基于物聯(lián)網(wǎng)的地質(zhì)項目管理信息化建設(shè)與實踐

于明輝　單冰

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；地質(zhì)項目管理；信息化建設(shè)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）14-0060-03

0引言

現(xiàn)階段，計算機與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，地質(zhì)項目管理的要求也在不斷升高，以往的地質(zhì)項目管理模式逐漸無法滿足實際工作需求[1]。為提升對各類地質(zhì)項目的管理能力，參考以往的地質(zhì)項目管理形式，本文研究設(shè)計了地質(zhì)項目管理信息化系統(tǒng)。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，通過三個層次對系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，接入層包含了數(shù)據(jù)采集、搭建配置的設(shè)計，以物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集方式[2]，在核心層為多類型的數(shù)據(jù)搭建對應(yīng)數(shù)據(jù)庫，并為系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)整合及權(quán)限管理的功能，保障了系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作使用的安全性[3]，應(yīng)用層為操作人員提供與數(shù)據(jù)交互的場景，包括數(shù)據(jù)查詢、模板管理以及平臺管理的功能，以便操作人員對地質(zhì)項目數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)化操作，將項目數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化呈現(xiàn)。

1地質(zhì)項目管理信息化整體設(shè)計

地質(zhì)項目管理的核心是對項目目標(biāo)的管控，其貫穿于項目展開至完成項目成果的全過程[4]。傳統(tǒng)的地質(zhì)項目管理存在點多面廣、管理結(jié)構(gòu)不完善、質(zhì)量管理處于被動、管理方式粗放等特點[5]。完整的管理系統(tǒng)平臺可達(dá)到國家級地質(zhì)項目的管理需求，為提高地質(zhì)項目管理水平，設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的地質(zhì)項目管理信息化系統(tǒng)，不同層次管理的項目數(shù)據(jù)與地質(zhì)項目管理的相關(guān)過程緊密切合，系統(tǒng)設(shè)計總框架及主要功能如圖1所示。

系統(tǒng)框架包括三個層次，自上而下分為接入層、核心層、應(yīng)用層。接入層涵蓋數(shù)據(jù)采集、建設(shè)配置的設(shè)計，以物聯(lián)網(wǎng)作為設(shè)備支持；核心層作為完整系統(tǒng)的技術(shù)層，包含數(shù)據(jù)處理、權(quán)限管理以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)；應(yīng)用層作為數(shù)據(jù)展示層，囊括了數(shù)據(jù)查詢、模板管理及平臺管理的功能。系統(tǒng)總體基于物聯(lián)網(wǎng)的特點將不同層級橫向聯(lián)動，構(gòu)建項目管理信息化操作平臺，根據(jù)不同項目所處的現(xiàn)階段將已經(jīng)獲取的項目數(shù)據(jù)進(jìn)行新建、更改以及權(quán)限分配整合，達(dá)到對不同地質(zhì)項目統(tǒng)一管理的效果，建立適用于各階段的工作流程模型，實現(xiàn)項目整體信息化管理。

2接入層設(shè)計

接入層是系統(tǒng)正常運行的基本保障，建設(shè)配置主要包括硬件搭建和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，系統(tǒng)采用Visual Studio2006環(huán)境下的ASP語言開發(fā)，前端調(diào)用后臺提供的服務(wù)，對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取展現(xiàn)，主體利用Vue.js自主研發(fā)框架，將API響應(yīng)數(shù)據(jù)綁定和組合簡單化，對系統(tǒng)不同模塊對接與集成，選擇可在集成式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的B/S網(wǎng)絡(luò)模式，使用SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立項目數(shù)據(jù)庫。物聯(lián)網(wǎng)中的感知技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于數(shù)據(jù)采集，包括TCP/IP、移動通信技術(shù)、串口融合技術(shù)等，此次系統(tǒng)設(shè)計采用的數(shù)據(jù)采集方法如圖2所示。

