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基于GPS和RFID技術(shù)的智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-03-24 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的巡檢工作中存在人為的錯(cuò)巡、漏巡等問(wèn)題,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于GPS和RFID技術(shù)的智能巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為依托構(gòu)建中央信息處理系統(tǒng)CIPS(Central InformatiON Processing System),以Poeket PC作為巡檢終端PS(Portable STation),采用SQL SERver2000關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和SQL Server CE3.0嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),集RFID技術(shù)、GPS定位技術(shù)、信息管理、信息傳輸?shù)榷囗?xiàng)技術(shù)于一體,完成信息在CIPS和PS之間的交互,實(shí)現(xiàn)巡檢信息的綜合處理。

  傳統(tǒng)的巡檢方式由于受氣候條件、環(huán)境因素、人員素質(zhì)和責(zé)任心等多方面因素的制約,巡檢質(zhì)量和到位率無(wú)法保證。設(shè)備隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),容易引發(fā)生產(chǎn)事故。如何監(jiān)督巡檢人員巡檢路線的到位情況和工作狀態(tài)以及巡檢工作的規(guī)范化管理已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備管理者普遍關(guān)注和亟待解決的問(wèn)題。因此,為了保證線路的準(zhǔn)確和設(shè)備巡檢的順利進(jìn)行,改革傳統(tǒng)落后巡檢方式勢(shì)在必行。利用工廠設(shè)備間電力線進(jìn)行信息傳輸,噪聲干擾大,可靠性得不到保障。巡檢時(shí)對(duì)于設(shè)備信息的讀取,超聲波技術(shù)較為復(fù)雜。本文通過(guò)對(duì)大部分企業(yè)的調(diào)查分析與論證,以VS2005為開發(fā)工具設(shè)計(jì)開發(fā)了基于GPS和RFID技術(shù)的巡檢系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

  基于GPS和RFID技術(shù)的智能巡檢系統(tǒng)主要由巡檢終端PS和中央處理系統(tǒng)CIPS組成,總體架構(gòu)如下:運(yùn)行Windows Mobile嵌入式操作系統(tǒng)的PPC作為基礎(chǔ)的巡檢終端PS,該P(yáng)S設(shè)置RFID掃描裝置,用于定位設(shè)備(巡檢對(duì)象),同時(shí)也被用作到位跟蹤。后臺(tái)管理系統(tǒng)提供設(shè)備管理、巡視管理和缺陷管理等功能。并接受來(lái)自于巡檢終端的巡檢資料。

  系統(tǒng)設(shè)計(jì)以模塊化思想為指導(dǎo)分為兩大模塊:CIPS軟件設(shè)計(jì)和巡檢終端PS軟件設(shè)計(jì),如圖1所示。每個(gè)子模塊都保持相對(duì)獨(dú)立性,使得該系統(tǒng)既具有開放性的特點(diǎn),又易于維護(hù)。整個(gè)巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,將按照如圖2所示的操作流程進(jìn)行。巡檢對(duì)象信息通過(guò)PS安裝的RFID掃描裝置讀取進(jìn)終端數(shù)據(jù)庫(kù),并對(duì)自動(dòng)彈出巡檢數(shù)據(jù)錄入界面,進(jìn)行巡檢信息的錄入。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)操作

2 CIPS軟件平臺(tái)

  2.1 綜合信息管理平臺(tái)

  CIPS操作界面是各個(gè)子模塊相互操作的核心,所有的巡檢任務(wù)都是通過(guò)CIPS的綜合信息管理平臺(tái)來(lái)分配給各個(gè)巡檢人員,所有的巡檢數(shù)據(jù)也是由該平臺(tái)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)以供分析。該平臺(tái)的搭建的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,該系統(tǒng)分為以下幾個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。

  綜合信息顯示模塊:該模塊包括下載巡檢資料、上傳巡檢數(shù)據(jù)、查看下載的巡檢資料以及對(duì)下載的巡檢資料進(jìn)行再補(bǔ)充或刪除的功能??梢詫?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巡檢終端的鏈接狀態(tài)并自動(dòng)連接。

  GPS信息查詢模塊:該模塊用來(lái)查詢某巡檢人員在一次巡檢任務(wù)中的所走過(guò)的路徑,作為評(píng)價(jià)巡檢人員工作優(yōu)劣的指標(biāo)之一,提高巡檢人員的工作效率。

