徐正宣 潘建平 徐永杰 張定凱 李明明

摘? 要： 為了便于在工程施工和運(yùn)營(yíng)管理中監(jiān)控、追蹤和管理建筑物部件，根據(jù)建筑物編碼規(guī)則設(shè)計(jì)出建筑物部件二維碼。以二維碼作為建筑物部件的物流信息載體，并基于Android平臺(tái)研發(fā)了移動(dòng)端的追蹤管理APP。試運(yùn)行結(jié)果表明，該APP能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物部件的追蹤管理，提高建筑物部件管理的信息化水平、保障工程施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 二維碼; 追蹤管理; 建筑物部件; Android; APP

中圖分類號(hào)：TP3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2020）11-54-04

Abstract： In order to facilitate the monitoring， tracking and management of building components in engineering construction and operation management， the building component QR code is designed according to the building coding rules. Using the QR code as the logistics information carrier of the building component， a mobile tracking management App for Android is developed. Trial operation results show that the App can effectively realize the tracking management of building components， which improves the informatization level of building component management， and guarantees the construction quality of the project.

Key words： QR code; tracking management; building component; Android; App

0 引言

傳統(tǒng)的追蹤管理由相關(guān)的物流人員紙質(zhì)記錄的物流信息來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的追蹤管理，該種方法效率低下且實(shí)時(shí)性不足。另外利用無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification Devices）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)物流追蹤管理的應(yīng)用較多[1～4]，該方法雖然實(shí)時(shí)高效，但成本較高，難以普及[4，5]。近年來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)大量普及，使得二維碼的使用愈加普遍[6]。孟超越等通過(guò)引入二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市基礎(chǔ)部件的管理和維護(hù)，提高了移動(dòng)巡查工作的效率[5]。張璠基于二維碼存儲(chǔ)大量信息的能力設(shè)計(jì)出了物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)飼料原料的采購(gòu)和出貨等進(jìn)行高效的管控[7]。董玉德等以農(nóng)作物二維碼作為信息的載體，針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的整個(gè)供應(yīng)鏈進(jìn)行全程的追蹤，有效保證了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量[8]。相較于RFID，二維碼成本低廉，具有良好的抗損壞能力并支持一般的智能手機(jī)掃描[9]。

本文設(shè)計(jì)了一種基于二維碼技術(shù)的建筑物部件追蹤管理系統(tǒng)，在部件生產(chǎn)出廠階段安裝初始二維碼，通過(guò)掃描二維碼可進(jìn)行相關(guān)信息的錄入、獲取和管理調(diào)用。該方法旨在簡(jiǎn)化追蹤管理過(guò)程，節(jié)約技術(shù)成本的同時(shí)提高工作質(zhì)量和效率。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用面向服務(wù)（SOA）的多層分布式思想[8]，總體架構(gòu)如圖1所示，由下到上依次為硬件層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和用戶層。

硬件層是維持追蹤管理系統(tǒng)正常運(yùn)行的一些硬件設(shè)備，包括二維碼掃描儀、二維碼打印機(jī)、主控電腦和智能手機(jī)等。

數(shù)據(jù)層是支持系統(tǒng)正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包括錄入的追蹤數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)，采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。

服務(wù)層主要是為建筑物部件追蹤管理系統(tǒng)提供技術(shù)服務(wù)支撐，包括面向?qū)ο蠹軜?gòu)、工作流引擎、應(yīng)用接口和數(shù)據(jù)服務(wù)等。

應(yīng)用層涉及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體功能，包括可視化顯示、二維碼掃描以及信息的查詢和存儲(chǔ)。

用戶層是指系統(tǒng)應(yīng)用人員，包括建筑物部件供應(yīng)廠家、運(yùn)輸人員、工程管理人員以及驗(yàn)收巡查人員。

1.2 系統(tǒng)功能

根據(jù)系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)和功能需要，系統(tǒng)的功能模塊主要分為以下三大塊：數(shù)據(jù)管理模塊、追蹤管理模塊和系統(tǒng)管理模塊。

