馬艷軍 ，郭 芳 ，郭艷艷 ，李 昆

（1．南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)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(diào)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(diào)中線干線工程建設(shè)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(diào)中線干線工程是一項(xiàng)跨流域、長距離的特大型調(diào)水工程，由于儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)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(bǔ)充手段來及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，確保工程平穩(wěn)安全運(yùn)行。本文提出以二維碼為載體，提高南水北調(diào)中線干線工程巡查效率和快速反應(yīng)能力的方式方法，是既經(jīng)濟(jì)有效又切實(shí)可行的工程技術(shù)手段。

二維碼；南水北調(diào)；工程巡查系統(tǒng)

1 概 述

南水北調(diào)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(dá)北京的團(tuán)城湖和天津市外環(huán)河。南水北調(diào)中線干線工程是一項(xiàng)跨流域、長距離的特大型調(diào)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(diào)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(yùn)行的一種重要手段和方法，其具有全面性、及時(shí)性和直觀性等特點(diǎn)。監(jiān)測儀器與自動化監(jiān)測系統(tǒng)是無法代替技術(shù)人員的現(xiàn)場巡視檢查工作，據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過巡視檢查發(fā)現(xiàn)的大壩重大安全隱患,占出險(xiǎn)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(shù)規(guī)范》[3]和《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)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(diào)中線干線工程的長期運(yùn)行管理，按照“無人值班，少人值守”的原則，自動化調(diào)度、監(jiān)視、監(jiān)測系統(tǒng)為主要技術(shù)手段，人工巡視檢查為保障措施。中線干線工程運(yùn)行管理，技術(shù)要求專業(yè)多且跨度大、空間分布點(diǎn)多線長、時(shí)間限制全天候不間斷，因此工程巡視檢查重要且技術(shù)難度和工作量都很大。

南水北調(diào)工程巡查系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、北斗/ GPS、GIS、智手持終端等信息化手段的工程巡查維護(hù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中線干線工程運(yùn)行巡查維護(hù)作業(yè)便捷化、管理考核規(guī)范化、巡查問題響應(yīng)及時(shí)化，全面提升整個南水北調(diào)中線干線工程巡查維護(hù)管理水平，保障工程安全運(yùn)行，為工程安全運(yùn)行提供網(wǎng)絡(luò)化和可視化的工程基礎(chǔ)信息及管理維護(hù)綜合信息服務(wù)，為工程運(yùn)行調(diào)度決策提供支持。

3 二維碼技術(shù)

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(jù)符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實(shí)現(xiàn)信息自動處理[5]。

二維碼具有如下特點(diǎn)：

1）高密度編碼，信息容量大：可容納多達(dá)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(jìn)行編碼，用條碼表示出來。

3）容錯能力強(qiáng)，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(shí)，照樣可以正確得到識讀，損毀面積達(dá)50%仍可恢復(fù)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(shí)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(shè)備設(shè)施數(shù)量龐大的南水北調(diào)中線干線工程巡查來說，是一個很好的選擇。南水北調(diào)中線干線工程中如果采用二維碼技術(shù)，將能夠極大地提高數(shù)據(jù)采集和信息處理的速度，提高巡查工作效率，實(shí)現(xiàn)管理的科學(xué)化和現(xiàn)代化。

4 二維碼掃描的應(yīng)用

4.1 二維碼技術(shù)的應(yīng)用方式

實(shí)際應(yīng)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(jī)電等設(shè)備設(shè)施上刻畫二維碼，形成“信息點(diǎn)”。二維碼中包括GPS定位信息、管理機(jī)構(gòu)、責(zé)任人及聯(lián)系方式、所處部位的基本設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)等信息，也可以包括該信息點(diǎn)的巡查要點(diǎn)提示等必要的其他信息。

專職工程巡查人員或有資格（責(zé)任）通過網(wǎng)絡(luò)上報(bào)工程信息的其他技術(shù)人員在每個信息點(diǎn)，依靠掃描該點(diǎn)的二維碼，迅速掌握檢查要點(diǎn)、快速檢查工程（設(shè)施設(shè)備）狀況、必要時(shí)迅速做出應(yīng)急反應(yīng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）可以立即定位并確定工程部位、設(shè)施類型類別；

2）即刻得到工程（設(shè)施設(shè)備）遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)視情況和當(dāng)前應(yīng)處工況；

3）馬上了解該處的巡查要點(diǎn)、檢查內(nèi)容、檢查和記錄方法；

4）快速查到工程（設(shè)施設(shè)備）最后（最近）人工報(bào)告的時(shí)間和工況；

5）必要時(shí)迅速便捷地上報(bào)當(dāng)前工況或險(xiǎn)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(zé)任部門的安全負(fù)責(zé)人的電話號碼，報(bào)告異常情況并獲取特別授權(quán)碼將信息實(shí)時(shí)上報(bào)。

4.2 南水北調(diào)中線工程巡查系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

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(xiǎn)情上報(bào)模塊和險(xiǎn)情處理模塊。

1）巡查考勤

巡查人員開始工作時(shí)，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(jī)號碼等信息進(jìn)行登陸認(rèn)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(diǎn)掃描二維碼時(shí)，考勤模塊將二維碼中的定位信息和手機(jī)的定位信息進(jìn)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(wù)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(jù)工作需要下達(dá)巡查任務(wù)（指定巡查信息點(diǎn)序列），巡查人員根據(jù)要求到達(dá)指定巡查信息點(diǎn)后掃描二維碼，檢查工程狀態(tài)，必要時(shí)借助二維碼確定的工程部位類別查詢確認(rèn)工程當(dāng)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(diǎn)的檢查工作。

3）險(xiǎn)情上報(bào)

巡查人員在巡視檢查過程中，發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的問題后，通過掃描臨近巡查信息點(diǎn)（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(jù)現(xiàn)場情況，調(diào)度搶險(xiǎn)或維護(hù)隊(duì)伍到現(xiàn)場處理。

4）險(xiǎn)情處理

搶險(xiǎn)或維護(hù)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(xiǎn)情位置及現(xiàn)場情況，根據(jù)地圖導(dǎo)航到達(dá)指定地點(diǎn)展開作業(yè)，作業(yè)完成后將修復(fù)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(fù)流程。

后臺系統(tǒng)相應(yīng)包含用戶認(rèn)證系統(tǒng)、地圖服務(wù)系統(tǒng)、信息存儲系統(tǒng)、工單和報(bào)表生成系統(tǒng)等。

5 結(jié)語

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

在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”的思想對二維碼技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步拓展。比如：

1）作為世界級的調(diào)水工程，南水北調(diào)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(diǎn)等開放旅游區(qū)域根據(jù)需要刻畫二維碼，在用智能手機(jī)APP掃描后，采用內(nèi)置、下載或者網(wǎng)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(diào)中線工程的了解和認(rèn)知。

2）南水北調(diào)中線中的設(shè)備巡視檢查、維修養(yǎng)護(hù)、固定資產(chǎn)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(jìn)行統(tǒng)一管理和跟蹤。

3）在責(zé)任碑和重點(diǎn)部位刻畫含有建管單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位、運(yùn)管單位及主要人員信息的二維碼，以貫徹責(zé)任終身制。

［1］北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)聯(lián)合體.南水北調(diào)中線干線工程自動化調(diào)度與運(yùn)行管理決策支持系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)報(bào)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(shù)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(shù)規(guī)范［S］.北京：中華人民共和國水利部，2012.

［5］劉時(shí).二維條碼技術(shù)在武警部隊(duì)倉庫管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［D］.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2008.

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2015-12-30