗碼標(biāo)識(shí)方式來進(jìn)行管理。

暗碼技術(shù)是AR技術(shù)的一種變種，通過對(duì)目標(biāo)物體時(shí)空信息的采集轉(zhuǎn)換及計(jì)算，產(chǎn)生一串虛擬的條碼，用來對(duì)物體進(jìn)行標(biāo)識(shí)。暗碼技術(shù)目前在游戲行業(yè)應(yīng)用廣泛。如支付寶于2017年春節(jié)推出的AR尋紅包活動(dòng)，允許用戶通過手機(jī)將紅包放入某一特定環(huán)境，當(dāng)找紅包的人手持相機(jī)進(jìn)入特定位置后，就能在屏幕上發(fā)現(xiàn)紅包并打開。雖然AR在娛樂行業(yè)的應(yīng)用日漸成熟，但在設(shè)備生產(chǎn)管理領(lǐng)域卻是一片空白。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，有越來越多的小型設(shè)備被散布于建筑物，設(shè)備巡查與維護(hù)的范圍日益擴(kuò)大，可以預(yù)見這種需求會(huì)愈加強(qiáng)烈。

基于以上需求，本文作者提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于時(shí)空維度，適用于在特定范圍內(nèi)管理分散設(shè)備的虛擬碼方案，其工作流程如下：（1）設(shè)備安裝調(diào)試完畢后，管理人員利用手持終端如手機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行拍照或錄像并上傳至云端。（2）云端利用圖像識(shí)別技術(shù)提取設(shè)備型號(hào)信息，最終生成一個(gè)包含地理位置、產(chǎn)品型號(hào)、時(shí)間等的信息序號(hào)，云端將此序號(hào)作為唯一碼寫入巡檢圖片，并將標(biāo)識(shí)號(hào)和圖片進(jìn)行本地持久化，當(dāng)運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)虛擬碼生成一張?jiān)O(shè)備分布地圖，設(shè)計(jì)巡查線路，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定地點(diǎn)后，系統(tǒng)會(huì)彈出標(biāo)注虛擬碼的設(shè)備圖片讓用戶進(jìn)行確認(rèn)。

這種管理方式的特點(diǎn)是以空間物理位置和設(shè)備特征為基礎(chǔ)，充分利用手機(jī)移動(dòng)端的特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，由于生成的編碼總是特定的，且編碼基于圖片動(dòng)態(tài)生成，直接嵌入照片中，無需張貼，具有安全、隱蔽、可靠的特點(diǎn)。

本研究關(guān)鍵部分是虛擬標(biāo)識(shí)碼編碼方案，其必須反映設(shè)備的兩個(gè)特征：所在時(shí)空及設(shè)備外觀。通過研究可交換圖像文件格式（Exchangeable image file format，

簡稱EXIF），我們發(fā)現(xiàn)在EXIF元數(shù)據(jù)中附帶了經(jīng)緯度坐標(biāo)（GPSINFO屬性）、物距（Object Distance），根據(jù)以上兩屬性計(jì)算出設(shè)備實(shí)際坐標(biāo)。由于缺少拍攝角度，根據(jù)拍攝者和設(shè)備之間的距離，計(jì)算結(jié)果存在一定誤差，但相比于GPS定位誤差，可以忽略不計(jì)，將設(shè)備實(shí)際坐標(biāo)和EXIF中日期時(shí)間（Date Time）拼接，我們就表達(dá)出了設(shè)備第一個(gè)特征：時(shí)空維度。

那么，如何提取設(shè)備的外觀特征，我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備雖然“雜”，但基本能分成三類：圓形AP、扁長路由器、小小正方體的光纖卡。我們引入深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將圓形（包括橢圓，視曲率而定）、扁長體（計(jì)算長、寬比例，超過預(yù)定閘值即為）、正方體分別編碼為01，02，03，經(jīng)過樣本圖片模型訓(xùn)練，有效地解決了外觀特征識(shí)別的問題。

至此，我們已經(jīng)明確了所有編碼因子，將因子拼接可以得出編碼規(guī)則：經(jīng)度（8位）+維度（7位）+海拔（2位）+時(shí)間（8位）+類型（2位）。

直接拼接總長度達(dá)到了27位，為減少信息冗余，縮短編碼長度，我們對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行簡化處理，將設(shè)備的地址位置圈定在校園物理范圍內(nèi)，本校園經(jīng)緯度只要各取最后3位，對(duì)日期我們則省略年份前2位，得出最終的16位編碼方案：經(jīng)度（3位）+維度（3位）+海拔（2位）+時(shí)間（6位）+類型（2位）。

在實(shí)際使用過程中，此體系還有不少缺陷，主要在于對(duì)設(shè)備進(jìn)行手機(jī)圖像采樣時(shí)，受到建筑物結(jié)構(gòu)、天氣等因素影響，GPS定位誤差會(huì)在10米范圍左右，故目前基本以幢為單位。對(duì)此除了使用精細(xì)度更高的手持終端（如雙GPS手機(jī)、北斗芯片手機(jī)）外，我們還可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)部署點(diǎn)，將學(xué)校位置信息進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化。校園無線AP的部署位置是經(jīng)過信號(hào)測(cè)量優(yōu)化后得出的，本研究下一步計(jì)劃先采用工業(yè)級(jí)GPS對(duì)建筑物內(nèi)靠窗的AP經(jīng)緯度進(jìn)行糾正，然后結(jié)合建筑體內(nèi)部結(jié)構(gòu)計(jì)算其他設(shè)備位置，后續(xù)研究希望通過改進(jìn)上述因素使設(shè)備地理位置誤差值小于1米，從而使建筑體內(nèi)物體的位置信息更加精確。

本研究根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分散部署固定安裝的特征，通過改進(jìn)圖像識(shí)別技術(shù)，從時(shí)空維度出發(fā)設(shè)計(jì)和編碼，對(duì)每一個(gè)設(shè)備生成唯一的虛擬ID，并將其與地理信息系統(tǒng)（GIS）及手機(jī)移動(dòng)端結(jié)合，形成一種新的分布式數(shù)字化設(shè)備管理模式，對(duì)比于傳統(tǒng)設(shè)備貼碼的模式，這種方式不僅能更直觀地展示設(shè)備狀態(tài)，同時(shí)也極大地提高了安全性和易用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明遠(yuǎn)，汪蕓.新時(shí)期加強(qiáng)和改革高校設(shè)備管理[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2006（4）.

[2]陳勇，胡建峰.高校設(shè)備管理的幾個(gè)問題與對(duì)策[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2007（3）.

[3]陳志強(qiáng).淺議高校如何提高設(shè)備的管理水平和使用效益[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2007（3）.

[4]趙鵬超，戚大偉.基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和樹葉紋理的樹種識(shí)別研究[J].森林工程，2018（1）.

[5]駱正茂.結(jié)合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同層的特征進(jìn)行包類商品檢索[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2018（1）.

[6]周飛燕，金林鵬，董軍.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2016（9）.

◎編輯 趙瑞峰