蔡晨晨,王國(guó)寶,楊玉強(qiáng)

(1.徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司,江蘇 徐州 221004; 2.徐工集團(tuán)江蘇徐州工程機(jī)械研究院,江蘇 徐州 221004; 3.高端工程機(jī)械智能制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 徐州 221004)

消防救援工作對(duì)于保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全有十分重要的意義[1],人們對(duì)于火災(zāi)的防控和火災(zāi)救援工作越來(lái)越重視,消防救援裝備的種類(lèi)與數(shù)量也不斷增加.消防車(chē)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,救援現(xiàn)場(chǎng)的情況瞬息萬(wàn)變[2],對(duì)消防車(chē)輛及消防救援裝備的科學(xué)性和實(shí)時(shí)化管理就顯得尤為重要.利用現(xiàn)代信息技術(shù)建立信息化消防車(chē)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)合理地利用消防救援裝備提升消防救援器材的利用效率,以保證消防救援工作的順利進(jìn)行,是未來(lái)的發(fā)展方向.

1 消防器材使用管理現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

1.1 消防救援器材管理環(huán)節(jié)脫離

我國(guó)消防救援器材的采購(gòu)和管理使用上存在分化,比如,裝備處進(jìn)行裝備的采購(gòu)和記錄,消防大隊(duì)對(duì)器材進(jìn)行使用和維護(hù),在將器材分配到消防大隊(duì)后未及時(shí)錄入,在申領(lǐng)、入庫(kù)、出庫(kù)、使用、維修、保養(yǎng)等環(huán)節(jié)有較多的信息不銜接情況,在管理上也有很多問(wèn)題[3].

1.2 有裝備信息采集及存儲(chǔ)環(huán)節(jié)存在隱患

消防救援裝備的相關(guān)信息大多在設(shè)備上,消防部門(mén)在采購(gòu)后需要將大量的裝備信息人工錄入系統(tǒng),工作量較大,有些消防裝備更新和損耗快,管理人員無(wú)法及時(shí)將裝備狀態(tài)錄入系統(tǒng),導(dǎo)致了系統(tǒng)中裝備狀態(tài)和顯示情況不符[4].有些單位在消防驗(yàn)收合格后,忽視了消防設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng),導(dǎo)致消防設(shè)施無(wú)法正常運(yùn)行,在消防救援使用時(shí)產(chǎn)生巨大的安全隱患.以往消防救援設(shè)備多用條碼方式識(shí)別,條碼識(shí)別效率較低并且在使用多次后條碼磨損識(shí)別困難,導(dǎo)致器材使用過(guò)程中不能及時(shí)準(zhǔn)確地掌握設(shè)備的狀態(tài).

1.3 車(chē)載信息記錄實(shí)時(shí)性低

消防車(chē)的車(chē)載器材信息、隨車(chē)人員信息、車(chē)輛狀態(tài)信息等,一般通過(guò)人工記錄,對(duì)于器材的使用情況等無(wú)法實(shí)時(shí)進(jìn)行更新,在重特大火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),器材的使用和人員的調(diào)動(dòng)只能在完成任務(wù)后通過(guò)回憶的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì),不能及時(shí)全面真實(shí)地反映救援情況.

為解決上述問(wèn)題,筆者提出基于射頻識(shí)別技術(shù)和4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的救援器材車(chē)器材管理系統(tǒng),應(yīng)用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)載器材的信息化高效化管理.

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是利用RFID技術(shù)對(duì)消防救援器材車(chē)上的消防救援器材進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控.在消防救援車(chē)上安裝電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器,通過(guò)電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的數(shù)據(jù)交換,讀寫(xiě)器獲取綁定電子標(biāo)簽的器材的在庫(kù)情況,并將數(shù)據(jù)通過(guò)車(chē)載終端和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器,用戶(hù)登錄客戶(hù)端即可查看器材的狀態(tài),同時(shí)系統(tǒng)將對(duì)器材的使用、保養(yǎng)、維修、出入庫(kù)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,為消防救援的情況總結(jié)和改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持.

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)分為信息采集、信息傳輸和信息處理3層,對(duì)應(yīng)于物聯(lián)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的3層架構(gòu).信息采集層主要在救援器材車(chē),包括高頻低頻雙模標(biāo)簽,有源RFID讀寫(xiě)器、激活源、車(chē)載終端;信息傳輸主要集中在救援器材車(chē)內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò),包括車(chē)載終端、工業(yè)4G無(wú)線(xiàn)路由器、4G無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)[5];信息處理主要集中在服務(wù)器與客戶(hù)端,主要包括本地工控機(jī)服務(wù)器、遠(yuǎn)程云端服務(wù)器、客戶(hù)端、數(shù)據(jù)庫(kù).救援器材車(chē)器材管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示.

