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      二維碼技術(shù)在地下管線標(biāo)識中的應(yīng)用

      2020-10-12 09:20:24尹燕運李士鋒杜文曉
      巖土工程技術(shù) 2020年5期
      關(guān)鍵詞:解碼二維碼標(biāo)簽

      尹燕運 李士鋒 陳 真 杜文曉

      (中兵勘察設(shè)計研究院有限公司,北京 100053)

      0 引言

      我國自2013年開啟城市地下管線普查工作至今,絕大多數(shù)地級市及以上的大中城市都完成了市政管線的普查建庫工作,隨后進(jìn)入管理及應(yīng)用階段。然而,地下管線數(shù)據(jù)應(yīng)用依然存在共享程度低、使用不方便、管理的社會成本高等問題。同時,國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化步伐的加快,新增管線數(shù)據(jù)產(chǎn)生的應(yīng)用問題也不斷積累,地下管線管理運營需要科學(xué)、先進(jìn)和高效的管理手段。地下管線信息的社會化共享,是避免地下管線人為損害的最有效方法。相當(dāng)長的時期內(nèi),地下管線信息獲取方式是開井調(diào)查,對于隱蔽管線則在地面安置專用標(biāo)識。測繪單位、工程單位施工前的物探都需要打開管線窨井井蓋來獲取井內(nèi)信息,這種方式社會成本高,每一個項目應(yīng)用都需要在實地現(xiàn)場開井驗證,增加了重復(fù)性的工作,造成了人力物力的浪費;由于井蓋上鎖、銹死、壓蓋、填埋等狀況,時常無法獲取信息;開井調(diào)查還會影響交通通行,甚至存在安全隱患,由于下井缺乏安全保護(hù)而出現(xiàn)人身傷害甚至死亡的事故時有發(fā)生。二維碼技術(shù)可為地下管線信息的共享提供一個方便、省時、省力、安全的解決方案。

      1 應(yīng)用方式與條件

      1.1 應(yīng)用方式

      二維碼的應(yīng)用模式目前主要有四種:讀取數(shù)據(jù)模式、解碼上網(wǎng)模式、解碼驗證模式、解碼通信模式。

      (1)讀取數(shù)據(jù)模式:是指通過手機(jī)或二維碼識別設(shè)備掃描二維碼,解碼軟件解碼后顯示數(shù)據(jù)信息。

      (2)解碼上網(wǎng)模式:是指手機(jī)或二維碼識別設(shè)備掃描二維碼,顯示相關(guān)的URL的鏈接,用戶可以訪問這一鏈接進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽或數(shù)據(jù)下載的活動。

      (3)解碼驗證模式:是指手機(jī)或二維碼識別設(shè)備掃描二維碼,將數(shù)據(jù)提交予驗證服務(wù)器,服務(wù)器將反饋結(jié)果發(fā)送回手機(jī),核實產(chǎn)品或服務(wù)的有效性。

      (4)解碼通信模式:主要是指解碼后結(jié)果以短信、郵件或電話號碼的形式顯示。

      1.2 應(yīng)用條件

      二維碼地下管線信息共享的前提條件包含以下方面。

      (1)地下管線數(shù)據(jù)必須是經(jīng)過測繪獲得的準(zhǔn)確的定量化、可視化信息。二維碼技術(shù)提供的是對已有信息的獲取方式[1],管線管理人員或社會化應(yīng)用人員通過二維碼獲取的信息必須是準(zhǔn)確無誤的,而測繪是地下管線信息準(zhǔn)確性唯一保障。

      (2)確定可以進(jìn)行社會化共享的信息。社會化共享信息,需遵守國家關(guān)于城市地下管線信息的安全規(guī)定。一般而言,我們認(rèn)為可以向社會公開共享的信息有權(quán)屬單位、權(quán)屬單位聯(lián)系人、聯(lián)系電話、管線種類、管線走向、管線位置、管線埋深、管線規(guī)格、數(shù)據(jù)產(chǎn)生時間等。

      (3)信息安全保障。一般而言,信息安全保障包含信息加密密鑰、認(rèn)證登錄、合法性手機(jī)驗證、權(quán)限管理等。

      2 關(guān)鍵技術(shù)

      2.1 二維碼技術(shù)

      二維碼[1-3](QR 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,通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理。

      二維碼技術(shù)的特點及優(yōu)勢包括以下方面[4]:

      (1)高密度編碼,信息容量大:可容納多達(dá)1850個大寫字母或2710個數(shù)字或1108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:可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可數(shù)字化的信息進(jìn)行編碼,以圖形碼表示出來;可以表示多種語言文字;可表示圖像數(shù)據(jù)。

      (3)容錯能力強(qiáng),具有糾錯功能:當(dāng)二維碼因穿孔、污損等引起局部損壞時,仍可以正確得到識讀,損毀面積達(dá)30%仍可恢復(fù)信息。

