基于定位與NFC的水電站巡檢軌跡追溯研究

朱文武

摘 要 為了滿足高效巡檢的需求，降低巡檢過程的復(fù)雜度和提高巡檢的實(shí)時(shí)性。本文提出一個(gè)基于定位系統(tǒng)與NFC技術(shù)的巡檢軌跡追蹤系統(tǒng)。結(jié)合NFC技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)，使用APP獲取設(shè)備標(biāo)簽信息，通過移動(dòng)通信技術(shù)將設(shè)備信息上傳至服務(wù)器，及時(shí)檢查巡檢信息。

關(guān)鍵詞 NFC;Android;巡檢;定位系統(tǒng)

引言

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，一些設(shè)備的規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，為了使設(shè)備能夠高效持續(xù)運(yùn)行，及時(shí)排查存在的故障及安全隱患，制定高效、便捷、精準(zhǔn)的巡檢系統(tǒng)變得越來越重要。目前巡檢方式多為手工記錄，巡檢人員的操作流程非常煩瑣。在設(shè)備規(guī)模不斷擴(kuò)大的今天，繼續(xù)使用手工記錄會(huì)加重巡檢人員的負(fù)擔(dān)及錯(cuò)誤率，且不能及時(shí)反饋設(shè)備信息等。本文基于定位系統(tǒng)與NFC技術(shù)設(shè)計(jì)了巡檢軌跡追蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)高效巡檢，且記錄巡檢路線，提醒巡檢人員未巡檢設(shè)備，及時(shí)反饋設(shè)備情況。

1技術(shù)介紹

1.1 定位系統(tǒng)

目前有4種不同的定位系統(tǒng)，其中是中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、美國的全球定位系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及歐洲的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。都具有全天候、全球性、實(shí)時(shí) 性和連續(xù)性的三維導(dǎo)航與定位功能。

美國的全球定位系統(tǒng)和俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位誤差小于10米，歐洲的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位誤差小于1米，而中國的北斗衛(wèi)星的定位誤差小于0.5米。

定位系統(tǒng)主要由軌道衛(wèi)星、地面控制部分和用戶設(shè)備3個(gè)部分組成。地面控制部分由一個(gè)主控站，5個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和3個(gè)地面控制站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見衛(wèi)星的接收機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù)，然后將結(jié)果送到3個(gè)地面控制站。用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。

1.2 近場通信

近場通信（NFC）是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)。允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換。NFC是由飛利浦公司發(fā)起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯(lián)合主推的一項(xiàng)無線技術(shù)，是基于RFID技術(shù)發(fā)展起來的一種近距離無線通信技術(shù)。在13.56MHz頻率運(yùn)行，最高可傳輸距離為20厘米。

NFC的工作方式有兩種，分別是主動(dòng)模式和被動(dòng)模式。在被動(dòng)模式下，啟動(dòng)NFC通信的設(shè)備，也稱為NFC發(fā)起設(shè)備，在整個(gè)通信過程中提供射頻場。它可以選擇106 kbps、212 kbps或424 kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺(tái)設(shè)備。另一臺(tái)設(shè)備稱為目標(biāo)設(shè)備，不必產(chǎn)生射頻場。在主動(dòng)模式下，發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場，進(jìn)行通信。

1.3 Android系統(tǒng)

Android是由Google公司開發(fā)的一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦。Android系統(tǒng)分為4個(gè)層，從底層到高層分別是系統(tǒng)內(nèi)核層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層、應(yīng)用程序框架層 、應(yīng)用程序?qū)印?/p>

（1）系統(tǒng)內(nèi)核層為Android設(shè)備的各種硬件提供了底層的驅(qū)動(dòng)，雖然Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核的，但是與Linux系統(tǒng)有很大的不同，比如Android系統(tǒng)沒有g(shù)libc。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行庫層是包括9個(gè)子系統(tǒng)，分別是分別是圖層管理、媒體庫、SQLite、OpenGLEState、FreeType、WebKit、SGL、SSL和libc，除了這些系統(tǒng)庫以外，還有Android原生庫，這些庫主要為Android提高主要的特性支持。