圖1 救援器材車(chē)器材管理系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of rescue vehicle equipment management system

2.2 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)RFID識(shí)別部分同時(shí)采用低頻激活源和2.4G高頻有源識(shí)別技術(shù),提高系統(tǒng)識(shí)別準(zhǔn)確性,RFID標(biāo)簽為高頻低頻雙模標(biāo)簽,RFID標(biāo)簽在救援器材車(chē)的激活源附近時(shí)(一般5 m左右)被激活源激活(低頻部分),RFID高頻部分將激活信息和身份信息(標(biāo)簽ID)同時(shí)發(fā)送到RFID讀寫(xiě)器,完成系統(tǒng)激活狀態(tài)和身份的識(shí)別.將有源RFID讀寫(xiě)器與激活源安裝在救援器材車(chē)內(nèi)部適當(dāng)位置,并與工業(yè)4G無(wú)線(xiàn)路由器相連接,當(dāng)辨別到標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息后,讀寫(xiě)器會(huì)將標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息發(fā)送給路由器.路由器一方面將標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送到本地工控機(jī)服務(wù)器,用戶(hù)可通過(guò)智能手機(jī)、筆記本或工業(yè)PAD等設(shè)備連接到本地路由器的WiFi鏈路(支持Web訪問(wèn)模式),從本地工控機(jī)服務(wù)器中獲取標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息,Web端還可以通過(guò)連接本地服務(wù)器完成不同區(qū)層LED的控制.另一方面通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)鏈路連接到Internet網(wǎng)絡(luò),本地服務(wù)器將數(shù)據(jù)同步到遠(yuǎn)程云端服務(wù)器,用戶(hù)可以隨時(shí)隨地通過(guò)智能手機(jī)、筆記本、PAD等從云服務(wù)器獲取到標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息.

2.3 客戶(hù)端功能設(shè)計(jì)

客戶(hù)端采用B/S架構(gòu),用戶(hù)不需要下載軟件,在手機(jī)、筆記本、PDA等設(shè)備上可以輕松查詢(xún)器材的數(shù)據(jù).器材管理系統(tǒng)共有設(shè)備管理、出勤管理、器材統(tǒng)計(jì)、維修保養(yǎng)、告警管理、系統(tǒng)設(shè)置共6個(gè)模塊,如圖2所示.通過(guò)記錄車(chē)輛信息、維修信息、保養(yǎng)信息、一鍵盤(pán)點(diǎn)等功能實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛、器材信息的全面記錄和統(tǒng)計(jì).

圖2 器材管理系統(tǒng)功能模塊Fig.2 Function module of equipment management system

2.3.1 設(shè)備管理模塊

將車(chē)輛信息和購(gòu)買(mǎi)器材信息錄入系統(tǒng),需要錄入的信息如下:車(chē)牌汽車(chē)品牌、車(chē)型、使用年限、器材名稱(chēng)、購(gòu)買(mǎi)數(shù)量、購(gòu)買(mǎi)時(shí)間、器材使用年限、操作說(shuō)明等.

2.3.2 出勤管理模塊

記錄出勤車(chē)輛、出勤人員、任務(wù)性質(zhì)、出勤時(shí)間、器材使用綁定.對(duì)出勤任務(wù)性質(zhì)分析、任務(wù)器材使用統(tǒng)計(jì),為消防救援任務(wù)總結(jié)提供數(shù)據(jù)支持,同時(shí)為器材的采購(gòu)和使用提供一定參考.

2.3.3 器材統(tǒng)計(jì)模塊

可以輸入編號(hào)、關(guān)鍵詞等信息查詢(xún)器材詳情,并通過(guò)圖示顯示器材在車(chē)輛上的擺放位置.顯示器材車(chē)中區(qū)域、行號(hào)、器材編號(hào)、器材名稱(chēng)、器材型號(hào)、器材描述、在庫(kù)狀態(tài)、備注并生成救援器材在庫(kù)狀態(tài)報(bào)表.統(tǒng)計(jì)各類(lèi)器材在用戶(hù)指定時(shí)間段的使用頻率和使用趨勢(shì).系統(tǒng)啟動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能,在每30 s內(nèi)對(duì)救援器材車(chē)中所有救援器材的在庫(kù)狀態(tài)進(jìn)行一次盤(pán)點(diǎn),形成采集數(shù)據(jù)報(bào)文,傳輸至后臺(tái)服務(wù)進(jìn)行分析處理.及時(shí)監(jiān)測(cè)有源RFID標(biāo)簽的狀態(tài)、欠壓狀態(tài)等參數(shù).告警產(chǎn)生時(shí)相關(guān)信息通過(guò)讀卡器和交換機(jī)把告警信息傳遞給救援器材車(chē)器材管理系統(tǒng),并以圖形界面形式實(shí)時(shí)顯示車(chē)內(nèi)器材在庫(kù)情況.

2.3.4 維修保養(yǎng)模塊

向系統(tǒng)錄入器材維修信息、器材保養(yǎng)信息、器材維修信息等,錄入信息為:器材名稱(chēng)、保養(yǎng)時(shí)間、保養(yǎng)部位詳情、送保人員、維修時(shí)間、送修人員、送保時(shí)間、返回時(shí)間、保養(yǎng)金額等信息.

