蘭溪市河道堤防移動巡檢辦公系統(tǒng)設(shè)計(jì)

任健+黃小文+王豪斌

摘要：介紹了蘭溪市的地理特征、目前河道堤防外業(yè)巡檢管理工作的現(xiàn)狀，構(gòu)建了基于3G無線網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)的移動巡檢辦公系統(tǒng)，對系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、技術(shù)框架、軟件界面進(jìn)行設(shè)計(jì)、闡述和分析，實(shí)現(xiàn)蘭溪市河道堤防資源信息化管理，并形成現(xiàn)代化和規(guī)范化的河道堤防巡檢管理工作模式。

關(guān)鍵詞：河道堤防；移動巡檢辦公系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；RFID標(biāo)識；3G無線網(wǎng)絡(luò)；移動互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TN929文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：

1672-1683（2015）001-0199-03

Mobile inspection office system design regarding Lanxi′s River embankment

REN Jian，HUANG Xiao-wen，WANG Hao-bin

（Zhejiang Design Institute of Water Conservancy，Hangzhou 310012，China）

Abstract：It introduces the geographical features of Lanxi and the present work inspection management River embankment outside the industry status quo，what′s more ，constructs the mobile inspection office system of 3G wireless network，the mobile Internet based on system structure，technology，technical framework，software interface design，elaboration and analysis，besides，realizes the river embankment of resource information management in Lanxi ，lastly contributes the formation of modern and the standardization of the river embankment inspection management mode.

Key words：river embankment；mobile inspection office system；design；RFID identification；3G wireless network；mobile internet

蘭溪市是浙江省18個重點(diǎn)防洪縣市之一，“三江口”以上集雨面積182萬km2，多年平均過境水量1665億m3?！叭敝Я骺v橫，流域面積大于10 km2的河流有34條，其中大于100 km2的有5條，下游又受富春江電站的尾水頂托。蘭溪市由于特殊的地理位置，幾乎每年都要發(fā)生不同程度的洪澇災(zāi)害，是全省重點(diǎn)防洪城市之一。

目前，蘭溪市農(nóng)防經(jīng)過多年建設(shè)和加固，雖然取得了較大進(jìn)展，河道堤防管理工作也有管護(hù)人員及制度的落實(shí)，但整個管理工作尤其是外業(yè)巡檢管理工作，在方法、手段、工具等方面都還比較落后。具體表現(xiàn)為外業(yè)巡檢管理人員不能及時主動發(fā)現(xiàn)工程問題，即便發(fā)現(xiàn)了問題也無法在現(xiàn)場準(zhǔn)確描述地點(diǎn)和信息；調(diào)度管理人員因無法實(shí)時獲知外業(yè)巡檢管理人員的具體位置而不能進(jìn)行高效的指揮調(diào)度工作；對于外業(yè)巡檢管理人員是否按時上崗缺乏有效的監(jiān)督機(jī)制和巡檢管理制度。

為全方位地提升蘭溪市河道堤防管理的綜合水平，浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院在開展“蘭溪市錢塘江農(nóng)防加固工程”勘測設(shè)計(jì)工作的同時，為蘭溪市的河道堤防管理設(shè)計(jì)開發(fā)“蘭溪市河道堤防數(shù)字化管理控制系統(tǒng)”。移動巡檢辦公系統(tǒng)是其中的一個子系統(tǒng)。移動巡檢辦公系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)以下河道堤防維護(hù)管理方面的內(nèi)容：

（1） 實(shí)現(xiàn)對外業(yè)巡檢管理人員即時定位、實(shí)時追蹤巡查與巡檢軌跡、各類巡檢工作管理、無線考勤等目的；

（2） 外業(yè)巡檢管理人員可現(xiàn)地讀取數(shù)字化標(biāo)識器內(nèi)存儲的河道堤防各類信息，并可隨時查詢附近的各種水利設(shè)施設(shè)備屬性信息及周圍環(huán)境等、隨時記錄存儲巡檢時獲得的實(shí)時信息，以應(yīng)對無線網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)通訊阻斷時無法與管理控制中心通信。

1蘭溪市河道堤防移動巡檢辦公系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

河道堤防日常維護(hù)管理期間，為方便、實(shí)時、全面掌握河道堤防的靜態(tài)動態(tài)實(shí)情，實(shí)現(xiàn)外業(yè)巡檢管理人員空間地理位置和巡檢管理內(nèi)容的實(shí)時上傳等一系列功能。