（3）應(yīng)用框架層活動(dòng)管理器、窗口管理器、視圖系統(tǒng)、資源管理器、位置管理器、通知管理器和XMPP服務(wù)等十個(gè)部分。是Android應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)。

（4）應(yīng)用程序?qū)犹峁┮恍┖诵膽?yīng)用程序包，例如郵件、短信、日歷、地圖等[1]。

2系統(tǒng)概述

本文設(shè)計(jì)的巡檢軌跡追溯系統(tǒng)將擁有NFC和定位功能的移動(dòng)設(shè)備與終端設(shè)備相結(jié)合。巡檢人員進(jìn)行巡檢時(shí)，可以通過定位系統(tǒng)和掃描巡檢點(diǎn)NFC標(biāo)簽從而記錄巡檢路線和信息。當(dāng)出現(xiàn)故障及其他問題時(shí)，也可以通過系統(tǒng)及時(shí)反饋問題，優(yōu)化了巡檢人員的操作流程，使得設(shè)備的管理更加高效。系統(tǒng)共有4個(gè)功能：

（1）身份識(shí)別功能：通過掃描巡檢人員持有NFC的移動(dòng)設(shè)備，該移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)著設(shè)備持有人的基本信息，實(shí)現(xiàn)識(shí)別巡檢人員。

（2）信息管理功能：該功能實(shí)現(xiàn)巡檢人員記錄各個(gè)設(shè)備的基本信息，如運(yùn)轉(zhuǎn)情況、巡檢結(jié)果等。

（3）路線巡檢功能：該功能記錄巡檢人員通過定位系統(tǒng)記下的路線，同時(shí)查看是否有漏檢情況。

（4）問題反饋功能：當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或存在安全問題時(shí)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)反饋故障或安全問題[2]。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

巡檢軌跡追蹤系統(tǒng)由NFC標(biāo)簽，可讀取NFC標(biāo)簽信息的APP，服務(wù)器后臺(tái)三部分組成。NFC標(biāo)簽有兩種，一種依附在待巡檢設(shè)備上存儲(chǔ)著設(shè)備的基本信息。另一種置于有NFC功能的移動(dòng)設(shè)備，用于識(shí)別巡檢人員身份。通過移動(dòng)設(shè)備接觸待巡檢設(shè)備的NFC標(biāo)簽，確認(rèn)巡檢人員身份，以及待巡檢設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并記錄位置信息然后上傳至服務(wù)器，記錄巡檢結(jié)果。巡檢信息上傳至服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器會(huì)檢查巡檢信息，發(fā)現(xiàn)存在異常時(shí)告警并記錄巡檢路線。

3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)該系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

（1）采用定位系統(tǒng)記錄巡檢路線，使得巡檢路線更加精準(zhǔn)。極大降低了巡檢路線出錯(cuò)的概率。

（2）使用NFC標(biāo)簽記錄設(shè)備信息，不需要手工記錄設(shè)備信息，極大降低了出錯(cuò)的概率，優(yōu)化了操作流程，只需要與持有NFC功能的移動(dòng)設(shè)備向接觸即可完成巡檢。

（3）使用持有NFC功能的移動(dòng)設(shè)備作為讀寫端，設(shè)備攜帶方便，易于維護(hù)[3]。

4結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的巡檢軌跡追蹤系統(tǒng)能夠降低巡檢過程的煩瑣程度，優(yōu)化了巡檢過程，記錄巡檢人員的路線，提醒巡檢人員是否存在未巡檢設(shè)備，通過移動(dòng)通信技術(shù)使得巡檢變得高效實(shí)時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 饒豐江，蘇兆盛，田凡.使用安卓設(shè)備調(diào)試自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2018，26（12）：80-83.

[2] 雷洪翔，任爽，呂鐸，等.全球定位系統(tǒng)（GPS）信息采集與處理[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2018，8（16）：34-35，39.

[3] 李銘軒，顧旻霞，林敏.面向NFC業(yè)務(wù)的互通性研究[J].電信技術(shù)，2018，（11）：8-11，16.