馬艷軍 ，郭 芳 ，郭艷艷 ，李 昆

（1．南水北調中線干線工程建設管理局，北京 100038；2.黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450004）

基于二維碼掃描的南水北調工程巡查系統(tǒng)

馬艷軍1，郭 芳1，郭艷艷1，李 昆2

（1．南水北調中線干線工程建設管理局，北京 100038；2.黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450004）

南水北調中線干線工程是一項跨流域、長距離的特大型調水工程，由于儀器監(jiān)測數(shù)據空間上的不連續(xù)，大部分部位的安全狀況無法知曉，必須靠工程巡查作為補充手段來及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，確保工程平穩(wěn)安全運行。本文提出以二維碼為載體，提高南水北調中線干線工程巡查效率和快速反應能力的方式方法，是既經濟有效又切實可行的工程技術手段。

二維碼；南水北調；工程巡查系統(tǒng)

1 概 述

南水北調中線干線工程南起漢江下游湖北丹江口水庫的陶岔引水閘，沿唐白河平原北緣、華北平原西部邊緣，跨長江、淮河、黃河、海河四大流域，直達北京的團城湖和天津市外環(huán)河。南水北調中線干線工程是一項跨流域、長距離的特大型調水工程，中線干線工程全長1 432 km，輸水形式以明渠為主，局部布置管涵。全線共有各類主要建筑物1 800余座，其中閘站304座，河渠交叉建筑物164座，左岸排水建筑物469座，隧洞9處，渠渠交叉建筑物133座，鐵路交叉建筑物41座，跨渠公路橋737座[1]。

2 南水北調中線干線工程巡查的重要性

工程巡查工作是監(jiān)視工程安全運行的一種重要手段和方法，其具有全面性、及時性和直觀性等特點。監(jiān)測儀器與自動化監(jiān)測系統(tǒng)是無法代替技術人員的現(xiàn)場巡視檢查工作，據統(tǒng)計，通過巡視檢查發(fā)現(xiàn)的大壩重大安全隱患,占出險水庫總數(shù)的70%以上[2]。為此，我國現(xiàn)行的《混凝土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》[3]和《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》[4]中，明確規(guī)定了巡視檢查與儀器監(jiān)測同等重要的監(jiān)測工作，對巡視檢查工作提出了明確的要求。

南水北調中線干線工程的長期運行管理，按照“無人值班，少人值守”的原則，自動化調度、監(jiān)視、監(jiān)測系統(tǒng)為主要技術手段，人工巡視檢查為保障措施。中線干線工程運行管理，技術要求專業(yè)多且跨度大、空間分布點多線長、時間限制全天候不間斷，因此工程巡視檢查重要且技術難度和工作量都很大。

南水北調工程巡查系統(tǒng)是基于計算機、網絡、北斗/ GPS、GIS、智手持終端等信息化手段的工程巡查維護管理系統(tǒng)，實現(xiàn)中線干線工程運行巡查維護作業(yè)便捷化、管理考核規(guī)范化、巡查問題響應及時化，全面提升整個南水北調中線干線工程巡查維護管理水平，保障工程安全運行，為工程安全運行提供網絡化和可視化的工程基礎信息及管理維護綜合信息服務，為工程運行調度決策提供支持。

3 二維碼技術

二維條碼/二維碼（2-dimensional bar code）是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數(shù)值信息，通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理[5]。

二維碼具有如下特點：

1）高密度編碼，信息容量大：可容納多達1 850個大寫字母、或2 710個數(shù)字、或1 108個字節(jié)、或500多個漢字，比普通條碼信息容量約高幾十倍。

2）編碼范圍廣：該條碼可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息進行編碼，用條碼表示出來。

3）容錯能力強，具有糾錯功能：這使得二維條碼因穿孔、污損等引起局部損壞時，照樣可以正確得到識讀，損毀面積達50%仍可恢復信息。

4）譯碼可靠性高：它比普通條碼譯碼錯誤率2/1 000 000要低得多，誤碼率不超過1/10 000 000。

5）可引入加密措施：保密性、防偽性好。

6）成本低，易制作，持久耐用。

7）條碼符號形狀、尺寸大小比例可變。

二維條碼是實現(xiàn)大容量、高可靠性信息存儲的理想方法，對于長距離線性全覆蓋，且設備設施數(shù)量龐大的南水北調中線干線工程巡查來說，是一個很好的選擇。南水北調中線干線工程中如果采用二維碼技術，將能夠極大地提高數(shù)據采集和信息處理的速度，提高巡查工作效率，實現(xiàn)管理的科學化和現(xiàn)代化。

4 二維碼掃描的應用

4.1 二維碼技術的應用方式

實際應用中，在渠道建筑物、公里樁、百米樁以及需要日常巡查的自動化及機電等設備設施上刻畫二維碼，形成“信息點”。二維碼中包括GPS定位信息、管理機構、責任人及聯(lián)系方式、所處部位的基本設計及運行參數(shù)等信息，也可以包括該信息點的巡查要點提示等必要的其他信息。