移動巡檢辦公系統(tǒng)在技術(shù)結(jié)構(gòu)上分為移動讀寫前端、3G無線網(wǎng)絡(luò)、管理控制中心三部分（圖1）。系統(tǒng)通過3G無線網(wǎng)絡(luò)，基于移動互聯(lián)網(wǎng)建立私有通信隧道，形成一個虛擬局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對外業(yè)巡檢管理人員即時定位、實(shí)時追蹤巡查與巡檢軌跡、調(diào)度管理、無線考勤等目的；外業(yè)巡檢管理人員可現(xiàn)地讀取數(shù)字化標(biāo)識系統(tǒng)內(nèi)存儲的河道堤防各類信息，并可隨時查詢附近的各種水利設(shè)施設(shè)備屬性信息及周圍環(huán)境等、隨時記錄存儲巡檢時獲得的實(shí)時信息，實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)問題有處上報(bào)、需要資料有處查找、能及時處理手頭工作。

圖1移動巡檢辦公系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)圖

移動讀寫前端由數(shù)字化讀寫器和平板電腦組成，本項(xiàng)目采用數(shù)字化讀寫器模塊和工業(yè)平板電腦一體化的方案產(chǎn)品。

其中，數(shù)字化讀寫器模塊能發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給RFID標(biāo)識（即現(xiàn)地的數(shù)字化標(biāo)識），用以驅(qū)動標(biāo)識芯片電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出或?qū)懭?，并傳送至平板電腦上的應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。工業(yè)平板電腦是一種小型、方便攜帶的工業(yè)級電腦，以觸摸屏作為基本的輸入設(shè)備，防水、防塵、防震。支持：藍(lán)牙、WiFi、拍照、3G數(shù)據(jù)服務(wù)等。在系統(tǒng)中主要用作數(shù)據(jù)展示、編輯、圖像采集、數(shù)據(jù)上傳與數(shù)據(jù)接收等服務(wù)。endprint

2蘭溪市河道堤防移動巡檢辦公系統(tǒng)技術(shù)框架設(shè)計(jì)

根據(jù)蘭溪市河道堤防移動巡檢辦公系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及用戶需求進(jìn)行分析，該系統(tǒng)技術(shù)框架（圖2）將基于Android442系統(tǒng)，使用JAVA在NDK基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，使用http協(xié)議通過json與服務(wù)端交互數(shù)據(jù)，使用開源GIS地圖引擎系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通過移動讀寫前端內(nèi)嵌的芯片獲取RFID標(biāo)識中相應(yīng)的工程信息，并通過GPS定位功能實(shí)現(xiàn)在GIS地圖上顯示最新的實(shí)時位置以及發(fā)現(xiàn)問題能及時上傳上報(bào)等功能。通過嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)巡檢過程標(biāo)準(zhǔn)化、流程化，圍繞巡檢過程管理與任務(wù)跟蹤，將管理與跟蹤涉及的各個方面整合，為河道堤防管理工作人員提供決策支持和管理支持。

圖2系統(tǒng)技術(shù)框架設(shè)計(jì)圖

Android系統(tǒng)作為一個成熟的系統(tǒng)架構(gòu)，主要分為四個層次：應(yīng)用層、應(yīng)用框架層、庫層、Linux 內(nèi)核層[1]。該系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、用戶界面、中間件和應(yīng)用軟件組成，是基于Linux平臺的開源手機(jī)操作系統(tǒng)，也是首個專為移動終端打造的真正開放源代碼的手機(jī)移動軟件[2]。Google的Android NDK是Android原生態(tài)開發(fā)工具（全稱是Native Developer Kit）主要面向C、C++程序員，NDK可以將本地C、C++組件代碼，嵌入到應(yīng)用程序中使用[3]。對于Android平臺的移動通訊設(shè)備的GPS定位，主要是使用GPS系統(tǒng)完成定位的。GPS系統(tǒng)主要由人造衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)、接收端三個部分構(gòu)成[4]。

