智能巡更巡檢管理系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)

王 東，陳 陽

（1. 青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院財(cái)經(jīng)商貿(mào)系，海東 810006；2. 廣州大學(xué)管理學(xué)院，廣州 510006)

目前許多行業(yè)仍然采用古老的人工巡檢模式，浪費(fèi)了人力物力，也使信息傳遞的及時(shí)性受到了阻礙［1］。如何采用先進(jìn)的巡檢系統(tǒng)來配合當(dāng)今時(shí)代各行業(yè)的需求成為了一個(gè)備受人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

基于RFID 技術(shù)的智能巡更巡檢管理系統(tǒng)，是一套融合無線電射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、管理系統(tǒng)于一體的智能化巡檢系統(tǒng)。它由RFID電子標(biāo)簽、巡檢器、PC 端巡更巡檢管理系統(tǒng)三部分組成。電子標(biāo)簽采用美國德州儀器半導(dǎo)體公司出品的RFID，是全球應(yīng)用最廣泛的電子標(biāo)簽產(chǎn)品。巡更巡檢管理系統(tǒng)采用Visual Basic 開發(fā)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL Server，系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫采用ODBC連接［2］。

1 需求分析

1.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

智能巡更巡檢管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)參照了相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，其思路設(shè)計(jì)如下：

（1）先進(jìn)性：采用行業(yè)領(lǐng)先和廣泛使用的RFID 技術(shù)和產(chǎn)品，這種近距離、高頻的無線技術(shù)在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，仍會(huì)是主流的行業(yè)解決方案。

（2）實(shí)用性：電子標(biāo)簽因近年來在電商領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，反倒促進(jìn)了其在各行各業(yè)的廣泛普及，并且在使用的便利性、安全性方面得到了很大的發(fā)展，而且價(jià)格相當(dāng)便宜，使得整體解決方案的總擁有成本（TCO）下降［3］。

（3）可靠性：采用成熟的開發(fā)工具和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，確保巡檢管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提供完善的數(shù)據(jù)庫備份方案，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

1.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對(duì)系統(tǒng)的使用情況，其設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：（1）操作界面簡潔，容易上手，用戶無需培訓(xùn)即可自行使用，體驗(yàn)良好。

（2）系統(tǒng)的響應(yīng)速度要快。在低配硬件或舊系統(tǒng)上，仍能順暢運(yùn)行。

（3）要求原始數(shù)據(jù)只輸入一次，通過設(shè)計(jì)的有效性檢驗(yàn)機(jī)制，確保來自巡檢機(jī)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。

（4）主界面所調(diào)用的子功能盡量都是獨(dú)立的。

1.3 技術(shù)原理

美國德州儀器TIRIS 智能非接觸式IC 卡技術(shù)是RFID 行業(yè)較為優(yōu)質(zhì)成熟的解決方案，本文在TIRIS的基礎(chǔ)上，利用電子標(biāo)簽和巡檢器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化巡檢［4］。在每個(gè)需要巡檢的設(shè)備或位置安置一個(gè)電子標(biāo)簽，在執(zhí)行巡檢作業(yè)時(shí)，工作人員將巡檢器在電子標(biāo)簽周圍輕輕搖一搖，巡檢器線圈發(fā)出的電磁波被電子標(biāo)簽的應(yīng)答器線圈接收，在短時(shí)間內(nèi)便聚集能量，能量足夠時(shí)電子標(biāo)簽內(nèi)部芯片執(zhí)行指令，將該電子標(biāo)簽上全球唯一的序列號(hào)通過發(fā)射器發(fā)出，接著巡檢器接收到電磁波后將其轉(zhuǎn)譯為電子標(biāo)簽的序列號(hào)，在巡檢器的液晶屏幕就可以查詢到該時(shí)刻掃描到的電子標(biāo)簽，巡檢器還可以通過數(shù)據(jù)傳輸線將自身記錄數(shù)據(jù)傳到電腦［5］。如圖1所示。

