劉 航，胡裕陽(yáng)，李鵬程

(西南石油大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610500)

0 引言

在油田生產(chǎn)管理過(guò)程中，相關(guān)巡檢管理工作人員借助巡檢終端系統(tǒng)采集并錄入現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)設(shè)備實(shí)時(shí)信息[1]。在巡檢終端系統(tǒng)中，李軍，王濤提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)、小程序架構(gòu)理論的巡檢體系[2]，重點(diǎn)探究線路巡檢體系架構(gòu)建設(shè)路徑，但其忽略了對(duì)關(guān)鍵巡檢數(shù)據(jù)安全問(wèn)題的考量。宋洋通過(guò)分析石油巡檢中存在的問(wèn)題[3]，針對(duì)智能化巡檢在石油企業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并提出相關(guān)建議作為參考，但其未進(jìn)行實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)應(yīng)用支撐理論研究。陳浩等人提出通過(guò)無(wú)人機(jī)及海洋檢測(cè)手段對(duì)海上石油日常生產(chǎn)進(jìn)行巡檢和檢測(cè)[4]，提升海上平臺(tái)設(shè)備巡檢水平和應(yīng)急救援水平，但建設(shè)無(wú)人機(jī)巡檢和應(yīng)急救援系統(tǒng)成本較高，不適用于小型石油站場(chǎng)設(shè)備巡檢。

移動(dòng)巡檢終端設(shè)備在巡檢中應(yīng)用廣泛，總體來(lái)說(shuō)主要分為手機(jī)巡檢終端設(shè)備、專用巡檢儀2種終端設(shè)備。宋春慧等人設(shè)計(jì)了一款基于安卓終端的長(zhǎng)輸管道巡檢系統(tǒng)[5]，該系統(tǒng)中手持機(jī)系統(tǒng)采用安卓操作系統(tǒng)的PDA，具有自動(dòng)巡檢、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)提醒、羅盤指向等功能，并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，證明了其在管線巡檢工作中具有較大價(jià)值。劉佳設(shè)計(jì)了一款基于GIS(地理信息系統(tǒng))的管線巡檢信息系統(tǒng)[6]，該系統(tǒng)通過(guò)專用巡檢儀沿著指定線路進(jìn)行巡檢和數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)巡檢展示系統(tǒng)跟蹤巡檢情況。

近年來(lái)，區(qū)塊鏈技術(shù)正在巡檢工作中不斷被嘗試，在電力系統(tǒng)和供熱管道巡檢中已經(jīng)有過(guò)相關(guān)理論的研究和應(yīng)用?！缎畔⒓夹g(shù)讓城市熱力管網(wǎng)可追溯》一文中旗幟鮮明地提出在集中供熱領(lǐng)域信息化建設(shè)緩慢，龐大地下管網(wǎng)巡檢仍然停留在手工巡檢階段，并提出希望區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)技術(shù)能應(yīng)用于管道巡檢信息化建設(shè)中[7]。謝小松、何冰等人指出在線路反外損領(lǐng)域存在多發(fā)性、突發(fā)性和不確定性問(wèn)題[8]，導(dǎo)致巡檢的人力投入不足，巡檢效率低，提出采用物聯(lián)網(wǎng)加區(qū)塊鏈技術(shù)，重構(gòu)輸電線路反外損的巡檢管理體系，現(xiàn)處于研究測(cè)試階段。

針對(duì)以上研究現(xiàn)狀和啟發(fā)，本文提出設(shè)計(jì)一款基于射頻識(shí)別和區(qū)塊鏈技術(shù)的移動(dòng)巡檢app，致力于實(shí)現(xiàn)巡檢工作無(wú)紙化數(shù)據(jù)采集，讓巡檢工作信息化、智能化。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 硬件部分

圖1為RFID芯片(14443A標(biāo)簽)，左邊為螺絲帽型便于固定到管道中，右邊為卡片型。芯片中可以用于存儲(chǔ)設(shè)備信息。

圖1 RFID芯片

圖2為RFID讀卡器(型號(hào)FH-902)，支持協(xié)議ISO18000-6C，用于連接安卓手機(jī)，通過(guò)該讀卡器可以讀取芯片唯一識(shí)別ID。