RFID（ Radio Frequency Identification） 即無線射頻識別，是一項(xiàng)非接觸的自動識別技術(shù)[5]。RFID標(biāo)識布置在地面，內(nèi)部設(shè)置芯片，通過專用設(shè)備將各類數(shù)據(jù)寫入到芯片中或從芯片中讀出。其沒有內(nèi)部供電電源，內(nèi)部集成電路通過接收到的電磁波進(jìn)行驅(qū)動，這些電磁波是由數(shù)字化讀寫器發(fā)出的。當(dāng)數(shù)字化標(biāo)識器芯片接收到足夠強(qiáng)度的訊號時，可以將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出或?qū)懭搿?/p>

本項(xiàng)目在蘭溪市錢塘江農(nóng)防加固工程區(qū)域內(nèi)共設(shè)置了104套RFID標(biāo)識（即現(xiàn)地的數(shù)字化標(biāo)識）。其中用于泵站23套、水閘25套、滾水堰6套、堤防點(diǎn)31套、橋梁19套。

RFID標(biāo)識布置在地面，內(nèi)部設(shè)置芯片，通過專用設(shè)備將各類數(shù)據(jù)寫入到芯片中或從芯片中讀出。其沒有內(nèi)部供電電源，內(nèi)部集成電路通過接收到的電磁波進(jìn)行驅(qū)動，這些電磁波是由數(shù)字化讀寫器發(fā)出的。當(dāng)數(shù)字化標(biāo)識芯片接收到足夠強(qiáng)度的訊號時，可以將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出或?qū)懭搿?biāo)識的表面主要是：水利logo。

標(biāo)識的材質(zhì)：復(fù)合材料，抗震，抗壓，耐磨，耐腐蝕。

標(biāo)識的規(guī)格：直徑12 cm，高5 cm。

3蘭溪市河道堤防移動巡檢辦公系統(tǒng)軟件界面設(shè)計(jì)

根據(jù)蘭溪市河道堤防日常管理工作的實(shí)際需求，移動巡檢辦公系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是：能實(shí)現(xiàn)河道堤防的靜態(tài)動態(tài)實(shí)情數(shù)據(jù)查詢、巡檢任務(wù)管理、巡檢發(fā)現(xiàn)問題的管理（如：堤防巡查、采沙管理、占用水水域、河道保潔、白蟻管理、水環(huán)境管理、水位尺觀測等）、外業(yè)巡檢管理人員空間地理位置實(shí)時上傳（完成考勤、定位）等一系列功能，為河道堤防日常管理工作提供重要依據(jù)。因此，系統(tǒng)平臺界面設(shè)計(jì)主要有：工情信息查看、巡檢任務(wù)管理、問題管理、人員定位與考勤功能。

3.1工情信息查看

系統(tǒng)可查看五類水利工程的地理位置信息和工情信息，主要是布設(shè)RFID標(biāo)識點(diǎn)的水利工程，分別是重要堤防點(diǎn)、水閘、泵站、滾水堰、橋梁。

3.2巡檢任務(wù)管理

系統(tǒng)將根據(jù)登錄的巡檢人員帳號信息顯示當(dāng)前自己的巡檢任務(wù)列表、歷史巡檢列表，同時可查看詳細(xì)的巡檢信息，巡檢人員點(diǎn)擊后可以查看巡檢路徑。在實(shí)際巡檢路徑中，可以在每個預(yù)定考勤點(diǎn)進(jìn)行考勤。

巡檢任務(wù)管理模塊提供巡檢人員查詢當(dāng)前、歷史自己巡檢任務(wù)列表與管理功能。

巡檢人員點(diǎn)擊軌跡地圖，在地圖上可以顯示巡檢路徑，方便巡檢人員巡檢。

圖3顯示巡檢路徑

3.3巡檢發(fā)現(xiàn)問題的管理

問題管理模塊主要用于巡檢人員在執(zhí)行巡檢任務(wù)中發(fā)現(xiàn)問題情況能夠及時上報(bào)，包括簡要詳情、問題類型及相關(guān)照片等。問題類型分別是堤防巡查、采沙管理、占用水水域、河道保潔、白蟻管理、水環(huán)境管理、水位尺觀測。

如采沙管理，巡檢人員將現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的采沙違規(guī)信息通過無線網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到管理控制中心，現(xiàn)場拍照取證（利用移動讀寫前端中的平板電腦拍照）。管理控制中心工作人員接到違規(guī)情況報(bào)告后，立即進(jìn)行處理，并由實(shí)際的處理人員進(jìn)行處理結(jié)果反饋。