圖1 電子標(biāo)簽感應(yīng)電路示意圖

RFID 是一種近距離、高頻的無線通信技術(shù)，它具有非常靈活的使用范圍，125 kHz 和134.3 kHz 低頻（LF）無源RFID 標(biāo)簽的讀取距離為10 cm內(nèi)。在不利于人員操作的惡劣環(huán)境下可以使用13.56 MHz 高頻（HF）無源RFID 標(biāo)簽，可在1～1.5 m 距離讀取電子標(biāo)簽。如果使用2.45 GHz超高頻（SHF）有源RFID 標(biāo)簽，甚至可以達(dá)到最高100 m的超遠(yuǎn)距離讀取［6］。

1.4 系統(tǒng)的基本框架

系統(tǒng)的基本框架如圖2所示［7］。

圖2 主程序組成模塊框架

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體布局

整個(gè)巡檢系統(tǒng)包括系統(tǒng)主模塊和子模塊兩部分，子模塊包含巡檢管理、資源管理、巡檢數(shù)據(jù)、系統(tǒng)維護(hù)四大模塊［8］。其中巡檢管理包括巡檢器設(shè)置、下載檔案、讀取人員檔案、讀取地點(diǎn)檔案、讀取事件檔案、巡檢記錄等內(nèi)容。

由系統(tǒng)主模塊支持各子模塊功能的實(shí)現(xiàn)。如圖3所示。

圖3 巡檢系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.2 巡檢系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

巡檢系統(tǒng)主模塊的菜單如圖4所示［9］。

圖4 菜單結(jié)構(gòu)

2.2.1 系統(tǒng)主模塊的流程圖

主程序在運(yùn)行時(shí)首先將所有變量加載到內(nèi)存，業(yè)務(wù)邏輯問題則顯示登錄界面，主程序還檢查用戶是否輸入信息并確定登錄，然后用戶進(jìn)入子功能，系統(tǒng)主模塊的流程如圖5所示。

圖5 登錄系統(tǒng)流程

2.2.2 系統(tǒng)登錄文件的制作與說明

為了確保數(shù)據(jù)不被外人看到，用戶在登錄以后所做的每個(gè)操作，都可以記錄下來并保存為日志文件。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了用戶登錄環(huán)節(jié)，當(dāng)主程序進(jìn)入以后，要求用戶輸入密碼，再?zèng)Q定是否讓用戶進(jìn)入程序。

運(yùn)行界面如圖6所示。

圖6 登錄界面

如果輸入了相關(guān)信息并點(diǎn)擊確定，登錄成功后會(huì)顯示主界面，如圖7所示。主界面上有一系列菜單，包括系統(tǒng)管理、資源管理、巡檢數(shù)據(jù)、系統(tǒng)維護(hù)，還有快捷按鈕，包括登錄、注銷、巡檢器、計(jì)劃設(shè)置、記錄查詢、巡檢考核、參數(shù)設(shè)置。

圖7 主界面

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫能充分描述數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，人們建立數(shù)據(jù)庫的目的，就是想用數(shù)據(jù)來反映客觀事物及其之間的聯(lián)系。為了使數(shù)據(jù)庫具有正確反映這種聯(lián)系的能力，在建立數(shù)據(jù)庫的初期確定能夠表達(dá)客觀事物的數(shù)據(jù)庫模型十分重要。

2.3.1 基本數(shù)據(jù)表

基本數(shù)據(jù)表保存了巡檢管理系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括了記錄計(jì)劃、地點(diǎn)名稱、到達(dá)時(shí)間等信息。表1是巡檢記錄表，其中只記錄了巡檢記錄的資料，所以用一個(gè)數(shù)據(jù)庫表就可完成，并且Visual Basic 中所需要的數(shù)據(jù)是通過控件來輸入的，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表項(xiàng)不需要在建立時(shí)填入數(shù)據(jù)，而是在Visual Basic 中通過控件傳遞得到，因此只需要建立空表即可。

表1 巡檢記錄數(shù)據(jù)庫表

2.3.2 巡檢計(jì)劃數(shù)據(jù)表

巡檢計(jì)劃數(shù)據(jù)表就是要存放制定巡檢計(jì)劃的各種數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 巡檢計(jì)劃數(shù)據(jù)庫表

