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

王玉光 王聚軍

【摘 要】本文對廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)進行了介紹，包括系廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的特點、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】電子標簽 管網(wǎng) 巡檢

1 引言

伴隨廠區(qū)生產(chǎn)工藝流程的改進以及技術(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)形成了復雜的管線網(wǎng)絡，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立的，不方便查詢，以及對現(xiàn)有管網(wǎng)的巡檢與維護。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)的安全運行。

2 廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的特點

2.1 實現(xiàn)巡檢工作的標準化

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)指定相應的巡檢路線，巡檢人員利用手持數(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，沿相應的巡檢線路進行巡檢，當發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)或者設(shè)備出現(xiàn)問題時，通過手持設(shè)備掃描電子標簽或者接受電子標簽發(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，并將信息進行記錄通過無線網(wǎng)絡傳回后臺管理系統(tǒng)中，后臺管理人員對信息進行分析處理，并將該信息及時通過電子地圖進行展示，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的維護部門對管網(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)果的準確性，并能夠?qū)崟r的查詢到巡檢人員所處的位置，實現(xiàn)對巡檢人員的規(guī)范化管理以及科學化監(jiān)督。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)設(shè)計目標

采用電子標簽可以有效的對密集的管線和重要設(shè)施進行標識，從而準確、安全、快速地對它們進行定位，大大提高了管理水平和工作效率。在日常維護、查找和搶修時，通過電子標簽可以從數(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）電子標簽技術(shù)；系統(tǒng)中用到了兩種電子標簽一種是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)是由電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三部分組成。電子標簽由耦合元件及芯片組成，標簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進行通信；閱讀器用于讀取或?qū)懭腚娮訕撕炐畔ⅲ惶炀€起到在電子標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簽技術(shù)，是一種以計算機和光電技術(shù)為基礎(chǔ)的電子標簽，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。二維碼可以實現(xiàn)在較小面積內(nèi)表達大量信息的目標。（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應用平臺，使其能對空間數(shù)據(jù)進行獲取、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、補充與發(fā)展。（3）無線通訊技術(shù)；實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)是實時交通信息發(fā)布的實現(xiàn)手段。無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備作為各移動目標與基站進行信息交換的樞紐，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行身份信息驗證，巡檢人員身份驗證成功后登陸系統(tǒng)，并初始化系統(tǒng)加載圖形信息。圖2 所示：（2）信息的查詢與維護功能；巡檢人員可以通過系統(tǒng)進行查詢，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)備的屬性進行修改，修改的信息會上報到管理中心，管理中心對修改進行審核，核實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簽的幫助下，方便快捷的找到相應的巡檢點，對巡檢點設(shè)備的工作狀態(tài)進行仔細檢查。將發(fā)現(xiàn)的各種問題進行上報。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)絡傳輸?shù)椒掌鞫说腉IS 系統(tǒng)中，管理部門便可真實、實時的掌握巡檢人員的工作情況和各類管網(wǎng)的運行情況，實現(xiàn)敏捷管理。（4）協(xié)同辦公；當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)備進行分析，看是否需要對其進行維護或者維修，如果需要可以通知相關(guān)部門，并將詳細的信息包括位置、管線和設(shè)備類型等發(fā)送給相關(guān)部門，方便維護人員查找信息。同時還可以通過巡檢記錄對巡檢人員進行工作考核，實現(xiàn)業(yè)務考核的科學化管理。

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)進行了介紹，包括系廠區(qū)管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的特點、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，并利用電子標簽、GIS以及無線通訊技術(shù)實現(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：

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[3] 馬文帥.嵌入式GIS開發(fā)方法的研究與實現(xiàn)[D].中國海洋大學，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)、計算機軟硬件。