基于RFID技術(shù)的高速公路資產(chǎn)管理系統(tǒng)*

高 晶

(山西省信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

隨著近幾年經(jīng)濟(jì)快速增長，我國的高速公路建設(shè)飛速發(fā)展。2017年底，全國高速公路里程已達(dá)13.6萬公里，位居世界第一，全國公路網(wǎng)密度達(dá)49.72公里/百平方公里。據(jù)交通運(yùn)輸部介紹，2018年中國將新增高速公路通車?yán)锍?000公里，預(yù)計(jì)到“十三五”末，國家高速公路主線將基本貫通[1]。高速公路行業(yè)正面臨著持續(xù)繁榮的契機(jī)，但機(jī)電設(shè)備的運(yùn)營管理在信息化、網(wǎng)絡(luò)化方面與歐美發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距。當(dāng)前運(yùn)行的高速公路機(jī)電系統(tǒng)被劃分為六大系統(tǒng)，即監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、低壓供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、隧道機(jī)電工程系統(tǒng)，其資產(chǎn)具有分布廣、種類多、數(shù)量大等特點(diǎn)，給高速公路的資產(chǎn)維護(hù)工作帶來一定難度。如何使用好、維護(hù)好、管理好高速公路資產(chǎn)設(shè)備，保障資產(chǎn)管理正常運(yùn)行，充分發(fā)揮資產(chǎn)設(shè)備的價(jià)值，推動運(yùn)營管理水平不斷提高，已成為高速公路管理面臨的新課題[2]。

物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系[3]。

綜上，隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，給高速公路資產(chǎn)管理行業(yè)也帶來了新的革命。如何使“物聯(lián)網(wǎng)”與“高速公路機(jī)電資產(chǎn)管理”有效結(jié)合在一起，解決目前高速公路設(shè)備資產(chǎn)在使用中存在的各種問題，提高設(shè)備資產(chǎn)管理的使用性、準(zhǔn)確性，對推動高速公路管理智能化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，資產(chǎn)管理系統(tǒng)主要分為三部分，分別是：上位機(jī)軟件系統(tǒng)、軟件服務(wù)端及數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)采集部分。上位機(jī)軟件系統(tǒng)包括PC端上位機(jī)系統(tǒng)、移動端APP，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)操作及數(shù)據(jù)展示功能；軟件服務(wù)端及數(shù)據(jù)庫為客戶端系統(tǒng)(PC端及移動端)提供應(yīng)用服務(wù)及海量數(shù)據(jù)的存儲、分析、處理服務(wù)；數(shù)據(jù)采集部分包括RFID標(biāo)簽及預(yù)留通信接口，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)信息采集并兼容BUS總線、CAN總線的數(shù)據(jù)流[4]。

2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為三部分：1) 手持設(shè)備觸發(fā)讀取數(shù)據(jù)工作流程；2) 上位機(jī)工作流程；3) 高速公路資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能框架。

1) 手持設(shè)備觸發(fā)讀取數(shù)據(jù)工作流程。

圖2 手持設(shè)備觸發(fā)讀取數(shù)據(jù)工作流程圖

如圖2所示，當(dāng)手持設(shè)備靠近RFID電子標(biāo)簽觸發(fā)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢測該標(biāo)簽RFID通信是否正常，若標(biāo)簽設(shè)備損壞，則上傳錯(cuò)誤碼至數(shù)據(jù)庫；若標(biāo)簽RFID通信正常，則啟動數(shù)據(jù)采集程序；對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)設(shè)置的校驗(yàn)公式及數(shù)據(jù)編碼格式，判斷數(shù)據(jù)完整性，若數(shù)據(jù)有誤，則再次發(fā)起數(shù)據(jù)采集請求，并檢測請求次數(shù)累計(jì)值，累計(jì)請求大于5次仍無法獲得正確數(shù)據(jù)，則獲取錯(cuò)誤碼并上傳數(shù)據(jù)庫；若數(shù)據(jù)通過校驗(yàn)，則上傳數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)采集流程。在采集系統(tǒng)的工作過程中，關(guān)鍵邏輯點(diǎn)均設(shè)置有合理的異常退出及報(bào)警機(jī)制，防止系統(tǒng)邏輯出現(xiàn)死循環(huán)。

在數(shù)據(jù)采集方式上，系統(tǒng)還提供了通信接口模塊，兼容各類常用總線傳輸及串口/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信，滿足了現(xiàn)場多源數(shù)據(jù)采集的要求。

2) 上位機(jī)工作流程

如圖3所示，上位機(jī)客戶端向服務(wù)端及數(shù)據(jù)庫請求連接，通信正常后，由客戶端向數(shù)據(jù)庫發(fā)起增刪查改操作，實(shí)現(xiàn)對資產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析處理及統(tǒng)計(jì)，并可調(diào)用顯示各類資產(chǎn)報(bào)表，返回的數(shù)據(jù)結(jié)果在客戶端實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面顯示后，工作流程結(jié)束；若通信連接有誤，則服務(wù)端會發(fā)送錯(cuò)誤信息至客戶端并顯示相應(yīng)界面。

