王 東，陳 陽

（1. 青海高等職業(yè)技術(shù)學院財經(jīng)商貿(mào)系，海東 810006；2. 廣州大學管理學院，廣州 510006)

目前許多行業(yè)仍然采用古老的人工巡檢模式，浪費了人力物力，也使信息傳遞的及時性受到了阻礙［1］。如何采用先進的巡檢系統(tǒng)來配合當今時代各行業(yè)的需求成為了一個備受人們關(guān)注的焦點。

基于RFID 技術(shù)的智能巡更巡檢管理系統(tǒng)，是一套融合無線電射頻識別（radio frequency identification，RFID）、自動控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、管理系統(tǒng)于一體的智能化巡檢系統(tǒng)。它由RFID電子標簽、巡檢器、PC 端巡更巡檢管理系統(tǒng)三部分組成。電子標簽采用美國德州儀器半導(dǎo)體公司出品的RFID，是全球應(yīng)用最廣泛的電子標簽產(chǎn)品。巡更巡檢管理系統(tǒng)采用Visual Basic 開發(fā)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL Server，系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫采用ODBC連接［2］。

1 需求分析

1.1 系統(tǒng)的設(shè)計思想

智能巡更巡檢管理系統(tǒng)設(shè)計參照了相關(guān)的國家標準，其思路設(shè)計如下：

（1）先進性：采用行業(yè)領(lǐng)先和廣泛使用的RFID 技術(shù)和產(chǎn)品，這種近距離、高頻的無線技術(shù)在相當長一段時間內(nèi)，仍會是主流的行業(yè)解決方案。

（2）實用性：電子標簽因近年來在電商領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，反倒促進了其在各行各業(yè)的廣泛普及，并且在使用的便利性、安全性方面得到了很大的發(fā)展，而且價格相當便宜，使得整體解決方案的總擁有成本（TCO）下降［3］。

（3）可靠性：采用成熟的開發(fā)工具和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，確保巡檢管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提供完善的數(shù)據(jù)庫備份方案，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

1.2 系統(tǒng)的設(shè)計目標

針對系統(tǒng)的使用情況，其設(shè)計目標如下：（1）操作界面簡潔，容易上手，用戶無需培訓即可自行使用，體驗良好。

（2）系統(tǒng)的響應(yīng)速度要快。在低配硬件或舊系統(tǒng)上，仍能順暢運行。

（3）要求原始數(shù)據(jù)只輸入一次，通過設(shè)計的有效性檢驗機制，確保來自巡檢機的數(shù)據(jù)的準確性和一致性。

（4）主界面所調(diào)用的子功能盡量都是獨立的。

1.3 技術(shù)原理

美國德州儀器TIRIS 智能非接觸式IC 卡技術(shù)是RFID 行業(yè)較為優(yōu)質(zhì)成熟的解決方案，本文在TIRIS的基礎(chǔ)上，利用電子標簽和巡檢器實現(xiàn)自動化巡檢［4］。在每個需要巡檢的設(shè)備或位置安置一個電子標簽，在執(zhí)行巡檢作業(yè)時，工作人員將巡檢器在電子標簽周圍輕輕搖一搖，巡檢器線圈發(fā)出的電磁波被電子標簽的應(yīng)答器線圈接收，在短時間內(nèi)便聚集能量，能量足夠時電子標簽內(nèi)部芯片執(zhí)行指令，將該電子標簽上全球唯一的序列號通過發(fā)射器發(fā)出，接著巡檢器接收到電磁波后將其轉(zhuǎn)譯為電子標簽的序列號，在巡檢器的液晶屏幕就可以查詢到該時刻掃描到的電子標簽，巡檢器還可以通過數(shù)據(jù)傳輸線將自身記錄數(shù)據(jù)傳到電腦［5］。如圖1所示。

圖1 電子標簽感應(yīng)電路示意圖

RFID 是一種近距離、高頻的無線通信技術(shù)，它具有非常靈活的使用范圍，125 kHz 和134.3 kHz 低頻（LF）無源RFID 標簽的讀取距離為10 cm內(nèi)。在不利于人員操作的惡劣環(huán)境下可以使用13.56 MHz 高頻（HF）無源RFID 標簽，可在1～1.5 m 距離讀取電子標簽。如果使用2.45 GHz超高頻（SHF）有源RFID 標簽，甚至可以達到最高100 m的超遠距離讀取［6］。

1.4 系統(tǒng)的基本框架

系統(tǒng)的基本框架如圖2所示［7］。

圖2 主程序組成模塊框架

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體布局

整個巡檢系統(tǒng)包括系統(tǒng)主模塊和子模塊兩部分，子模塊包含巡檢管理、資源管理、巡檢數(shù)據(jù)、系統(tǒng)維護四大模塊［8］。其中巡檢管理包括巡檢器設(shè)置、下載檔案、讀取人員檔案、讀取地點檔案、讀取事件檔案、巡檢記錄等內(nèi)容。

由系統(tǒng)主模塊支持各子模塊功能的實現(xiàn)。如圖3所示。

圖3 巡檢系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.2 巡檢系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

巡檢系統(tǒng)主模塊的菜單如圖4所示［9］。

圖4 菜單結(jié)構(gòu)

2.2.1 系統(tǒng)主模塊的流程圖

主程序在運行時首先將所有變量加載到內(nèi)存，業(yè)務(wù)邏輯問題則顯示登錄界面，主程序還檢查用戶是否輸入信息并確定登錄，然后用戶進入子功能，系統(tǒng)主模塊的流程如圖5所示。