圖2 RFID讀卡器

圖3為RFID讀卡器工作測(cè)試圖。通過(guò)連接安卓手機(jī)，可以讀取芯片唯一識(shí)別ID。

圖3 讀卡器工作測(cè)試圖

圖4為RFID讀卡器工作原理圖。讀卡器通過(guò)天線發(fā)出射頻信號(hào)，可以讀取RFID芯片存儲(chǔ)信息，將該信息讀取后送到手機(jī)應(yīng)用進(jìn)行處理。

圖4 讀卡器工作原理圖

1.2 App部分

移動(dòng)巡檢app為用戶提供基于Android 系統(tǒng)的手機(jī)移動(dòng)終端，用于巡檢過(guò)程實(shí)施和數(shù)據(jù)采集。主要功能模塊如下。

1)查看、執(zhí)行任務(wù)。巡檢員、督導(dǎo)員用手機(jī)查看所有待執(zhí)行的任務(wù)列表。點(diǎn)擊任意任務(wù)，可查看任務(wù)詳情。

2)數(shù)據(jù)采集。通過(guò)手機(jī)OTG方式連接RFID高頻讀卡器，快速識(shí)別設(shè)備標(biāo)簽，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3)工作情況上報(bào)。采用射頻識(shí)別等技術(shù)確保巡檢人員真實(shí)到位，通過(guò)手機(jī)端智慧巡檢app快速上傳工作情況。

1.3 區(qū)塊鏈部分

本文采用HyperLedger Fabric(簡(jiǎn)稱Fabric)來(lái)完成用戶積分信息和巡檢記錄信息上鏈。Chaincode采用GO語(yǔ)言編寫(xiě)，GO語(yǔ)言是Fabric的源程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，也是Fabric最早支持的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言之一。Chaincode中實(shí)現(xiàn)了基本時(shí)間的查詢、事件狀態(tài)的修改、基本事件的提交。本系統(tǒng)直接采用HyperLedger Fabric容器進(jìn)行命令提交。

2 系統(tǒng)測(cè)試

2.1 App讀卡測(cè)試

圖5為手機(jī)巡檢app已經(jīng)讀卡識(shí)別關(guān)鍵功能，圖5(b)為讀卡器讀取芯片中存儲(chǔ)的EPC電子產(chǎn)品編碼(與設(shè)備綁定)。

(a) (b)

2.2 接口測(cè)試

采用Swagger接口測(cè)試工具對(duì)所有的API進(jìn)行測(cè)試，Swagger是一款功能強(qiáng)大的測(cè)試工具，可以在瀏覽器發(fā)送各類POST、GET請(qǐng)求，甚至模擬表單提交，測(cè)試舉例如圖6所示。在Swagger中新建測(cè)試，填寫(xiě)url、參數(shù)，即可看到測(cè)試結(jié)果(json數(shù)據(jù))。

圖6 Swagger測(cè)試示意圖

2.3 區(qū)塊鏈測(cè)試

圖7～8為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。

圖7 啟動(dòng)區(qū)塊鏈

圖8 網(wǎng)絡(luò)正常ALL COOD

測(cè)試結(jié)果:用戶轉(zhuǎn)賬等網(wǎng)絡(luò)功能正常，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)塊鏈的單機(jī)多節(jié)點(diǎn)的分布式存儲(chǔ)。接著測(cè)試本文的項(xiàng)目的鏈碼與部署如下：首先生成創(chuàng)世區(qū)塊，并進(jìn)行生成通道配置文件，如圖9～10所示。然后啟動(dòng)Docker容器，進(jìn)行Channel創(chuàng)建操作，如圖11～13所示。

圖9 生成創(chuàng)世區(qū)塊

圖10 生成通道配置文件

圖11 啟動(dòng)Docker容器

圖12 創(chuàng)建Channel

圖13 Peer加入Channel

最后進(jìn)行安裝智能合約，并且測(cè)試上鏈，如圖14～15所示?？梢钥吹?，測(cè)試上鏈成功。測(cè)試查詢結(jié)果如圖16所示。

圖14 安裝智能合約

圖15 測(cè)試上鏈，結(jié)果返回上鏈成功

圖16 測(cè)試查詢結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目以天然氣儲(chǔ)氣站為應(yīng)用對(duì)象，開(kāi)發(fā)了一款移動(dòng)巡檢app，輔助區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)法篡改和溯源的智慧巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油站場(chǎng)的人、物、流程等要素的全面管控；通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)，即對(duì)RFID(Radio Frequency Identification)芯片識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備智能一鍵識(shí)別、支持快速高效的巡檢作業(yè)。