基于RFID電子標(biāo)簽的智能抄表管理系統(tǒng)介紹

孫立超

南京水務(wù)集團(tuán)有限公司，江蘇南京，210000

基于RFID電子標(biāo)簽的智能抄表管理系統(tǒng)介紹

孫立超

南京水務(wù)集團(tuán)有限公司，江蘇南京，210000

供水企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與日常管理工作中抄表工作的管理密不可分，也是供水企業(yè)投資回報(bào)的途徑，將對供水企業(yè)的穩(wěn)定持久發(fā)展起到舉足輕重的重要作用。目前，國內(nèi)自動抄表收費(fèi)方式還沒有完全普及，人工抄表還是主要的抄表方式。抄表到位率低、抄見率低、抄表人員難以交叉工作是自來水公司對營收業(yè)務(wù)管理最大的難點(diǎn)。作為智能化產(chǎn)業(yè)鏈的一環(huán)，智能抄表管理系統(tǒng)引入了物聯(lián)網(wǎng)的核心RFID電子標(biāo)簽和先進(jìn)的GIS技術(shù)，能對抄表工作進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與智慧化管理，一則能提高外業(yè)抄表人員的工作質(zhì)量，二來通過解決內(nèi)外溝通的屏障，能切實(shí)解決管理缺陷，提升管理水平。

RFID電子標(biāo)簽；智能抄表；移動GIS

1 引言

傳統(tǒng)的供水計(jì)量操作主要是人工抄表，由管理部門派抄表員到裝表地點(diǎn)進(jìn)行抄表。這種抄表方式不但效率低下，而且極易造成差錯(cuò)，不利于科學(xué)管理，給城市管理網(wǎng)絡(luò)的建模、分析、規(guī)劃等都帶來很大的困難。管理體制現(xiàn)代化的迫切需求呼喚著自動抄表時(shí)代的到來。

隨著電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)施自動抄表的大環(huán)境逐漸成熟。準(zhǔn)確無誤、簡單便捷的先進(jìn)抄表方式必將取代傳統(tǒng)落后的手工抄錄方式。這不僅有利于自來水公司信息網(wǎng)絡(luò)的建立，也有利于將來城市各種信息系統(tǒng)的建設(shè)。快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、實(shí)時(shí)可靠地獲得用水管理的各類數(shù)據(jù)，是進(jìn)行費(fèi)用自動結(jié)算、用量分析、計(jì)量表運(yùn)行狀況監(jiān)測、負(fù)荷處理等應(yīng)用管理的基礎(chǔ)。

本文所介紹的基于移動GIS的智能抄表系統(tǒng)是以普通計(jì)算機(jī)為核心．充分利用先進(jìn)的3G無線通信技術(shù)，通過智能手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。并運(yùn)用RFID技術(shù)和基于移動計(jì)算的現(xiàn)場抄表管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場抄表的水表自動識別校核管理、抄見率管理、智能手寫輸入管理、抄表數(shù)據(jù)審核管理、抄表數(shù)據(jù)異常值分析管理、人員現(xiàn)場工作管理、人員軌跡管理等功能。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 RFID電子標(biāo)簽

RFID(Radio Frequency Identi fi cation)技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸式信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到自動識別的技術(shù)。

在智能抄表管理系統(tǒng)中，將RFID電子標(biāo)簽與表具綁定，能形成與表具間的一一對應(yīng)，用于表具的身份識別、生命周期管理和抄表到位率的管理。

RFID電子標(biāo)簽具有不同的頻率和使用環(huán)境，因此在抄表的現(xiàn)場應(yīng)用中，需與表具所處的真實(shí)環(huán)境相結(jié)合，選擇合適的RFID電子標(biāo)簽。

2.2 移動GIS技術(shù)

移動GIS是一種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行于移動終端（如智能手持機(jī)等）并具有桌面GIS功能的GIS，能集成GIS、GPS,移動通信，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，多媒體技術(shù)等。

移動GIS具有以下特點(diǎn)：（1）移動性：運(yùn)行在各種移動終端上，與服務(wù)器可通過無線通信進(jìn)行交互實(shí)時(shí)獲取空間數(shù)據(jù)，也可以脫離服務(wù)器與傳輸介質(zhì)獨(dú)立運(yùn)行。（2）動態(tài)（實(shí)時(shí)）性：能及時(shí)響應(yīng)用戶的請求，能處理用戶環(huán)境中隨時(shí)間變化因素的實(shí)時(shí)影響。（3）對位置信息的依賴性：在移動GIS中，系統(tǒng)所提供的服務(wù)與用戶的當(dāng)前位置是實(shí)時(shí)相關(guān)的，需要集成各種定位技術(shù)，用于實(shí)時(shí)確定用戶的當(dāng)前位置和實(shí)時(shí)信息。（4）移動終端的多樣性：移動GIS可以呈現(xiàn)在多種移動終端上，包括手機(jī)，掌上電腦，車載終端等。