圖3 上位機(jī)工作流程圖

3) 高速公路資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能框架

系統(tǒng)服務(wù)于高速公路資產(chǎn)管理部門，經(jīng)過多方研判分析，資產(chǎn)管理功能包括如下幾項(xiàng)。

設(shè)備資產(chǎn)及技術(shù)管理：建立設(shè)備信息庫，實(shí)現(xiàn)設(shè)備前期的選型、采購、安裝測試、轉(zhuǎn)固；設(shè)備轉(zhuǎn)固后的移裝、封存、啟封、閑置、租賃、轉(zhuǎn)讓、報(bào)廢，設(shè)備運(yùn)行過程中的技術(shù)狀態(tài)、維護(hù)、保養(yǎng)、潤滑情況記錄。

設(shè)備文檔管理：設(shè)備相關(guān)檔案的登錄、整理以及與設(shè)備的掛接。

設(shè)備缺陷及事故管理：設(shè)備缺陷報(bào)告、跟蹤、統(tǒng)計(jì)，設(shè)備緊急事故處理。

預(yù)防性維修：以可靠性技術(shù)為基礎(chǔ)的定期維修、維護(hù)，維修計(jì)劃分解，自動生成預(yù)防性維修工作單。

維修計(jì)劃排程：根據(jù)日程表中設(shè)備運(yùn)行記錄和維修人員工作記錄，編制整體維修、維護(hù)任務(wù)進(jìn)度的安排計(jì)劃，根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級和維修人員工種情況來確定維修工人。

工單的生成與跟蹤：對自動生成的預(yù)防性、預(yù)測性維修工單和手工錄入的請求工單，進(jìn)行人員、備件、工具、工作步驟、工作進(jìn)度等的計(jì)劃、審批、執(zhí)行、檢查、完工報(bào)告，跟蹤工單狀態(tài)。

備品、備件管理：建立備件臺帳，編制備件計(jì)劃，處理備件日常庫存事務(wù)(接收、發(fā)料、移動、盤點(diǎn)等)，根據(jù)備件最小庫存量或備件重訂貨點(diǎn)自動生成采購計(jì)劃，跟蹤備件與設(shè)備的關(guān)系。

維修成本核算：憑借工作單上人員時(shí)間、所耗物料、工具和服務(wù)等信息，匯總維修、維護(hù)任務(wù)成本，進(jìn)行實(shí)際成本與預(yù)算的分析比較。

缺陷分析：建立設(shè)備故障代碼體系，記錄每次故障發(fā)生的情況以進(jìn)行故障分析。

統(tǒng)計(jì)報(bào)表：查詢、統(tǒng)計(jì)各類信息，包括設(shè)備的三率報(bào)表、設(shè)備維修成本報(bào)表、設(shè)備狀態(tài)報(bào)表、設(shè)備履歷報(bào)表、備件庫存周轉(zhuǎn)率、供應(yīng)商分析報(bào)表等[5]。

3 系統(tǒng)測試

測試中上位機(jī)軟件系統(tǒng)運(yùn)行于Win7系統(tǒng)下，首頁界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)首頁界面

系統(tǒng)兼容GIS地圖接口，實(shí)現(xiàn)了GIS地圖瀏覽，并開放二次開發(fā)，能夠滿足不同需求下對地圖瀏覽功能的要求。GIS地圖瀏覽操作界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)GIS地圖瀏覽操作界面

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了友好的設(shè)備管理人機(jī)界面，采用列表結(jié)構(gòu)對資產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行“類別”“產(chǎn)權(quán)”“負(fù)責(zé)人”等條件分類，同時(shí)設(shè)置了不同權(quán)限，對用戶提供了新增、修改、刪除、查詢等功能。另外，針對巡檢人員和其他人員的人員管理功能也在系統(tǒng)中進(jìn)行了優(yōu)化，為用戶提供全方位的人員、材料、機(jī)械、設(shè)備等多元化資產(chǎn)管理一站式、無紙化服務(wù)。設(shè)備管理界面如圖6所示。

圖6 設(shè)備管理界面

針對高速公路資產(chǎn)分布廣，巡檢線路長，巡更設(shè)備攜帶不便等特點(diǎn)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了移動端APP管理軟件，由中央服務(wù)器分配端口及數(shù)據(jù)為移動端APP提供調(diào)用服務(wù)。移動端設(shè)備集成了SIM卡遠(yuǎn)程傳輸及RFID掃描設(shè)備，利用RFID近場通信優(yōu)點(diǎn)，實(shí)時(shí)將掃描到的設(shè)備預(yù)存信息及填報(bào)的設(shè)備狀態(tài)信息上傳至應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫，為巡檢人員提供便利的軟硬件工具，完成設(shè)備巡檢工作。

4 結(jié)論

本文對基于RFID技術(shù)的高速公路資產(chǎn)管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)做了詳細(xì)敘述，系統(tǒng)在山西省靈山高速驛馬嶺省界收費(fèi)站投入應(yīng)用后，累計(jì)錄入各類設(shè)備189臺次。經(jīng)測試，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)合理，基本上能夠完全取代以往人工填寫巡檢單、設(shè)備檢查單等繁瑣操作；同時(shí)提供了數(shù)據(jù)庫操作服務(wù)，相比傳統(tǒng)人工設(shè)備統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)，工作效率得到了極大的提升；另外，巡檢信息的無紙化、數(shù)字化保存，一方面減輕了紙質(zhì)數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，也為未來智能化、網(wǎng)絡(luò)化信息匯總及集中管理提供了可能。