高速公路機電設備二維碼標識應用研究

■劉光雄

(福建省高速公路信息科技有限公司，福州 350011)

1 背景概述

目前我省高速公路機電工程建設還沒有實現有效的信息化管理，機電設備出廠以及建設期施工圖、設備安裝調試等信息尚無法有效提供給運營期使用， 無法實現機電設備全壽命周期的建管養一體化管理等問題， 具體如下：

(1)設備存檔登記問題。 相關機電設備沒有統一的電子化登記存檔，導致設備臺賬記錄不完整，建設期設備轉入運營期管理無法有效銜接； 高速公路機電工程建設涉及到眾多大型機電設備，由于在設備出廠及安裝期間，相應的設備出廠及安裝記錄等通常以紙質方式存檔， 這對于后期運維期間的日常維修、維護等造成了較大不便，無法通過信息化手段實現機電設備及安裝信息共享。

(2)設備跟蹤溯源問題。 現有機電設備普遍采用條碼方式，條碼承載信息有限，容錯率低，需要專業識讀設備來讀取，無法有效采用作為機電設備的跟蹤溯源，這導致運營期機電設備維護管理存在很大不便， 也無法按照交通部要求做到全壽命周期管理。

(3)設備問題不易診斷。機電設備場所有布設圖、設備安裝情況、設備布置情況沒有相應系統提供便捷查找，導致運維期難以有效開展運作。

(4)現場移動應用缺乏。目前尚無法提供基于APP、微信的手持設備現場識讀機電設備及調閱機電設備履歷信息，導致機電設備維修、維護效率低下。

根據 《交通運輸部關于打造公路水路品質工程指導意見》交安監發[2016]216 號文件要求，加強推進工程管理精細化與信息化建設，探索“互聯網+交通基礎設施”發展新思路，推進大數據與項目管理系統深度融合，實現工程建設全壽命周期關鍵信息的互聯網共享。因此，有必要建設高速公路機電設備二維碼標識管理應用系統， 以加強機電工程管理精細化與信息化建設， 同時有效解決機電工程建設中存在相關問題，實現機電設備“建管養”一體化應用。

2 實現目標

(1)實現關鍵設備及其場所全面二維碼化。 對高速公路機電工程關鍵機電設備、 關鍵設備場所實行二維碼注冊登記， 并以二維碼標簽形式要求廠家在出廠及施工單位施工時便固定在設備或場所指定位置， 以實現關鍵設備及其場所全面二維碼化。

(2)實現二維碼機電設備全信息留存。 在二維碼標簽中實現本機電設備的基礎信息存儲， 同時建立二維碼應用后臺系統，將相關機電設備技術資料、設備現場圖片、施工安裝記錄、 運行狀況以及運維期的維修記錄等信息實現全部留存。

(3)實現二維碼機電設備全壽命周期管理。 通過二維碼標識唯一設備，并在轉入運維期后，實現通過二維碼來記錄指定設備的維修、維護記錄，直至該設備拆卸報廢為止，以此實現二維碼機電設備全壽命周期管理。

(4)實現二維碼機電設備全過程溯源。 通過二維碼機電設備的靜態信息和設備安裝、運行、維修、維護、拆裝等動態信息，實現二維碼機電設備的全過程溯源跟蹤，以此全面提升設備維修、維護效率。

(5)支持APP、微信等移動應用。 通過手持設備APP、微信等應用， 可隨時掃描識讀二維碼機電設備信息及調閱設備整體資料信息， 同時與設備運行狀況監控系統對接，實現隨時隨地掌控機電設備整體情況。

3 總體架構設計

3.1 系統架構設計

根據總體實現目標， 機電設備二維碼管理應用系統主要由機電設備二維碼應用管理系統、移動APP 微信機電設備應用系統組成。

如圖1 所示， 機電設備二維碼應用系統由底層數據庫、應用子系統、平臺前端應用等組成，并通過前端面向設備廠家、施工單位、項目業主、監理單位等進行業務應用。 其中，底層數據庫由機電工程管理數據庫、建設期機電設備數據庫組成； 應用子系統由機電設備二維碼管理應用系統、移動微信機電設備應用系統共同組成，并通過數據接口及應用接口與運營期的機電設備管理系統對接，實現建管養一體化應用及機電全壽命周期溯源管理；平臺前端應用則包括了WEB、APP、 微信等集成整合應用。

圖1 總體設計結構圖

圖2 機電二維碼時序圖

如圖2 所示， 施工承包管理員先進行設備廠商數據的維護并授權， 有權限的設備廠家在設備出廠后登錄系統進行設備信息的維護并提交，生成二維碼，并制作成鋁片粘貼到設備上。 設備施工方登錄系統審核設備的出廠信息是否符合要求，不符合則退回。設備施工方在設備安裝后生成場所二維碼并粘貼， 通過掃描設備二維碼進行設備安裝信息的維護， 進行現場拍照并把設備二維碼掛到場所二維碼上，項目業主負責對安裝信息進行審核。