專職工程巡查人員或有資格（責任）通過網絡上報工程信息的其他技術人員在每個信息點，依靠掃描該點的二維碼，迅速掌握檢查要點、快速檢查工程（設施設備）狀況、必要時迅速做出應急反應，具有以下優(yōu)點：

1）可以立即定位并確定工程部位、設施類型類別；

2）即刻得到工程（設施設備）遠程監(jiān)測監(jiān)視情況和當前應處工況；

3）馬上了解該處的巡查要點、檢查內容、檢查和記錄方法；

4）快速查到工程（設施設備）最后（最近）人工報告的時間和工況；

5）必要時迅速便捷地上報當前工況或險情。

特殊情況下，社會任何人員可以掃描二維碼得到最少兩級責任部門的安全負責人的電話號碼，報告異常情況并獲取特別授權碼將信息實時上報。

4.2 南水北調中線工程巡查系統(tǒng)功能設計

工程巡查系統(tǒng)由手持終端和后臺系統(tǒng)兩部分組成，手持終端的APP程序包括巡查考勤模塊、巡查記錄模塊、險情上報模塊和險情處理模塊。

1）巡查考勤

巡查人員開始工作時，打開APP掃描工牌二維碼簽到登陸系統(tǒng)，系統(tǒng)通過工牌二維碼和本機號碼等信息進行登陸認證。登陸完成后，掃描工單二維碼開始巡查工作，后臺系統(tǒng)開始通過GPS定位信息在地圖上描畫出工作人員的行動軌跡，在規(guī)定的日常巡查記錄點掃描二維碼時，考勤模塊將二維碼中的定位信息和手機的定位信息進行比較，位置信息差距超過限定值向后臺系統(tǒng)發(fā)送警告信息，完成巡視任務后掃描工牌二維碼簽出，后臺系統(tǒng)停止記錄工作人員的位置信息。

2）巡查記錄

管理人員根據工作需要下達巡查任務（指定巡查信息點序列），巡查人員根據要求到達指定巡查信息點后掃描二維碼，檢查工程狀態(tài)，必要時借助二維碼確定的工程部位類別查詢確認工程當前狀態(tài)，如有異常，將檢查發(fā)現(xiàn)的問題及基本情況簡要錄入，并隨同音頻視頻圖片一并提交后臺系統(tǒng)，完成該信息點的檢查工作。

3）險情上報

巡查人員在巡視檢查過程中，發(fā)現(xiàn)較為嚴重的問題后，通過掃描臨近巡查信息點（如百米樁）二維碼，并將現(xiàn)場情況簡要錄入，連同照片一起提交后臺，后臺管理人員根據現(xiàn)場情況，調度搶險或維護隊伍到現(xiàn)場處理。

4）險情處理

搶險或維護人員簽入系統(tǒng)參照巡查考勤模塊，登陸系統(tǒng)后掃描工單上的二維碼，獲得險情位置及現(xiàn)場情況，根據地圖導航到達指定地點展開作業(yè)，作業(yè)完成后將修復后照片及工程量等基本情況發(fā)送至后臺系統(tǒng)備案，完成修復流程。

后臺系統(tǒng)相應包含用戶認證系統(tǒng)、地圖服務系統(tǒng)、信息存儲系統(tǒng)、工單和報表生成系統(tǒng)等。

5 結語

工程巡查是南水北調中線工程運行管理中的重要工作，工程巡查系統(tǒng)的應用極大的促進了工程巡查工作。同時，二維碼技術的采用將可以進一步提高工程巡查過程中數(shù)據采集和信息處理的速度，提高巡查工作效率，對南水北調中線干線工程的運行管理起到很大的支持作用。

在現(xiàn)有的基礎上，可以進一步結合“互聯(lián)網+”的思想對二維碼技術的應用進行進一步拓展。比如：

1）作為世界級的調水工程，南水北調中線工程有巨大的旅游潛力，可以在大型建筑物或景觀節(jié)點等開放旅游區(qū)域根據需要刻畫二維碼，在用智能手機APP掃描后，采用內置、下載或者網頁鏈接的方式提供語音、文字、圖片等形式的講解，以加深參觀者對南水北調中線工程的了解和認知。

2）南水北調中線中的設備巡視檢查、維修養(yǎng)護、固定資產管理、備品備件的出入庫管理等工作中，均可引入掃描二維碼的方式進行統(tǒng)一管理和跟蹤。

3）在責任碑和重點部位刻畫含有建管單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位、運管單位及主要人員信息的二維碼，以貫徹責任終身制。

［1］北京電信規(guī)劃設計院有限公司，黃河勘測規(guī)劃設計有限公司設計聯(lián)合體.南水北調中線干線工程自動化調度與運行管理決策支持系統(tǒng)初步設計報告［R］.2009.

［2］王德厚.大壩安全監(jiān)測與監(jiān)控［M］.北京：中國水利水電出版社，2004.

［3］中華人民共和國水利部.混凝土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范［S］.北京：中華人民共和國水利部，2013.

［4］中華人民共和國水利部.土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范［S］.北京：中華人民共和國水利部，2012.

［5］劉時.二維條碼技術在武警部隊倉庫管理系統(tǒng)中的應用研究［D］.國防科學技術大學，2008.

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2015-12-30