      (4)譯碼可靠性高:比普通條碼譯碼錯誤率百萬分之二要低得多,誤碼率不超過千萬分之一。

      (5)可引入加密措施,保密性、防偽性好。

      (6)成本低,易制作,無需電源,持久耐用。

      (7)符號形狀、尺寸大小、比例可變。

      (8)二維碼可以使用激光、CCD閱讀器或智能手機(jī)識讀,設(shè)備普及率最高,操作簡單。

      2.2 WebGIS技術(shù)

      SuperMap GIS平臺為實現(xiàn)二維碼技術(shù)在地下管線管理中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。SuperMap GIS是北京超圖軟件股份有限公司開發(fā)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大型地理信息系統(tǒng)軟件平臺,包括云GIS平臺軟件、組件GIS開發(fā)平臺、移動GIS開發(fā)平臺、桌面GIS平臺、網(wǎng)絡(luò)客戶端GIS開發(fā)平臺以及相關(guān)的空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)、加工和管理工具。本系統(tǒng)中使用SuperMap iServer發(fā)布管線大比例尺的專題地圖服務(wù),與百度地圖進(jìn)行無縫融合,并提供了瀏覽、查詢、量測等功能。

      3 系統(tǒng)設(shè)計

      3.1 架構(gòu)設(shè)計

      系統(tǒng)由移動端(安卓)APP和服務(wù)器端軟件組成,也可以通過瀏覽器以B/S方式訪問[5]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

      圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

      移動端APP采用M/S架構(gòu),通過WebService技術(shù)將移動端與服務(wù)器端進(jìn)行連接,實現(xiàn)二維碼讀取及數(shù)據(jù)的分權(quán)限讀取、查詢、修改等任務(wù)[3]。

      瀏覽器端為數(shù)據(jù)庫維護(hù)端,通過WebService技術(shù),對服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù),實現(xiàn)讀取、查詢、瀏覽、修改等任務(wù)操作,并可以批量生成二維碼。

      3.2 主要功能設(shè)計

      (1)二維碼生成

      通過瀏覽器登錄系統(tǒng),可以批量設(shè)計和生成二維碼標(biāo)簽,每張標(biāo)簽均包含不同的二維碼,可以用來實現(xiàn)管點或其他附屬物的一一對應(yīng);可以將生成的標(biāo)簽打包為PDF或URL格式,以方便進(jìn)行印刷。二維碼生成界面見圖2。

      圖2 二維碼生成界面

      (2)關(guān)聯(lián)二維碼

      在移動端(安卓系統(tǒng))安裝APP應(yīng)用,登錄后通過掃描標(biāo)簽的二維碼,可以對初次使用的二維碼進(jìn)行配對,即與管點或管線附屬物建立一一對應(yīng)關(guān)系(見圖3)。

      圖3 移動端管線信息錄入界面

      (3)屬性查看、編輯

      在移動端掃描已經(jīng)關(guān)聯(lián)管點或管線信息的二維碼,可以查看該節(jié)點的各種屬性信息;有權(quán)限的用戶可以對部分屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,更新后的信息會同步到管線數(shù)據(jù)庫中。

      還可通過微信等軟件進(jìn)行掃描,查看管點或管線的基本信息(見圖4)。

      (4)系統(tǒng)管理

      系統(tǒng)管理員可以使用添加APP用戶的賬號、重置密碼、查看APP用戶使用情況、修改用戶權(quán)限等功能。

      3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

      本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要包括管線信息數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)運維數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫[6-8]。數(shù)據(jù)使用SQLite數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(見圖5)。

      圖4 二維碼掃碼信息展示

      圖5 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖

      4 實現(xiàn)與使用

      QRCode.jar 是一個用于生成二維碼的 Java 庫。利用此庫可以快速生成二維圖形代碼,其生成的二維碼由黑色模塊組成,在白色背景上呈方形排列,使用方便簡單,響應(yīng)速度快。二維碼的生成及掃碼識別過程本質(zhì)上就是圖像處理技術(shù),Java有著豐富的圖像處理庫,可以直接調(diào)取使用。

      對于沒有竣工測量數(shù)據(jù)的地下管線,在開展管線調(diào)查時,可以先生成未激活的二維碼標(biāo)簽,在測繪人員開井調(diào)查的同時使用移動APP掃碼、激活、關(guān)聯(lián)管點ID,并完成二維碼標(biāo)簽的安裝工作。在測繪成果內(nèi)業(yè)加工完成后,可以將管線數(shù)據(jù)與管井ID進(jìn)行關(guān)聯(lián),完成“二維碼—管井—數(shù)據(jù)”三者的數(shù)據(jù)集成。

      對于已有竣工測量數(shù)據(jù)的地下管線,則可直接生成經(jīng)過激活和關(guān)聯(lián)的二維碼標(biāo)簽,然后安裝到實地即可。

      在進(jìn)行管線維修、巡檢,或需要了解地下管線的詳細(xì)情況時,在現(xiàn)場采用移動設(shè)備(如智能手機(jī))掃描二維碼,即可獲取公開信息,也可通過APP登錄、驗證,獲取更完整甚至局部區(qū)域所有地下管線的信息。如果發(fā)生管線數(shù)據(jù)信息發(fā)生更新,可以在現(xiàn)場直接通過移動APP掃碼,將數(shù)據(jù)更新并上傳到系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫更新,保證數(shù)據(jù)的及時上傳和共享,避免遺忘。

      5 結(jié)語

      二維碼技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合讓地下管線信息的管理更加簡便,為管線建設(shè)及后期管理提供了一個新的思路,使管線數(shù)據(jù)庫以二維碼的形式共享給需求者。

      本平臺可以提升地下管線管理水平、提高管線運維效率,提高地下管線信息的共享程度,節(jié)約社會成本。

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