2.3.5 告警管理模塊

可以查詢(xún)系統(tǒng)所有的告警(異常為有源標(biāo)簽和救援器材缺失)進(jìn)行查詢(xún),異常僅可以查詢(xún),不能修改和刪除.可以查詢(xún)系統(tǒng)所有的告警進(jìn)行查詢(xún),告警不可以刪除,但是可以處理,操作人員對(duì)救援器材車(chē)內(nèi)物品進(jìn)行人工巡檢確認(rèn)后,在系統(tǒng)錄入處理意見(jiàn),并對(duì)告警設(shè)備進(jìn)行修復(fù),消除告警.

2.3.6 系統(tǒng)設(shè)置模塊

系統(tǒng)建立權(quán)限管理,約定用戶(hù)組能操作的相關(guān)事宜.根據(jù)角色以及權(quán)限來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的登錄以及可使用的業(yè)務(wù)模塊.操作人員配置救援器材車(chē)、救援器材車(chē)區(qū)域、層號(hào)的關(guān)系,救援器材車(chē)與救援器材車(chē)區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系是1∶M,區(qū)域和層號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是1∶N.

系統(tǒng)操作日志記錄所有登錄系統(tǒng)的用戶(hù)關(guān)鍵操作信息,關(guān)鍵操作信息記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中,用戶(hù)可以查看系統(tǒng)操作日志.系統(tǒng)運(yùn)行日志由后臺(tái)寫(xiě)到指定的文件目錄中,方便查詢(xún).

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件實(shí)現(xiàn)

硬件采用雙頻電子源標(biāo)簽、遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)器、低頻激活源、4G工業(yè)無(wú)線(xiàn)路由器、工控機(jī)、工業(yè)交換機(jī)、Windows PAD、網(wǎng)口控制繼電器.

將救援器材車(chē)車(chē)廂以中線(xiàn)為基準(zhǔn),劃分為2個(gè)區(qū)域;每個(gè)區(qū)域放置1個(gè)讀卡器和1個(gè)激活源;讀卡器和激活源設(shè)備應(yīng)該安裝在救援器材車(chē)區(qū)域內(nèi),路由器設(shè)備天線(xiàn)應(yīng)放置在能夠很好地與運(yùn)營(yíng)商基站通信的位置;各區(qū)域內(nèi)所有裝配有源標(biāo)簽的救援設(shè)備每隔5 s(時(shí)間可調(diào))發(fā)送一次設(shè)備標(biāo)識(shí)信息,該區(qū)域內(nèi)讀卡器實(shí)時(shí)接收區(qū)域內(nèi)的救援標(biāo)簽標(biāo)識(shí)信息,標(biāo)簽信息中同時(shí)攜帶激活信息,通過(guò)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到路由器.路由器設(shè)備30 s上報(bào)一次數(shù)據(jù),平均在30 s內(nèi)(以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)全部救援設(shè)備標(biāo)識(shí)信息全部接收完成時(shí)間為準(zhǔn))將全部救援設(shè)備標(biāo)識(shí)信息接收完成,組包后根據(jù)不同情況實(shí)現(xiàn)以下傳輸:

(1) 數(shù)據(jù)集中轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備在沒(méi)有連接外部平臺(tái)的情況下,可使用無(wú)線(xiàn)路由器,將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜毓た貦C(jī)服務(wù)器軟件上,可通過(guò)手機(jī)、筆記本、工業(yè)PAD等實(shí)現(xiàn)本地查看的功能;

(2) 連接 GPRS/4G網(wǎng)絡(luò)后,通過(guò)路由器將標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多用戶(hù)訪問(wèn)功能.

3.2 軟件實(shí)現(xiàn)

客戶(hù)端采用Visual Studio 2013和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù),利用MVC+Bootstrap+jquery框架開(kāi)發(fā).器材管理人員及消防人員登錄器材管理系統(tǒng),可以對(duì)消防救援器材的在庫(kù)情況進(jìn)行查詢(xún)與管理,并及時(shí)查看和處理器材的告警,有效提升了器材的管理效率.器材管理系統(tǒng)車(chē)輛管理界面如圖3所示.

圖3 器材管理系統(tǒng)車(chē)輛管理界面Fig.3 Equipment management system vehicle management interface

4 結(jié)語(yǔ)

基于RFID技術(shù)的救援器材車(chē)器材管理系統(tǒng)，利用電子標(biāo)簽對(duì)每個(gè)器材進(jìn)行標(biāo)識(shí)和管理,方便管理人員實(shí)時(shí)查看和掌握器材的狀態(tài)、維修保養(yǎng)情況、使用情況等,并根據(jù)相關(guān)信息及時(shí)采取相應(yīng)的措施[6],減少因器材缺失或損壞導(dǎo)致的危險(xiǎn)的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)消防救援器材的有效管理和使用.