如圖3 所示， 平臺整體網絡由高速公路內網和外網組成，考慮到機電工程項目移動化應用需求，系統WEB應用服務、APP& 微信應用服務部署在高速外網DMZ區；同時考慮到數據安全性，機電工程數據庫服務器、統一流程服務器、 地理信息服務器及微信應用服務器都部署在內網，中間通過網閘進行內外網數據交換；展示端主要有廠家、施工單位、項目業主和運維單位的終端應用及移動app 應用。

圖3 部署網絡圖

3.2 二維碼編碼范圍

二維碼編碼范圍包括關鍵機電設備編碼范圍和關鍵機電設備場所編碼范圍。 具體的關鍵機電設備主要是收費系統、通信系統、監控系統和供配電系統四類的關鍵設備。 具體設備類型見表1:

3.3 二維碼編碼規則設計

(1)關鍵機電設備編碼設計

設備類型編號(6 位)+廠家機構代碼(9 位)+出廠日期(8 位)+順序號(6 位)。 總長度29 位。

其中：“設備類型編號” 按照現有機電設備管理系統的設備類型編號，長度為6 位；廠家機構代碼：按照廠家營業執照的組織機構代碼，長度為9 位，全國組織機構代碼由八位數字(或大寫拉丁字母)本體代碼和一位數字(或大寫拉丁字母) 校驗碼組成； 出廠日期為8 位， 如：20170918；順序號：6 位，從000001 開始編號。

表1 關鍵機電設備編碼范圍表

表2 關鍵機電設備場所編碼范圍表

通過該編碼可以唯一識別機電設備， 進而可以進行全壽命周期管理。

(2)關鍵機電設備場所編碼設計

場所類型編號(6 位)+施工單位代碼(9 位)+安裝日期(8 位)+場所編碼(6 位)。 總長度29 位。

其中：“場所類型編號”按照“路線編號”(4 位)+類型編號(2 位)，長度為6 位；施工單位機構代碼：按照施工單位營業執照的組織機構代碼，長度為9 位，全國組織機構代碼由八位數字(或大寫拉丁字母)本體代碼和一位數字(或大寫拉丁字母) 校驗碼組成； 安裝日期為8 位， 如：20170918；場所編碼：6 位。

通過該編碼可以唯一識別機電設備場所， 進而可以查閱該場所相關的機電設計圖紙、各設備安裝位置、施工記錄信息、現場位置照片等內容。

4 系統功能結構

機電設備二維碼管理應用系統主要由網頁端應用和移動端應用組成，網頁端包括了基礎信息管理、設備二維碼登記、場所二維碼管理、設備安裝管理及設備統計分析等功能。其中基礎信息管理包括設備廠家管理、施工單位管理和施工人員管理； 設備二維碼登記主要包括設備出廠信息、信息安裝信息和設備場所信息的維護。移動應用主要包括二維碼掃碼、安裝信息登記、安裝資料上傳等模塊，具體如圖4 所示：

設備二維碼管理主要包括設備出廠信息維護、設備安裝維護。

圖4 系統功能結構

設備出廠信息由設備廠家在設備出廠后填寫， 并通過系統后臺生成二維碼打印制作并粘貼在合適位置。設備出廠信息主要包括設備名稱、設備類型、品牌、規格型號、出廠日期、保修期、質保截止日期、單價、數量等，同時可對設備的說明書、現場照片、二維碼查看及打印功能。

設備安裝維護由設備施工方在設備安裝完后進行設備安裝信息的維護，設備安裝信息包括安裝場所、具體位置/樁號、安裝日期、質保期、質保截止日期、安裝費用、責任人、現場照片、安裝圖紙等；場所二維碼包括主線場所、隧道場所、服務區場所和收費站場所。

一個場所二維碼可包括多個二維碼設備， 當掃描場所二維碼時，所有安裝在這個場所的設備都能展示出來。綜合匯總統計包括廠家設備統計、 設備資源統計和場所資源統計，可直觀地統計出設備和場所等統計數據。

移動端應用直觀地把設備劃分為監控設備、 通信設備、收費設備、供配電設備、通風設備、消防設備，點擊后再按不同的設備類型進行逐級劃分， 并用不同圖標來表示設備是否存在。點擊具體某個設備，可顯示這個設備的二維碼，掃描二維碼可得到設備的出廠信息、安裝信息、相關圖紙圖片和說明書等信息。

圖5 系統網頁端應用

圖6 系統移動端應用

5 應用成效

本機電設備二維碼應用系統在福州東繞高速公路試點應用，通持web 端、APP 及微信移動應用，實現關鍵設備及其場所全面二維碼化，通過場所、設備二維碼標識及貫穿全壽命周期管理，實現了設備信息的信息化、電子化及設備全信息留存， 為建管養一體化應用及溯源管理方面打下了較好的基礎。

圖7 系統應用成效

6 總結與展望

通過高速公路機電設備二維碼應用系統在福州東繞高速公路試點的實施， 可以較大提升機電工程項目管理效率， 為實現機電工程項目建設到運營的有效移交銜接打下了基礎。 今后將在現有基礎上進一步深入研究基于既有的機電二維碼與后續的運營養護進行關聯， 如存儲在二維碼上的機電設備信息在運營期的設備巡檢、維修、隱患排查、養護等方面關聯應用，更好地提升高速公路機電設備工程建管養一體化應用水平。