數(shù)據(jù)管理模塊：數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能是對(duì)追蹤管理過(guò)程中錄入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理操作，包括信息查詢、數(shù)據(jù)修改和存儲(chǔ)操作。

追蹤管理模塊：追蹤管理模塊是建筑物部件追蹤管理系統(tǒng)的核心部分，是對(duì)整個(gè)追蹤管理的過(guò)程中數(shù)據(jù)的有效獲取，包括二維碼掃描、數(shù)據(jù)錄入和信息展示。

系統(tǒng)管理模塊：該系統(tǒng)面向追蹤管理的工作人員和系統(tǒng)的管理人員，針對(duì)兩種不同的用戶提供相應(yīng)的工作權(quán)限和管理能力，例如系統(tǒng)管理員擁有系統(tǒng)的最高管理權(quán)限，其他用戶無(wú)法干預(yù)。

2 二維碼設(shè)計(jì)

2.1 二維碼技術(shù)概述

二維碼是日本企業(yè)發(fā)明的一種將信息存儲(chǔ)在特定的幾何圖形中，并采用特定的排布規(guī)律形成的二維矩陣碼[10]。在我國(guó)市場(chǎng)上，目前使用的二維碼有QR碼、DM碼、PDF417碼、漢信碼、龍貝碼和GM碼[11]，其中QR碼是一種快速響應(yīng)矩陣式二維碼，使用最廣泛、設(shè)備支持度最高，有著信息容量大、自動(dòng)對(duì)齊、識(shí)讀快、糾錯(cuò)能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)[12]。如圖3所示，QR二維碼符號(hào)分為功能區(qū)、編碼區(qū)以及空白區(qū)[13]。功能區(qū)用于符號(hào)標(biāo)識(shí)、符號(hào)位置確定以及還原變形等;編碼區(qū)用于存儲(chǔ)編碼數(shù)據(jù)。

2.2 建筑物部件二維碼編碼

為建立起建設(shè)工程行業(yè)建筑產(chǎn)品統(tǒng)一編碼規(guī)則，我國(guó)在國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上已經(jīng)逐漸完善了建筑產(chǎn)品的的分類與編碼規(guī)則規(guī)范，并頒布了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[14]。本文為了更好的展示生產(chǎn)源頭信息，采用《福建省裝配式建筑部品部件編碼規(guī)則》[15]，由阿拉伯?dāng)?shù)字和拼音字母組成一個(gè)20位的編碼序列，很好地表達(dá)了建筑產(chǎn)品的產(chǎn)地、廠商和類別等信息。具體編碼結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖4。

參考關(guān)于預(yù)制梁編碼規(guī)則要求，將預(yù)制梁編碼序列轉(zhuǎn)換成二維碼圖形信息。其中二維碼的設(shè)計(jì)包括功能圖像設(shè)計(jì)、確定編碼格式、版本和糾錯(cuò)等級(jí)等，最后調(diào)用生成函數(shù)將編碼序列轉(zhuǎn)換成二維碼[8]。利用草料二維碼生成器設(shè)計(jì)出預(yù)制梁二維碼如圖5所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

Android平臺(tái)是一種基于Linux操作系統(tǒng)的智能移動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它的平臺(tái)架構(gòu)主要由Linux內(nèi)核層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層、應(yīng)用架構(gòu)層和應(yīng)用層四層組成，其中Linux層是核心，系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層主要由C和C++編寫，應(yīng)用架構(gòu)層提供各種API架構(gòu)，應(yīng)用層主要由JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)[16]。本文就是在Android平臺(tái)下采用JAVA語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用開(kāi)源的嵌入式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite[17]，它是一個(gè)進(jìn)程內(nèi)零配置的庫(kù)，不需要在系統(tǒng)中配置，實(shí)現(xiàn)了自給自足，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)數(shù)據(jù)表，其中出場(chǎng)階段信息表如表1所示。