3 智能抄表管理系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)

3.1 軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用.NET(Microsoft ASP.NET ) 體系技術(shù)。Microsoft.NET是Microsoft的XML Web服務(wù)平臺。.NET包含了建立和運(yùn)行基于XML的軟件所需要的全部部件。

管理系統(tǒng)端采用B/S構(gòu)架（兼容性以兼容IE8-11，chrome為標(biāo)準(zhǔn)），客戶端以pc瀏覽器（IE，chrome，safari）為主，手持設(shè)備端必須采用手機(jī)APP，充分發(fā)揮pc終端的強(qiáng)大特性以及手機(jī)終端的便攜特性

在本系統(tǒng)中，我們建議設(shè)立獨(dú)立的數(shù)據(jù)服務(wù)器一臺，應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器一臺。這樣可以將GIS數(shù)據(jù)的存儲服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行分離，達(dá)到高效的用戶訪問和數(shù)據(jù)處理的效果。通過大量的測試，證明在GIS應(yīng)用中，地圖數(shù)據(jù)服務(wù)器的運(yùn)行效率對整個(gè)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。所以在配置時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器的配置相對較高。應(yīng)用服務(wù)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器操作系統(tǒng)：64位Linux企業(yè)版 或 WINDOWS SERVER 2008；數(shù)據(jù)庫：Oracle11g

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)為“手持系統(tǒng)”和“管理系統(tǒng)”。

“手持系統(tǒng)”架構(gòu)在智能移動終端，為一體化集成設(shè)備。設(shè)備集成第四代GPS芯片、無線數(shù)據(jù)通信芯片、攝像頭以及RFID讀寫模塊。手持系統(tǒng)應(yīng)用于外業(yè)抄表工作，由抄表人員攜帶在工作現(xiàn)場使用。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)水表識別、智能抄表、實(shí)時(shí)通信、現(xiàn)場情況采集等功能，將傳統(tǒng)紙質(zhì)冊子的抄表記錄變革為智能數(shù)字化抄表方式。

“管理系統(tǒng)”采用B/S架構(gòu)，部署于公司服務(wù)器上，內(nèi)業(yè)人員通過接入公司內(nèi)網(wǎng)的終端電腦直接訪問。可實(shí)現(xiàn)對抄表任務(wù)、現(xiàn)場工作、抄表人員等管理功能，并設(shè)權(quán)限控制，可據(jù)人員崗位與角色設(shè)置，提供各權(quán)限的應(yīng)用功能與數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.3 智能手持設(shè)備應(yīng)用功能

利用智能手持設(shè)備內(nèi)置的GPS定位設(shè)備和表只RFID電子標(biāo)簽定位技術(shù)，系統(tǒng)提供電子標(biāo)簽（RFID）表號識別功能，電子標(biāo)簽（RFID）現(xiàn)場寫入功能，以及GPS衛(wèi)星定位等功能。

3.3.1 電子標(biāo)簽（RFID）表號識別功能

水表內(nèi)置RFID電子標(biāo)簽，將水表的基礎(chǔ)資料信息、用戶信息、表務(wù)信息、更換維護(hù)信息等進(jìn)行有效的綁定，實(shí)現(xiàn)信息關(guān)聯(lián)。抄表員必須到達(dá)表位，對水表中內(nèi)置的RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行識讀，方可進(jìn)行抄表工作，保證了抄表到位率。

通過電子標(biāo)簽的唯一編碼，還可以自動進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)的檢索，調(diào)閱用戶的用水信息，輔助現(xiàn)場抄表工作。

3.3.2 電子標(biāo)簽（RFID）現(xiàn)場寫入功能

現(xiàn)場裝表時(shí)，工作人員可直接將裝表地址、戶號、時(shí)間寫入電子標(biāo)簽，并通過無線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)回傳到后臺數(shù)據(jù)庫中。后臺系統(tǒng)將RFID的唯一碼與現(xiàn)場信息綁定，可避免水表誤裝情況的發(fā)生。

3.3.3 GPS衛(wèi)星定位功能

智能手持設(shè)備內(nèi)置GPS定位功能，可快速準(zhǔn)確引導(dǎo)抄表員到達(dá)抄表現(xiàn)場，保證抄表人員在陌生環(huán)境中抄表時(shí)能夠快速找到表位。

3.3.4 抄表現(xiàn)場審核功能

當(dāng)現(xiàn)場輸入本月表底數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)會自動計(jì)算本月的用水量，若超出預(yù)設(shè)的數(shù)值則手持設(shè)備會給出提示，要求抄表員再次確認(rèn)表底是否正確，進(jìn)行有效數(shù)值分析和波動分析，從而降低抄表差錯(cuò)率。

