基于電子標簽的廠區管網巡檢系統的設計與實現

王玉光 王聚軍

(山東中煙工業有限責任公司濟南卷煙廠,山東濟南 250104)

基于電子標簽的廠區管網巡檢系統的設計與實現

王玉光 王聚軍

(山東中煙工業有限責任公司濟南卷煙廠,山東濟南 250104)

本文對廠區管網巡檢系統進行了介紹,包括系廠區管網巡檢系統的特點、系統的工作原理、系統設計和系統功能。采用二維碼、RFID技術與GIS技術相結合,實現了圖形定位及巡檢工作方式,改變了以前設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正常生產產生影響,又能保證對管網的精確識別和安全管理。

電子標簽 管網 巡檢

1　引言

伴隨廠區生產工藝流程的改進以及技術升級，廠區需要鋪設很多的管線系統，包括地下、地上的各種水、電、氣、汽等各種管線，在廠區形成了復雜的管線網絡，這些管線雖然有自己的設計圖或者施工圖，但是很多都是CAD格式甚至紙質格式的數據，且不同類型管線信息都是相互獨立的，不方便查詢，以及對現有管網的巡檢與維護。傳統模式下的廠區管網巡檢主要采取的是人工巡檢、紙質記錄的方式，需要巡檢人員對廠區的各類管網相當熟悉，這些人員往往被稱為廠區管網的“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的管網系統，做到問題早發現早處理，確保廠區各類管網的安全運行。

2　廠區管網巡檢系統的特點

2.1實現巡檢工作的標準化

廠區管網巡檢系統建立后，巡查人員必須按照系統所規定的的要求進行巡檢操作，一些巡檢參數設定為選擇項，這樣就能夠保證系統巡檢結果的正確，避免輸入過程中出現錯誤。

2.2采用二維碼、RFID技術與GIS技術相結合

廠區管網巡檢系統采用了GIS技術與二維碼和RFID電子標簽相結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，通過在廠區以及車間內部關鍵位置布設二維碼、RFID電子標簽，并將關鍵位置的位置信息、設備信息等信息記錄到電子標簽中。

2.3采用三維地圖

廠區管網巡檢系統以三維的形式展示廠區的管網信息，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、設備的位置以及其他信息。

3　系統的工作原理

圖1　系統功能結構圖

廠區管網巡檢系統的工作原理是，通過巡檢系統指定相應的巡檢路線，巡檢人員利用手持數據采集設備通過輸入巡檢人員的賬號和密碼登錄到系統中，沿相應的巡檢線路進行巡檢，當發現管網或者設備出現問題時，通過手持設備掃描電子標簽或者接受電子標簽發出的射頻信息，獲取該處的相對位置，以及管線、設備類型以及出現問題類型等信息，并將信息進行記錄通過無線網絡傳回后臺管理系統中，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內的管網以及設備的情況，出現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和設備，通過巡檢系統可以提高巡檢工作的效率以及巡檢結果的準確性，并能夠實時的查詢到巡檢人員所處的位置，實現對巡檢人員的規范化管理以及科學化監督。

4　系統設計

4.1系統設計目標

采用電子標簽可以有效的對密集的管線和重要設施進行標識，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據庫中快速查到相關的重要信息，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正常生產產生影響，又能保證對管網的精確識別和安全管理。

4.2系統主要功能

圖1所示:

4.3系統關鍵技術

圖2　系統界面

(1)電子標簽技術;系統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。最簡單的RFID系統是由電子標簽(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，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信;閱讀器用于讀取或寫入電子標簽信息;天線起到在電子標簽和閱讀器間傳遞射頻信號的作用。二維碼作為現在被廣泛使用的電子標簽技術，是一種以計算機和光電技術為基礎的電子標簽，它是用某種特定的幾何圖形按照一定規律用在平面分布的黑白相間的圖形來記錄數據符號信息的。二維碼可以實現在較小面積內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GIS(Geographic Information System)與嵌入式軟硬件技術相結合的一個產物，能為各種專用嵌入式設備提供GIS應用平臺，使其能對空間數據進行獲取、存儲、管理、查詢、分析、顯示，提供決策支持，是原有的GIS領域的分支與延伸、補充與發展。(3)無線通訊技術;實時地理信息接收與發布是嵌入式GIS的重要組成部分，無線通信技術是實時交通信息發布的實現手段。無線數據傳輸設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系統中的重要組成部分。

5　系統功能

(1)系統登錄;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，并初始化系統加載圖形信息。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進行查詢，在圖形上選著某條管線或者管線上的某個設備可以查看該管線或者設備的相關信息，以及管線或設備的維護和維修記錄，為巡檢過程中判斷缺陷提供依據。巡檢人員還可以同輸入某條管線或者設備的編號或者名稱查詢到該管線或者設備的具體位置。巡檢人員當發現管線某處或者某個設備被更改過，巡檢人員可以對該管線或設備的屬性進行修改，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

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、物聯網、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、計算機軟硬件。