田小兵， 劉嘉東， 謝維軍

(中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071)

0 引 言

預(yù)制構(gòu)件是通過工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化加工生產(chǎn)出的建筑產(chǎn)品，在建筑領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用十分廣泛。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)規(guī)模逐漸龐大的同時(shí)，其管理水平并沒有得到大幅度的提升，在對(duì)其進(jìn)行管理時(shí)，仍然存在自動(dòng)化程度低、信息化程度低生產(chǎn)組織混亂等問題[1]。基于此，本文開展鐵路預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化安全信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。

1 鐵路預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化安全信息管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 射頻識(shí)別裝置選型

射頻識(shí)別裝置是本文系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件各類基礎(chǔ)信息采集的主要設(shè)備，基于鐵路預(yù)制構(gòu)件種類繁多，參數(shù)信息復(fù)雜等特點(diǎn)。本文選用V5800S型號(hào)射頻識(shí)別裝置作為本文系統(tǒng)的核心硬件，該型號(hào)射頻識(shí)別裝置采用超高頻技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)最大9 m范圍的讀寫，一次識(shí)別能夠?qū)Τ^200個(gè)RFID標(biāo)簽的讀取，并且對(duì)一維/二維的掃描做到精確捕捉[2]。該型號(hào)射頻識(shí)別裝置具備4核2.6GHz處理器，4+16GB內(nèi)存，能夠確保本文系統(tǒng)更加穩(wěn)定、流暢地運(yùn)行。V5800S型號(hào)射頻識(shí)別裝置還支持4G、5G全網(wǎng)通&雙頻WIFI接入，具備更高的無線傳輸能力，其他技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 V5800S型號(hào)射頻識(shí)別裝置技術(shù)參數(shù)表

在本文系統(tǒng)運(yùn)行過程中，V5800S型號(hào)射頻識(shí)別裝置能夠通過內(nèi)部芯片自動(dòng)識(shí)別，調(diào)節(jié)其工作頻段。當(dāng)有RFID標(biāo)簽進(jìn)入到V5800S型號(hào)射頻識(shí)別裝置的射頻范圍內(nèi)時(shí)，則裝置會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行掃描識(shí)別，獲取鐵路預(yù)制構(gòu)件信息。

1.2 通信設(shè)備選型

為了確保本文設(shè)計(jì)的鐵路預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化安全信息管理系統(tǒng)能夠具備遠(yuǎn)程管理能力，本文對(duì)其通信設(shè)備如做下說明。將對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)全過程管理作為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其過程監(jiān)控主要包括從生產(chǎn)廠商到運(yùn)輸最后到施工方所有相關(guān)信息的安全管理。本文選用ST258TG型號(hào)中低速大功率通信設(shè)備作為本文通信條件，將系統(tǒng)各個(gè)硬件設(shè)備與其進(jìn)行連接，確保所有設(shè)備采集、獲取到的鐵路預(yù)制構(gòu)件相關(guān)信息都能夠通過通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。該型號(hào)通信設(shè)備的數(shù)據(jù)接口速率為1 200 bps，發(fā)送功率為16W，頻偏為4.5 kHz，采用異步數(shù)據(jù)傳輸接口，支持EIA-232，EIA-485，TTL等數(shù)據(jù)傳輸。ST258TG型號(hào)通信設(shè)備還能夠?yàn)楸疚南到y(tǒng)提供2 400/1 200 bps信道傳輸速率，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的快速傳輸。圖1為本文ST258TG型號(hào)中低速大功率通信設(shè)備運(yùn)行流程示意圖。

圖1 ST258TG型號(hào)中低速大功率通信設(shè)備運(yùn)行流程圖

為了進(jìn)一步確保信息在傳輸過程中的安全性，還需要將通信設(shè)備與抗干擾器進(jìn)行連接，以此消除通信設(shè)備在信息傳輸過程中受到電磁輻射的影響，導(dǎo)致信息泄露。在實(shí)際應(yīng)用中，首先將抗干擾器打開，并發(fā)出抗干擾信號(hào)，利用電子對(duì)抗原理，將傳輸過程中與鐵路預(yù)制構(gòu)件信息相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行覆蓋，以此防止周圍攻擊者對(duì)有利用價(jià)值的信息進(jìn)行竊取。