⑴ 用戶表。主要用于存儲(chǔ)用戶的基本信息，例如用戶id、用戶名和密碼等。

⑵ 生產(chǎn)階段信息表。主要用于存儲(chǔ)部件id、解析二維碼值、部件名稱、部件尺寸、部件位置、混凝土標(biāo)號(hào)、配筋情況、出廠去向、施工安裝注意事項(xiàng)。

⑶ 出廠階段信息表。主要用于存儲(chǔ)澆筑時(shí)間、批次、質(zhì)檢人員、工程名稱、出廠時(shí)間。

⑷ 運(yùn)輸階段信息表。主要用于存儲(chǔ)運(yùn)輸班次、出發(fā)時(shí)間、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間、交接信息。

⑸ 施工安裝階段信息表。主要用于存儲(chǔ)施工前質(zhì)量檢查、測(cè)量定位信息、施工安裝信息。

⑹ 檢測(cè)驗(yàn)收階段信息表。主要用于存儲(chǔ)竣工信息、養(yǎng)護(hù)情況、監(jiān)理信息。

3.2 功能模塊實(shí)現(xiàn)

為了系統(tǒng)的安全性，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)入建筑部件追蹤管理系統(tǒng)首先要求使用賬號(hào)密碼登陸系統(tǒng)。第一次登陸系統(tǒng)還應(yīng)進(jìn)行賬號(hào)注冊(cè)，注冊(cè)和登陸界面如圖6所示。除此之外，還設(shè)計(jì)了建筑部件追蹤管理系統(tǒng)在生產(chǎn)階段、出廠階段、運(yùn)輸存放階段、施工安裝階段、檢測(cè)驗(yàn)收階段錄入信息的界面。

二維碼掃描功能是該追蹤管理系統(tǒng)的關(guān)鍵，界面如圖7所示。每個(gè)階段都需要使用該功能進(jìn)行追蹤管理工作。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)管理人員掃描二維碼后，將二維碼解析再到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢是否有該二維碼的部件，若存在則對(duì)該二維碼信息進(jìn)行查詢并展示，若不存在則在數(shù)據(jù)庫(kù)中加入一條該二維碼代表的信息，并創(chuàng)建追蹤信息與該二維碼相關(guān)聯(lián)，存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

通過(guò)建筑物部件追蹤管理系統(tǒng)完成對(duì)預(yù)制梁的完整追蹤管理，對(duì)其各個(gè)階段的追蹤管理信息進(jìn)行歸納整理并生成一個(gè)信息展示的二維碼，通過(guò)該二維碼可以查看各個(gè)階段預(yù)制梁的相關(guān)信息，二維碼見(jiàn)圖8。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在基于Android平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)框架和分析、總結(jié)建筑物部件編碼規(guī)范的基礎(chǔ)上，引入二維碼技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于二維碼的建筑物部件追蹤管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廠家向下追蹤產(chǎn)品去向，工程單位向上追溯產(chǎn)品來(lái)源，使建筑物部件從生產(chǎn)到驗(yàn)收整個(gè)供應(yīng)過(guò)程更加透明化。相較于傳統(tǒng)的追蹤管理過(guò)程，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)。

⑴ 系統(tǒng)以二維碼作為信息的載體，使得信息的流動(dòng)和展示更加方便快捷，便于工程巡查人員的巡查工作，幫助工程項(xiàng)目人員更好的管理項(xiàng)目資源。

⑵ 作為移動(dòng)智能終端應(yīng)用系統(tǒng)，可以很好地面向全體大眾用戶，實(shí)用性和推廣性更加廣泛。

本文為建筑物部件追蹤管理以及各種工程項(xiàng)目追蹤管理提供了快速高效的思路和方法。但本設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步改進(jìn)，比如對(duì)建筑物部件進(jìn)行移動(dòng)定位，以及自動(dòng)生成追蹤管理信息展示二維碼等。

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