RFID技術(shù)不同于傳統(tǒng)接觸式識別，應(yīng)用其感知采集對象信息的特點在于不需接觸被感知對象，所采用的射頻掃描技術(shù)將被感知對象移動到一定區(qū)域范圍，自動識別對象信息，上傳到數(shù)據(jù)庫并設(shè)立標(biāo)簽，使用人員可通過在手機或其他移動設(shè)備植入RFID標(biāo)簽，對已經(jīng)保存在數(shù)據(jù)庫的對象信息進(jìn)行查詢處理，實現(xiàn)多元化操作。

RFID技術(shù)采集數(shù)據(jù)會存在讀寫器接收異常數(shù)據(jù)的情況，需要對相關(guān)射頻信號進(jìn)行分析，完成對異常數(shù)據(jù)的定位，可通過信號時差來計算得出，計算公式見式（1）。

3 核心層設(shè)計

核心層包含數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)整合以及權(quán)限管理，考慮到綜合數(shù)據(jù)庫的設(shè)計難度，此次設(shè)計選擇將三個數(shù)據(jù)庫整合集成的方法服務(wù)系統(tǒng)，分別為電子文檔數(shù)據(jù)庫、項目屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。

3.1數(shù)據(jù)庫構(gòu)建及權(quán)限管理

一般地質(zhì)項目包含的數(shù)據(jù)量較多，為此可選用將數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化文件的形式進(jìn)行儲存，避免對數(shù)據(jù)進(jìn)行煩瑣操作時導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫響應(yīng)速度降低；項目屬性數(shù)據(jù)使用DMBS進(jìn)行儲存管理；具有空間屬性的數(shù)據(jù)可采用ArcGIS 8.0地理信息系統(tǒng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)以GIS 數(shù)據(jù)的通用格式進(jìn)行儲存。具體體現(xiàn)形式如圖3 所示。

系統(tǒng)通過中間件對集成的三個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分布式管理，按照要素分類進(jìn)行集成管理。準(zhǔn)備2T及以上的硬盤，用于存儲結(jié)構(gòu)化的電子文檔數(shù)據(jù)。

權(quán)限可由后臺操作人員進(jìn)行管理，系統(tǒng)可提供的權(quán)限范圍主要包含用戶管理、機構(gòu)管理、角色管理等，不限于對角色權(quán)限的新建、編輯、查詢、刪除等基礎(chǔ)操作，可設(shè)立于不同項目的不同層次業(yè)務(wù)管理人員?；旌鲜跈?quán)的方法可采用擴(kuò)展型的權(quán)限控制模型，使用用戶名和密碼匹配的方式對操作角色進(jìn)行認(rèn)證，以增強授權(quán)的維護(hù)性，可使用調(diào)用統(tǒng)一認(rèn)證接口的方式，匹配用戶信息數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化登錄角色功能權(quán)限等產(chǎn)生動態(tài)變化時造成的授權(quán)錯誤問題。同時設(shè)置系統(tǒng)登錄日志記錄功能，以確保多人操作系統(tǒng)的安全性。

3.2項目數(shù)據(jù)整合

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合模塊需要將數(shù)據(jù)集中管理存放于總服務(wù)器，項目數(shù)據(jù)可分為五大類，其中包含計劃管理數(shù)據(jù)、招投標(biāo)管理數(shù)據(jù)、合同管理數(shù)據(jù)、文檔管理數(shù)據(jù)以及權(quán)限管理等，數(shù)據(jù)整合示意圖如圖4所示。

數(shù)據(jù)整合的過程中，會受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制以及傳輸機制的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈接中斷或數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)過載的情況發(fā)生，從而出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)失敗、數(shù)據(jù)丟失等問題。為降低此現(xiàn)象對數(shù)據(jù)的影響，可對數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行實時監(jiān)測，計算實時丟包率，設(shè)實時丟包率為D，計算公式如式（3）。

