基于电子标签的厂区管网巡检系统的设计与实现

【摘 要】本文对厂区管网巡检系统进行了介绍，包括系厂区管网巡检系统的特点、系统的工作原理、系统设计和系统功能。采用二维码、RFID技术与GIS技术相结合，实现了图形定位及巡检工作方式，改变了以前设备巡检中存在的巡检时间的不准确和巡检不到位以及问题上报滞后的问题，大大提高了工作效率，为管理提供迅速、全面、有效的信息支持。既能避免为了寻找管道而大面积开挖路面对厂区正常生产产生影响，又能保证对管网的精确识别和安全管理。

【关键词】电子标签 管网 巡检

1 引言

伴随厂区生产工艺流程的改进以及技术升级，厂区需要铺设很多的管线系统，包括地下、地上的各种水、电、气、汽等各种管线，在厂区形成了复杂的管线网络，这些管线虽然有自己的设计图或者施工图，但是很多都是CAD格式甚至纸质格式的数据，且不同类型管线信息都是相互独立的，不方便查询，以及对现有管网的巡检与维护。传统模式下的厂区管网巡检主要采取的是人工巡检、纸质记录的方式，需要巡检人员对厂区的各类管网相当熟悉，这些人员往往被称为厂区管网的“活地图”；但是这种方式在一定程度上存在着漏检以及错检等问题，为了更好地维护厂区的管网系统，做到问题早发现早处理，确保厂区各类管网的安全运行。

2 厂区管网巡检系统的特点

2.1 实现巡检工作的标准化

厂区管网巡检系统建立后，巡查人员必须按照系统所规定的的要求进行巡检操作，一些巡检参数设定为选择项，这样就能够保证系统巡检结果的正确，避免输入过程中出现错误。

2.2 采用二维码、RFID技术与GIS技术相结合

厂区管网巡检系统采用了GIS技术与二维码和RFID电子标签相结合的图形定位以及巡检工作方式，二维码和RFID可以存储大量的信息并且安全性比较高，通过在厂区以及车间内部关键位置布设二维码、RFID电子标签，并将关键位置的位置信息、设备信息等信息记录到电子标签中。

2.3 采用三维地图

厂区管网巡检系统以三维的形式展示厂区的管网信息，可以使巡检人员更加直观的确认自己以及所需要巡检的管线、设备的位置以及其他信息。

3 系统的工作原理

厂区管网巡检系统的工作原理是，通过巡检系统指定相应的巡检路线，巡检人员利用手持数据采集设备通过输入巡检人员的账号和密码登录到系统中，沿相应的巡检线路进行巡检，当发现管网或者设备出现问题时，通过手持设备扫描电子标签或者接受电子标签发出的射频信息，获取该处的相对位置，以及管线、设备类型以及出现问题类型等信息，并将信息进行记录通过无线网络传回后台管理系统中，后台管理人员对信息进行分析处理，并将该信息及时通过电子地图进行展示，管理人员可以及时掌握巡检人员以及厂区内的管网以及设备的情况，出现险情时可以及时报警并且将信息及时反馈给相应的维护部门对管网和设备，通过巡检系统可以提高巡检工作的效率以及巡检结果的准确性，并能够实时的查询到巡检人员所处的位置，实现对巡检人员的规范化管理以及科学化监督。

4 系统设计

4.1 系统设计目标

采用电子标签可以有效的对密集的管线和重要设施进行标识，从而准确、安全、快速地对它们进行定位，大大提高了管理水平和工作效率。在日常维护、查找和抢修时，通过电子标签可以从数据库中快速查到相关的重要信息，为管理提供迅速、全面、有效的信息支持。既能避免为了寻找管道而大面积开挖路面对厂区正常生产产生影响，又能保证对管网的精确识别和安全管理。