圖5 登錄系統(tǒng)流程

2.2.2 系統(tǒng)登錄文件的制作與說明

為了確保數(shù)據(jù)不被外人看到，用戶在登錄以后所做的每個操作，都可以記錄下來并保存為日志文件。本系統(tǒng)設(shè)計了用戶登錄環(huán)節(jié)，當主程序進入以后，要求用戶輸入密碼，再決定是否讓用戶進入程序。

運行界面如圖6所示。

圖6 登錄界面

如果輸入了相關(guān)信息并點擊確定，登錄成功后會顯示主界面，如圖7所示。主界面上有一系列菜單，包括系統(tǒng)管理、資源管理、巡檢數(shù)據(jù)、系統(tǒng)維護，還有快捷按鈕，包括登錄、注銷、巡檢器、計劃設(shè)置、記錄查詢、巡檢考核、參數(shù)設(shè)置。

圖7 主界面

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫能充分描述數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，人們建立數(shù)據(jù)庫的目的，就是想用數(shù)據(jù)來反映客觀事物及其之間的聯(lián)系。為了使數(shù)據(jù)庫具有正確反映這種聯(lián)系的能力，在建立數(shù)據(jù)庫的初期確定能夠表達客觀事物的數(shù)據(jù)庫模型十分重要。

2.3.1 基本數(shù)據(jù)表

基本數(shù)據(jù)表保存了巡檢管理系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括了記錄計劃、地點名稱、到達時間等信息。表1是巡檢記錄表，其中只記錄了巡檢記錄的資料，所以用一個數(shù)據(jù)庫表就可完成，并且Visual Basic 中所需要的數(shù)據(jù)是通過控件來輸入的，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表項不需要在建立時填入數(shù)據(jù)，而是在Visual Basic 中通過控件傳遞得到，因此只需要建立空表即可。

表1 巡檢記錄數(shù)據(jù)庫表

2.3.2 巡檢計劃數(shù)據(jù)表

巡檢計劃數(shù)據(jù)表就是要存放制定巡檢計劃的各種數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 巡檢計劃數(shù)據(jù)庫表

2.3.3 巡檢考核數(shù)據(jù)表

我們可以對從巡檢計劃的制定到巡檢計劃的執(zhí)行進行考核，并把考核結(jié)果存入巡檢考核數(shù)據(jù)表，如表3所示。

表3 巡檢考核數(shù)據(jù)表

2.3.4 線路設(shè)置數(shù)據(jù)表和線路中的巡檢地點表

在設(shè)置巡檢線路時，會要求設(shè)置巡檢線路和線路中的巡檢地點，這些數(shù)據(jù)對于巡檢來說至關(guān)重要，當然也需要用數(shù)據(jù)庫來保存，如表4和表5所示。

表4 線路設(shè)置表

表5 線路中的巡檢地點表

2.3.5 巡檢事件數(shù)據(jù)表

巡檢事件是巡檢計劃制定的一部分，其具體數(shù)據(jù)項如表6所示。

表6 巡檢事件數(shù)據(jù)表

3 系統(tǒng)開發(fā)

3.1 系統(tǒng)主模塊

系統(tǒng)主模塊是系統(tǒng)的主要界面體現(xiàn)，它支持系統(tǒng)的各下屬子模塊功能的實現(xiàn)。在此設(shè)計的巡檢系統(tǒng)中，包含有巡檢管理、資源管理、巡檢數(shù)據(jù)、巡檢考核等主要子模塊。系統(tǒng)主模塊與各子模塊通過主模塊的支持和聚合作用有機地組成了一個整體［10］，實現(xiàn)了此巡檢系統(tǒng)的各項功能。如圖7所示。

3.2 巡檢管理的設(shè)計

巡檢器界面與主界面設(shè)計類似，在空白窗體中添加一個Sstab 控件、一個Datagrid 控件，考慮到要連接數(shù)據(jù)庫，本設(shè)計采用ADO 方式連接，故需要添加6 個Adodc 控件，并且添加相關(guān)控件，界面如圖8所示。

圖8 巡檢器的功能標簽

設(shè)計完成后界面如圖9所示。

圖9 巡檢器菜單

實現(xiàn)的功能如下：

（1）巡檢記錄。巡檢器可采用RS-8232（或USB）接口與電腦連接，在電腦上可用廠商提供的測試工具來測試是否可以從巡檢器上讀取數(shù)據(jù)。如果測試工具操作成功，再在巡檢管理系統(tǒng)中調(diào)用Windows通訊API接口將巡檢器中的數(shù)據(jù)庫讀取到內(nèi)存，然后存入數(shù)據(jù)庫中。在完成操作后按“結(jié)束通訊”，將巡檢器置回功能選擇狀態(tài)。

（2）下載檔案。巡檢器中的檔案包括了計劃、計劃點、人員、事件等，在將檔案下載到巡檢器時，需要做相應(yīng)的數(shù)量限制，超過該數(shù)量則無法執(zhí)行下載操作。例如，計劃數(shù)為20個，計劃中包含的地點為1024 個，計劃點總數(shù)為6000個，事件及人員數(shù)為250個。

（3）讀取檔案。從巡檢器中讀取地點、人員、事件等檔案。

4 結(jié)語

基于RFID 的智能巡更巡檢管理系統(tǒng)，可解決監(jiān)管不完善、施工困難、布線復(fù)雜、信息不及時等問題，有效滿足自動化巡檢的需求，提高了巡檢的效率，將巡檢水平提高到一個新的高度［11］。筆者后續(xù)的工作將致力于將C/S架構(gòu)管理后臺遷移到GIS云平臺，巡檢器增加GPS定位功能和移動通信（GPRS、3G、4G 或5G）技術(shù)，實現(xiàn)更加智能、完善的巡更系統(tǒng)。