式中：R為接收的數(shù)據(jù)組數(shù)量總和，L為輸出數(shù)據(jù)量總和，由公式計算D的值越小，表面數(shù)據(jù)丟包率越低。若D的值過大，可通過增加帶寬或擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫容量等人為干預(yù)的方式降低丟包率。根據(jù)整合后的數(shù)據(jù)，可將各類項目數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化整合，計劃管理數(shù)據(jù)可整合為年度計劃數(shù)據(jù)和總計劃數(shù)據(jù)；招投標(biāo)管理數(shù)據(jù)可整合為招投標(biāo)分類數(shù)據(jù)和招投標(biāo)已存數(shù)據(jù)；合同管理數(shù)據(jù)可整合成合同分類數(shù)據(jù)和合同模板數(shù)據(jù)；文檔管理數(shù)據(jù)可整合為文檔分類數(shù)據(jù)和文檔存儲數(shù)據(jù)；權(quán)限管理數(shù)據(jù)可整合為權(quán)限類型數(shù)據(jù)和權(quán)限角色數(shù)據(jù)。不同類型的數(shù)據(jù)導(dǎo)入對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并支持瀏覽、刪除以及導(dǎo)出成不同展示格式，為防止出現(xiàn)失誤操作，可將數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)鎖定。地質(zhì)項目數(shù)據(jù)具有多樣性，為方便其他人員了解項目實況，管理系統(tǒng)可支持操作人員對數(shù)據(jù)資料自定義分類并重命名，此類操作項需要具有高級權(quán)限的賬戶登錄，登錄后主操作頁面會發(fā)生改變，對后臺的數(shù)據(jù)庫管理類型可進(jìn)行編輯更改，也可對其他類型賬戶授權(quán)或刪除，可給予項目管理者使用。

4 應(yīng)用層設(shè)計

應(yīng)用層作用于操作人員與系統(tǒng)之間的交互，包含數(shù)據(jù)查詢、模塊管理及系統(tǒng)平臺管理等基本使用功能，使用管理系統(tǒng)的地質(zhì)項目管理人員可通過客戶端，以Web為媒介向總服務(wù)器發(fā)起操作請求指令，再由對應(yīng)數(shù)據(jù)庫反饋數(shù)據(jù)至客戶端并呈現(xiàn)，響應(yīng)流程圖如圖5所示。

根據(jù)不同項目的管理層次，可將項目庫模板劃分為項目級模板、管理級模板和自定義模板。項目級模板的管理模式按照已有的地質(zhì)項目屬性，名稱以地質(zhì)項目管理庫為準(zhǔn)，表現(xiàn)形式可進(jìn)行篩選確定。管理級模板可對項目庫進(jìn)行增加或刪除，操作權(quán)限定位最高，可將符合管理規(guī)則的項目添加到平臺項目庫并查看具體項目管理信息。自定義模板在數(shù)據(jù)庫已存項目的基礎(chǔ)上進(jìn)行添加，操作者根據(jù)實際地址項目管理屬性，自定義錄入管理數(shù)據(jù)項并支持瀏覽、編輯以及儲存，若已有數(shù)據(jù)參考與系統(tǒng)儲存內(nèi)容不同，系統(tǒng)可自動轉(zhuǎn)換被添加數(shù)據(jù)，方便項目管理人員使用。項目數(shù)據(jù)信息輸出形式有Excel表格、JPG或PDF等多種形式，能夠滿足不同使用場景下項目的需求。