通過巡檢過程中問題的提交，管理控制中心數(shù)據(jù)的及時整編歸檔，實(shí)現(xiàn)問題的及時處理及追蹤，便于日后河道堤防管理的提升。

3.4人員定位與考勤

利用移動巡檢辦公系統(tǒng)自帶的GPS功能，結(jié)合3G網(wǎng)絡(luò)，管理控制中心實(shí)時對外業(yè)巡檢人員進(jìn)行定位，提升巡檢人員的服務(wù)和調(diào)度質(zhì)量。同時利用移動巡檢辦公系統(tǒng)中的GIS軟件模塊，巡檢人員也可在平板電腦地圖上查看自己的實(shí)時位置信息，對于查找巡檢目標(biāo)點(diǎn)可起到輔助的作用。

如圖4所示，巡檢人員當(dāng)前位置可以在GIS地圖上實(shí)時顯現(xiàn)。

圖4GIS地圖定位

巡檢人員點(diǎn)擊當(dāng)前巡檢任務(wù)，查看巡檢詳細(xì)信息，同時在巡檢點(diǎn)結(jié)合數(shù)字化標(biāo)識（現(xiàn)地的數(shù)字化標(biāo)識可作為考勤點(diǎn)）進(jìn)行考勤。

4結(jié)語

在水利工程運(yùn)行中，堤防、水閘、泵站等建筑物的安全狀況是不斷變化的，均可能存在不同程度的安全隱患，正常運(yùn)行的水利工程經(jīng)長時間運(yùn)行可能轉(zhuǎn)化為病險工程。因此，對水利工程進(jìn)行安全外業(yè)巡檢管理尤為重要。

當(dāng)前社會，移動互聯(lián)網(wǎng)對工作、生活以及傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)不同的領(lǐng)域都已形成并繼續(xù)形成非常深遠(yuǎn)的影響。蘭溪市河道堤防移動巡檢辦公系統(tǒng)借助GIS、GPS、3G無線網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的河道堤防巡檢管理工作的模式，實(shí)現(xiàn)了河道堤防資源信息化管理，建立了高效的可視化運(yùn)行系統(tǒng)，形成了現(xiàn)代化（即數(shù)字化、信息化）和規(guī)范化的河道堤防巡檢管理工作模式。

移動巡檢辦公系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)采用數(shù)字化技術(shù)手段、網(wǎng)格化管理模式，通過手持終端、無線網(wǎng)絡(luò)、位置服務(wù)和GIS等輔助手段，對水利工程巡檢信息進(jìn)行了統(tǒng)一實(shí)時監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)了水利工程安全管理工作可視化、流程化、標(biāo)準(zhǔn)化，提升了巡檢管理的科學(xué)水平，同時建立的水利工程安全巡檢信息化制度提高了巡檢員的崗位責(zé)任感，真正做到了防查結(jié)合、以防為主的主動監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了事前防范、事中監(jiān)督和事后查處的全程式管理，為巡檢責(zé)任制的落實(shí)奠定了堅(jiān)實(shí)的科技保障基礎(chǔ)。

移動巡檢辦公系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使外業(yè)巡檢管理人員實(shí)現(xiàn)：

在哪里工作有人知道、發(fā)現(xiàn)問題有處上報(bào)、需要資料有處查找；外業(yè)巡檢時能及時處理手頭工作，不積累、不遺忘、不錯報(bào)、不必填寫繁雜的業(yè)務(wù)報(bào)表。

目前，該系統(tǒng)跟隨“蘭溪市河道堤防數(shù)字化管理控制系統(tǒng)”的建設(shè)進(jìn)度，并根據(jù)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求基本完成調(diào)試，并將在今后蘭溪市河道堤防的實(shí)際管理運(yùn)行中不斷改進(jìn)完善，為蘭溪市錢塘江農(nóng)防加固工程的安全可靠提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏輝，張新治.基于Android 的移動商務(wù)系統(tǒng)研究[J].河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2012，20（4）：17-20.

[2]賈樹文，楊婷婷.Android 系統(tǒng)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2014，13（3）：7-9.

[3]趙宏偉.Android NDK 開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2010，6（35）：10057-10060.

[4]黃藝，胡善岳，何芊，等.基于Android平臺的移動通訊設(shè)備的GPS定位研究[J].激光雜志，2014，35（3）：42-44.

[5]蔡孟欣.RFID在圖書館應(yīng)用的可行性研究[J].探索與交流，2006（4）：91-96.endprint