2.3.3 巡檢考核數(shù)據(jù)表

我們可以對(duì)從巡檢計(jì)劃的制定到巡檢計(jì)劃的執(zhí)行進(jìn)行考核，并把考核結(jié)果存入巡檢考核數(shù)據(jù)表，如表3所示。

表3 巡檢考核數(shù)據(jù)表

2.3.4 線路設(shè)置數(shù)據(jù)表和線路中的巡檢地點(diǎn)表

在設(shè)置巡檢線路時(shí)，會(huì)要求設(shè)置巡檢線路和線路中的巡檢地點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于巡檢來說至關(guān)重要，當(dāng)然也需要用數(shù)據(jù)庫來保存，如表4和表5所示。

表4 線路設(shè)置表

表5 線路中的巡檢地點(diǎn)表

2.3.5 巡檢事件數(shù)據(jù)表

巡檢事件是巡檢計(jì)劃制定的一部分，其具體數(shù)據(jù)項(xiàng)如表6所示。

表6 巡檢事件數(shù)據(jù)表

3 系統(tǒng)開發(fā)

3.1 系統(tǒng)主模塊

系統(tǒng)主模塊是系統(tǒng)的主要界面體現(xiàn)，它支持系統(tǒng)的各下屬子模塊功能的實(shí)現(xiàn)。在此設(shè)計(jì)的巡檢系統(tǒng)中，包含有巡檢管理、資源管理、巡檢數(shù)據(jù)、巡檢考核等主要子模塊。系統(tǒng)主模塊與各子模塊通過主模塊的支持和聚合作用有機(jī)地組成了一個(gè)整體［10］，實(shí)現(xiàn)了此巡檢系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。如圖7所示。

3.2 巡檢管理的設(shè)計(jì)

巡檢器界面與主界面設(shè)計(jì)類似，在空白窗體中添加一個(gè)Sstab 控件、一個(gè)Datagrid 控件，考慮到要連接數(shù)據(jù)庫，本設(shè)計(jì)采用ADO 方式連接，故需要添加6 個(gè)Adodc 控件，并且添加相關(guān)控件，界面如圖8所示。

圖8 巡檢器的功能標(biāo)簽

設(shè)計(jì)完成后界面如圖9所示。

圖9 巡檢器菜單

實(shí)現(xiàn)的功能如下：

（1）巡檢記錄。巡檢器可采用RS-8232（或USB）接口與電腦連接，在電腦上可用廠商提供的測(cè)試工具來測(cè)試是否可以從巡檢器上讀取數(shù)據(jù)。如果測(cè)試工具操作成功，再在巡檢管理系統(tǒng)中調(diào)用Windows通訊API接口將巡檢器中的數(shù)據(jù)庫讀取到內(nèi)存，然后存入數(shù)據(jù)庫中。在完成操作后按“結(jié)束通訊”，將巡檢器置回功能選擇狀態(tài)。

（2）下載檔案。巡檢器中的檔案包括了計(jì)劃、計(jì)劃點(diǎn)、人員、事件等，在將檔案下載到巡檢器時(shí)，需要做相應(yīng)的數(shù)量限制，超過該數(shù)量則無法執(zhí)行下載操作。例如，計(jì)劃數(shù)為20個(gè)，計(jì)劃中包含的地點(diǎn)為1024 個(gè)，計(jì)劃點(diǎn)總數(shù)為6000個(gè)，事件及人員數(shù)為250個(gè)。

（3）讀取檔案。從巡檢器中讀取地點(diǎn)、人員、事件等檔案。

4 結(jié)語

基于RFID 的智能巡更巡檢管理系統(tǒng)，可解決監(jiān)管不完善、施工困難、布線復(fù)雜、信息不及時(shí)等問題，有效滿足自動(dòng)化巡檢的需求，提高了巡檢的效率，將巡檢水平提高到一個(gè)新的高度［11］。筆者后續(xù)的工作將致力于將C/S架構(gòu)管理后臺(tái)遷移到GIS云平臺(tái)，巡檢器增加GPS定位功能和移動(dòng)通信（GPRS、3G、4G 或5G）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加智能、完善的巡更系統(tǒng)。