5 測試實驗

5.1 實驗準(zhǔn)備

為基于物聯(lián)網(wǎng)的地質(zhì)項目管理系統(tǒng)進(jìn)行測試實驗準(zhǔn)備，選用一臺計算機，帶有的配置為Windows7操作系統(tǒng)，中央處理器為I5 9400F，GTX750的顯示卡，16G運行內(nèi)存，2T的機械硬盤作為儲存盤，200M網(wǎng)絡(luò)帶寬，Dell U2414H的液晶顯示器，并將已有部分地質(zhì)項目資料作為實驗數(shù)據(jù)導(dǎo)入管理系統(tǒng)進(jìn)行測試。系統(tǒng)主登錄頁面布局簡潔，整個頁面顯得清爽界面簡單易懂，操作按鈕及導(dǎo)航欄位置居中。操作人員打開客戶端程序，輸入用戶名及密碼后，系統(tǒng)后臺將會自動在數(shù)據(jù)庫內(nèi)對輸入信息檢索匹配，若用戶密碼輸入正確且合法，就可登錄到平臺首頁，否則即登錄失敗。

成功登錄后，系統(tǒng)將根據(jù)已登錄賬戶信息判斷用戶所屬角色組，操作人員在其所在用戶組的權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行相關(guān)操作，共準(zhǔn)備一般權(quán)限賬戶和高級權(quán)限賬戶進(jìn)行測試，電腦和RFID設(shè)備通過調(diào)用接口和定義接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)后臺和RFID設(shè)備聯(lián)動，數(shù)據(jù)通過串口來獲得，串口設(shè)置為37400波特率，6位數(shù)據(jù)位，1 位停止位，無校驗。每個ID號為5個字節(jié)，轉(zhuǎn)換為6個ASC字符發(fā)送。

5.2 實驗成果

將導(dǎo)入系統(tǒng)的地質(zhì)項目各項數(shù)據(jù)作為測試對象，設(shè)定數(shù)據(jù)庫響應(yīng)時間為40ms，對不同項目類型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸速率與準(zhǔn)確率等進(jìn)行測試，實時測試結(jié)果如表1所示。

由表1可知，在錄入系統(tǒng)的地質(zhì)項目管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率均可達(dá)到100%，不同類型的數(shù)據(jù)可完整記錄到系統(tǒng)后臺的數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)檢索準(zhǔn)確率最高為99.2%，最低為97.8%，由此可見，常規(guī)情況下，操作人員均可準(zhǔn)確查詢到需要的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的響應(yīng)時間最高為31ms，最低為28ms，對不同類型的數(shù)據(jù)做出操作指令時，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不存在卡頓的現(xiàn)象，可及時將數(shù)據(jù)反饋給操作人員；數(shù)據(jù)交換時間最高為1.5s，最低為1s，相關(guān)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改、刪除等操作時，數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)可在短時間內(nèi)進(jìn)行動態(tài)變化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的更新及保存。綜合而言，基于物聯(lián)網(wǎng)的地址項目管理系統(tǒng)可滿足地質(zhì)項目在更新變化上的管理需求，提升地質(zhì)項目管理的水平。

6 結(jié)束語

針對國內(nèi)的地質(zhì)項目存在的多樣性特點，對于需要管理的項目數(shù)據(jù)，可根據(jù)屬性類型對系統(tǒng)進(jìn)行更新完善，以接入層、核心層及應(yīng)用層三個設(shè)計層面作為系統(tǒng)基礎(chǔ)，結(jié)合運用數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)和存儲技術(shù)，將不同類型項目的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成整合，達(dá)到一站式管理，同時利用系統(tǒng)的自定義功能服務(wù)項目管理的靈活需求，在同一系統(tǒng)操作平臺下實現(xiàn)對不同項目同步操作，增加地質(zhì)項目管理的時效性。系統(tǒng)內(nèi)集成了地質(zhì)項目管理各個階段的流程模板，在項目管理各個階段的流程中，均有不同權(quán)限的角色負(fù)責(zé)管理，能夠?qū)⒉煌瑪?shù)據(jù)信息互相交付傳遞，有助于提升地質(zhì)項目管理工作的信息化和工作效率。將具體流程公開化、系統(tǒng)化、規(guī)范化，對于未來地質(zhì)項目管理的協(xié)調(diào)發(fā)展具有積極的推動作用。