基于定位與NFC的水電站巡檢軌跡追溯研究

朱文武

摘 要 為了滿足高效巡檢的需求，降低巡檢過程的復雜度和提高巡檢的實時性。本文提出一個基于定位系統與NFC技術的巡檢軌跡追蹤系統。結合NFC技術和移動通信技術，使用APP獲取設備標簽信息，通過移動通信技術將設備信息上傳至服務器，及時檢查巡檢信息。

關鍵詞 NFC;Android;巡檢;定位系統

引言

隨著社會的飛速發展，一些設備的規模也逐漸擴大，為了使設備能夠高效持續運行，及時排查存在的故障及安全隱患，制定高效、便捷、精準的巡檢系統變得越來越重要。目前巡檢方式多為手工記錄，巡檢人員的操作流程非常煩瑣。在設備規模不斷擴大的今天，繼續使用手工記錄會加重巡檢人員的負擔及錯誤率，且不能及時反饋設備信息等。本文基于定位系統與NFC技術設計了巡檢軌跡追蹤系統，該系統能實現高效巡檢，且記錄巡檢路線，提醒巡檢人員未巡檢設備，及時反饋設備情況。

1技術介紹

1.1 定位系統

目前有4種不同的定位系統，其中是中國的北斗衛星導航系統、美國的全球定位系統、俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統以及歐洲的伽利略衛星導航系統。都具有全天候、全球性、實時 性和連續性的三維導航與定位功能。

美國的全球定位系統和俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統的定位誤差小于10米，歐洲的伽利略衛星導航系統的定位誤差小于1米，而中國的北斗衛星的定位誤差小于0.5米。

定位系統主要由軌道衛星、地面控制部分和用戶設備3個部分組成。地面控制部分由一個主控站，5個全球監測站和3個地面控制站組成。監測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續測量到所有可見衛星的接收機。監測站將取得的衛星觀測數據，包括電離層和氣象數據，經過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤數據，計算出衛星的軌道和時鐘參數，然后將結果送到3個地面控制站。用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，并跟蹤這些衛星的運行。

1.2 近場通信

近場通信（NFC）是一種短距離的高頻無線通信技術。允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據交換。NFC是由飛利浦公司發起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯合主推的一項無線技術，是基于RFID技術發展起來的一種近距離無線通信技術。在13.56MHz頻率運行，最高可傳輸距離為20厘米。

NFC的工作方式有兩種，分別是主動模式和被動模式。在被動模式下，啟動NFC通信的設備，也稱為NFC發起設備，在整個通信過程中提供射頻場。它可以選擇106 kbps、212 kbps或424 kbps其中一種傳輸速度，將數據發送到另一臺設備。另一臺設備稱為目標設備，不必產生射頻場。在主動模式下，發起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，進行通信。

1.3 Android系統

Android是由Google公司開發的一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統，主要使用于移動設備，如智能手機和平板電腦。Android系統分為4個層，從底層到高層分別是系統內核層、系統運行庫層、應用程序框架層 、應用程序層。

（1）系統內核層為Android設備的各種硬件提供了底層的驅動，雖然Android系統是基于Linux內核的，但是與Linux系統有很大的不同，比如Android系統沒有glibc。

（2）系統運行庫層是包括9個子系統，分別是分別是圖層管理、媒體庫、SQLite、OpenGLEState、FreeType、WebKit、SGL、SSL和libc，除了這些系統庫以外，還有Android原生庫，這些庫主要為Android提高主要的特性支持。

（3）應用框架層活動管理器、窗口管理器、視圖系統、資源管理器、位置管理器、通知管理器和XMPP服務等十個部分。是Android應用開發的基礎。

（4）應用程序層提供一些核心應用程序包，例如郵件、短信、日歷、地圖等[1]。

2系統概述

本文設計的巡檢軌跡追溯系統將擁有NFC和定位功能的移動設備與終端設備相結合。巡檢人員進行巡檢時，可以通過定位系統和掃描巡檢點NFC標簽從而記錄巡檢路線和信息。當出現故障及其他問題時，也可以通過系統及時反饋問題，優化了巡檢人員的操作流程，使得設備的管理更加高效。系統共有4個功能：

（1）身份識別功能：通過掃描巡檢人員持有NFC的移動設備，該移動設備存儲著設備持有人的基本信息，實現識別巡檢人員。

（2）信息管理功能：該功能實現巡檢人員記錄各個設備的基本信息，如運轉情況、巡檢結果等。

（3）路線巡檢功能：該功能記錄巡檢人員通過定位系統記下的路線，同時查看是否有漏檢情況。

（4）問題反饋功能：當設備發生故障或存在安全問題時，實現及時反饋故障或安全問題[2]。

3系統設計

3.1 系統架構

巡檢軌跡追蹤系統由NFC標簽，可讀取NFC標簽信息的APP，服務器后臺三部分組成。NFC標簽有兩種，一種依附在待巡檢設備上存儲著設備的基本信息。另一種置于有NFC功能的移動設備，用于識別巡檢人員身份。通過移動設備接觸待巡檢設備的NFC標簽，確認巡檢人員身份，以及待巡檢設備的運轉情況，并記錄位置信息然后上傳至服務器，記錄巡檢結果。巡檢信息上傳至服務器時，服務器會檢查巡檢信息，發現存在異常時告警并記錄巡檢路線。

3.2 系統特點該系統有如下特點：

（1）采用定位系統記錄巡檢路線，使得巡檢路線更加精準。極大降低了巡檢路線出錯的概率。

（2）使用NFC標簽記錄設備信息，不需要手工記錄設備信息，極大降低了出錯的概率，優化了操作流程，只需要與持有NFC功能的移動設備向接觸即可完成巡檢。

（3）使用持有NFC功能的移動設備作為讀寫端，設備攜帶方便，易于維護[3]。

4結束語

本文設計的巡檢軌跡追蹤系統能夠降低巡檢過程的煩瑣程度，優化了巡檢過程，記錄巡檢人員的路線，提醒巡檢人員是否存在未巡檢設備，通過移動通信技術使得巡檢變得高效實時，能夠及時發現并排除問題。

參考文獻

[1] 饒豐江，蘇兆盛，田凡.使用安卓設備調試自動化設備的設計與實現[J].計算機測量與控制，2018，26（12）：80-83.

[2] 雷洪翔，任爽，呂鐸，等.全球定位系統（GPS）信息采集與處理[J].現代工業經濟和信息化，2018，8（16）：34-35，39.

[3] 李銘軒，顧旻霞，林敏.面向NFC業務的互通性研究[J].電信技術，2018，（11）：8-11，16.