2 鐵路預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化安全信息管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 鐵路預(yù)制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

鐵路預(yù)制構(gòu)件信息主要包括生產(chǎn)信息、運(yùn)輸信息和施工信息，每一類信息當(dāng)中又包含了多種不同參數(shù)分類。因此，為了確保對(duì)各類信息的標(biāo)準(zhǔn)化安全管理，在對(duì)本文系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)其信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為其構(gòu)建鐵路預(yù)制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)庫。在將各類信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前，首先需要按照?qǐng)D2所示內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

圖2 鐵路預(yù)制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖

本文系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫又可細(xì)化分為鐵路預(yù)制構(gòu)件基本特征庫、構(gòu)件接口特征庫以及網(wǎng)絡(luò)特征庫。上述三種數(shù)據(jù)庫分別對(duì)應(yīng)對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件基本特征描述的信息、對(duì)接口特征描述的信息以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)特征描述的信息[3]。為了方便系統(tǒng)對(duì)各類數(shù)據(jù)的快速提取，在不同數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，將數(shù)據(jù)按照表格的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。表2為本文系統(tǒng)鐵路預(yù)制構(gòu)件信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫的層次與內(nèi)容對(duì)照表。

表2 本文系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)與內(nèi)容對(duì)照表

結(jié)合Web分布式特點(diǎn)，采用上述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的空間。為了提高數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率，在各個(gè)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中不保存各個(gè)鐵路預(yù)制構(gòu)件代碼本身，僅將用于對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件特征、屬性等信息進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在URL地址上，以此也能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與實(shí)際代碼文件之間的連接。

2.2 鐵路預(yù)制構(gòu)件信息查詢與管理

由本文系統(tǒng)直接接收對(duì)構(gòu)件進(jìn)行查詢的請(qǐng)求指令，并通過系統(tǒng)服務(wù)器協(xié)同實(shí)現(xiàn)分布式查詢與評(píng)價(jià)。在進(jìn)行構(gòu)件信息查詢的過程中可以通過從一個(gè)服務(wù)器上向其他服務(wù)器遷移的方式實(shí)現(xiàn)，可盡可能地避免出現(xiàn)對(duì)相同查詢目標(biāo)的反復(fù)瀏覽，提高本文系統(tǒng)的查詢效率。在查詢的過程中可以首先給定一個(gè)關(guān)鍵詞集合，當(dāng)滿足如下公式時(shí)，說明在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中存在相應(yīng)的信息內(nèi)容。

G=(V,E)

式中：G為關(guān)鍵詞集合；V為某一查詢節(jié)點(diǎn)；E為某一特征信息。找出與關(guān)鍵詞集合形成的查詢結(jié)果，并將其所有結(jié)果匯總。對(duì)信息進(jìn)行管理需要由系統(tǒng)完成對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件特征信息的輸入和編輯，在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中進(jìn)行增加、修改、刪減等操作。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的鐵路預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化安全信息管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果，開展如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選擇以某鐵路預(yù)制構(gòu)件加工生產(chǎn)廠作為實(shí)驗(yàn)依托，分別引入本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)構(gòu)件信息進(jìn)行管理。對(duì)比兩種系統(tǒng)的運(yùn)行效果，并將信息查詢時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 兩種系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

從表3可以看出，本文系統(tǒng)在對(duì)五組不同信息量進(jìn)行查詢時(shí)，查詢時(shí)間明顯小于傳統(tǒng)系統(tǒng)。因此，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明本文提出的鐵路預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化安全信息管理系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有更高的查詢效率，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件信息進(jìn)行更高效的管理，同時(shí)安全性能夠得到進(jìn)一步保障。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合分布式管理結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件信息提出一種全新的管理系統(tǒng)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。在后續(xù)的研究中，還將針對(duì)系統(tǒng)的交互性開展進(jìn)一步研究，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路預(yù)制構(gòu)件信息可視化的管理。