4.2 系统主要功能

图1所示：

图1系统功能结构图

4.3 系统关键技术

（1）电子标签技术；系统中用到了两种电子标签一种是RFID，另一种是二维码。RFID是英文”Radio Frequency Identification”的缩写，中文称为无线射频身份识别，是一种非接触式自动识别技术。最简单的RFID系统是由电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）三部分组成。电子标签由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信；阅读器用于读取或写入电子标签信息；天线起到在电子标签和阅读器间传递射频信号的作用。二维码作为现在被广泛使用的电子标签技术，是一种以计算机和光电技术为基础的电子标签，它是用某种特定的几何图形按照一定规律用在平面分布的黑白相间的图形来记录数据符号信息的。二维码可以实现在较小面积内表达大量信息的目标。（2）嵌入式GIS；嵌入式GIS（Embedded Geographic Information System）是地理信息系统GIS（Geographic Information System）与嵌入式软硬件技术相结合的一个产物，能为各种专用嵌入式设备提供GIS应用平台，使其能对空间数据进行获取、存储、管理、查询、分析、显示，提供决策支持，是原有的GIS领域的分支与延伸、补充与发展。（3）无线通讯技术；实时地理信息接收与是嵌入式GIS的重要组成部分，无线通信技术是实时交通信息的实现手段。无线数据传输设备作为各移动目标与基站进行信息交换的枢纽，是整个嵌入式GIS系统中的重要组成部分。

5 系统功能

（1）系统登录；巡检人员通过用户名和密码进行身份信息验证，巡检人员身份验证成功后登陆系统，并初始化系统加载图形信息。图2 所示：（2）信息的查询与维护功能；巡检人员可以通过系统进行查询，在图形上选着某条管线或者管线上的某个设备可以查看该管线或者设备的相关信息，以及管线或设备的维护和维修记录，为巡检过程中判断缺陷提供依据。巡检人员还可以同输入某条管线或者设备的编号或者名称查询到该管线或者设备的具置。巡检人员当发现管线某处或者某个设备被更改过，巡检人员可以对该管线或设备的属性进行修改，修改的信息会上报到管理中心，管理中心对修改进行审核，核实后将该属性更新到图形或者属性库中。（3）日常巡检；巡检员在地图和电子标签的帮助下，方便快捷的找到相应的巡检点，对巡检点设备的工作状态进行仔细检查。将发现的各种问题进行上报。巡检员可以在发送表单里包含位置、图片等信息。发送内容主要有：获得的空间位置数据；各种巡检数据（如巡检点位置、损坏腐蚀情况等）；现场情况图片等。最后通过无线通信网络传输到服务器端的GIS 系统中，管理部门便可真实、实时的掌握巡检人员的工作情况和各类管网的运行情况，实现敏捷管理。（4）协同办公；当巡检人员将巡检的结果上报到管理部门时，管理人员根据上报的结果对管线以及设备进行分析，看是否需要对其进行维护或者维修，如果需要可以通知相关部门，并将详细的信息包括位置、管线和设备类型等发送给相关部门，方便维护人员查找信息。同时还可以通过巡检记录对巡检人员进行工作考核，实现业务考核的科学化管理。

图2 系统界面

6 结语

本文对厂区管网巡检系统进行了介绍，包括系厂区管网巡检系统的特点、系统的工作原理、系统设计和系统功能。通过该系统取代原来的巡检方式，并利用电子标签、GIS以及无线通讯技术实现了对厂区管线和设备巡检的信息化与智能化，改变了以前设备巡检中存在的巡检时间的不准确和巡检不到位以及问题上报滞后的问题，大大提高了工作效率。

参考文献：

[1] 徐光岩.基于移动GIS油田管线巡检系统设计与实现[D].西北大学，2009.

[2] 陈国铭.管网巡检系统在城市供水中的应用与成效[J].城镇供水，2012（1）.

[3] 马文帅.嵌入式GIS开发方法的研究与实现[D].中国海洋大学，2008.

作者简介：王玉光（1977―），男，山东龙口人，硕士，高级工程师，研究方向：信息技术、物联网、GIS、智能感知；王聚军（1971―），男，山东高密人，本科，工程师，研究方向：信息化项目建设、计算机软硬件。