3.3.5 抄表數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳功能

現(xiàn)場抄見數(shù)據(jù)可通過3G網(wǎng)絡(luò)直接上傳回后臺管理平臺中，減去后期數(shù)據(jù)錄入的環(huán)節(jié)，更增強(qiáng)了抄表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

3.3.6 供水設(shè)備巡視

充分發(fā)揮抄表人員設(shè)備巡視的職能，當(dāng)在抄表過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備損壞、漏水等情況后，抄表人員可以直接在智能手持終端設(shè)備中進(jìn)行“現(xiàn)場缺陷記錄”，并可以通過內(nèi)置的攝像頭對缺陷部位進(jìn)行拍照，也可以通過錄音進(jìn)行缺陷描述。這些信息可以通過3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送回公司。

3.4 管理平臺系統(tǒng)應(yīng)用功能

3.4.1 抄表計(jì)劃智能排班功能

以電子地圖數(shù)據(jù)和管網(wǎng)分布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合表務(wù)帳務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行抄表計(jì)劃的輔助生成，包括年度計(jì)劃、季度計(jì)劃、月計(jì)劃等，合理分配抄表區(qū)域。

3.4.2 抄表人員管理及數(shù)據(jù)分析功能

(1)通過智能手持設(shè)備，可對現(xiàn)場工作人員進(jìn)行考勤記錄。管理人員可以在服務(wù)管理平臺上查詢檢索當(dāng)前在線的所有現(xiàn)場工作人員。

(2) 對現(xiàn)場工作人員進(jìn)行相關(guān)資料的管理，包括人員基本信息、工作信息等。

(3) 對現(xiàn)場工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，方便人員的管理。例如依據(jù)當(dāng)前工作量情況排序、依據(jù)所屬主管理部門排序等。

3.4.3 抄表任務(wù)無線派發(fā)功能

系統(tǒng)利用3G無線傳輸技術(shù)，可以通過系統(tǒng)管理平臺直接將任務(wù)信息發(fā)送給現(xiàn)場的智能手持設(shè)備，包括區(qū)域信息、電子地圖信息等，提高管理水平。

3.4.4 抄表人員軌跡回放功能

系統(tǒng)提供人員軌跡回放功能。對已經(jīng)完成的抄表工作，可以依據(jù)現(xiàn)場人員軌跡歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，也可以進(jìn)行區(qū)域疊加分析，了解實(shí)際到位情況。

3.4.5 抄表人員抄表到位率考核功能

根據(jù)抄表人員的抄表軌跡，可對抄表人員進(jìn)行到位率考核。管理人員也可以對抄表員的抄表軌跡進(jìn)行回放，了解抄表員的抄表情況。

3.4.6 抄表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能

系統(tǒng)可對當(dāng)日或歷史業(yè)務(wù)單進(jìn)行各類指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析。包括解決及時(shí)率、處理及時(shí)率、完成及時(shí)率等。

4.系統(tǒng)成效分析

“智能抄表系統(tǒng)”是由自來水系統(tǒng)、GIS應(yīng)用、GPS應(yīng)用、3G應(yīng)用等多方面的專家和工程技術(shù)人員，在對國內(nèi)外GPS及3G技術(shù)進(jìn)行充分研究，結(jié)合自來水抄表工作的特點(diǎn)和實(shí)際情況，經(jīng)過縝密的方案設(shè)計(jì)，研制開發(fā)而成。

從社會效益的角度來講，隨著科技的進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)、3G通訊技術(shù)及智能手持設(shè)備已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到日常的工作中來了，但是如何將這些技術(shù)和某個(gè)具體的行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，并充分發(fā)揮GPS技術(shù),3G通訊技術(shù)的優(yōu)越性，是一個(gè)尚待研究的課題。隨著國家對可持續(xù)性發(fā)展的重視、用戶對自來水服務(wù)要求的不斷提高，城市的自來水的抄表工作需要更強(qiáng)的信息技術(shù)手段來進(jìn)行管理。比如通過系統(tǒng)建設(shè)，有效杜絕目前全國水司行業(yè)在抄表領(lǐng)域存在的通病-估抄、錯(cuò)鈔、漏抄、不抄，堵上“人情水”漏洞。

從經(jīng)濟(jì)效益的角度來講，“智能抄表系統(tǒng)” 利用先進(jìn)的管理手段，先進(jìn)的GPS、3G、RFID技術(shù)大幅降低供水管網(wǎng)“漏損率”，減小供水“產(chǎn)銷查”，為大幅度提高供水企業(yè)運(yùn)營管理水平和經(jīng)濟(jì)效益將發(fā)揮積極的作用。

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孫立超/1978年生/男/江蘇南京人/本科/工程師/研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)信息技術(shù)