  信息管理模塊:負(fù)責(zé)管理巡檢人員、巡檢設(shè)備和巡檢對(duì)象的信息錄入、修改和刪除。信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的Device表、Worker表和Mobile phone表中,每次打開時(shí)都從數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)表中獲取數(shù)據(jù),顯示給操作管理人員,在該界面還可以完成相應(yīng)信息的添加、刪除和修改,并實(shí)時(shí)更新至綜合信息顯示模塊。

  數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊:負(fù)責(zé)對(duì)巡檢人員工作情況和設(shè)備狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,檢查巡檢人員的任務(wù)完成率、為管理人員對(duì)每個(gè)巡檢人員任務(wù)完成率做出科學(xué)評(píng)價(jià);對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行的故障率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖3 設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)

  2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

  數(shù)據(jù)庫(kù)的建立為信息的存儲(chǔ)提供了便利,不僅在后臺(tái)支撐整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,還保障數(shù)據(jù)存取的安全性。通過(guò)對(duì)各種生產(chǎn)企業(yè)電力設(shè)備的調(diào)查研究與對(duì)用戶需求的分析,以功能豐富、易于擴(kuò)展以及安全性等原則,數(shù)據(jù)庫(kù)采用三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),降低了對(duì)客戶端系統(tǒng)配置的要求。該系統(tǒng)主要以SQLSERVER 2000數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)7張數(shù)據(jù)表,各個(gè)表的詳細(xì)信息如表1所示。使用該數(shù)據(jù)庫(kù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為,SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)使用一種被稱作表數(shù)據(jù)流的協(xié)議和SQLServer進(jìn)行通信,使用ADO.NET和SQLServer 2000數(shù)據(jù)庫(kù)完成巡檢信息的存取。

表1 CIPS數(shù)據(jù)庫(kù)表

  2.3 數(shù)據(jù)傳輸

  數(shù)據(jù)傳輸模塊是PS和CIPS進(jìn)行信息交換的關(guān)鍵,其可靠性決定了系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。該模塊采用OpenNETCF.Desk-top.Communication類庫(kù)完成CIPS和PS數(shù)據(jù)的傳輸,同微軟公司的ActiveSync同步工具機(jī)理一致,通過(guò)數(shù)據(jù)的復(fù)制與CIPS數(shù)據(jù)庫(kù)之間數(shù)據(jù)的交互。對(duì)于設(shè)備連接與數(shù)據(jù)復(fù)制的控制,通過(guò)定時(shí)器Timer不間斷的搜索連接在CIPS上的設(shè)備,查看終端設(shè)備是否已經(jīng)連接CIPS,如果連接成功,則會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)復(fù)制到CIPS中,否則繼續(xù)搜索。

3 巡檢終端PS

  3.1 RFID信息采集

  RFID信息的采集由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)3個(gè)部份組成,該巡檢儀結(jié)合提供的RFID應(yīng)用軟件開發(fā)出適合Pocket PC的RFID信息采集軟件,該軟件包括終端信息顯示界面和巡檢數(shù)據(jù)錄入界面。終端PS信息顯示則是以表格的形式顯示給用戶,包括是否完成、序號(hào)、設(shè)備ID、設(shè)備名稱、操作人信息等。由于每個(gè)巡檢對(duì)象上都裝有電子標(biāo)簽,通過(guò)Pocket PC安裝的RFID閱讀器,自動(dòng)將信息掃面進(jìn)終端數(shù)據(jù)庫(kù),并可激活信息采集軟件,根據(jù)閱讀到的具體ID信息進(jìn)入相應(yīng)的巡檢數(shù)據(jù)錄入界面。巡檢數(shù)據(jù)錄入則是記錄數(shù)據(jù)的關(guān)鍵,主要有兩部分組成,即Device Status記錄巡檢對(duì)象故障和正常、Device Record記錄該設(shè)備的詳細(xì)說(shuō)明,如圖4所示。

圖4 信息顯示界面

  3.2 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)

  SQLServer CE 3.0數(shù)據(jù)庫(kù)是一種功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)緊湊的小型嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù),它不僅提供了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的基本功能,還支持事務(wù)以及混合數(shù)據(jù)類型,僅占用非常小的內(nèi)存和其他系統(tǒng)資源。因此,該數(shù)據(jù)庫(kù)非常適合嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。在PS終端設(shè)計(jì)一個(gè)基于SQL ServerCE 3.0的小型數(shù)據(jù)庫(kù)smart.sdf,該數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了四張數(shù)據(jù)表;表2顯示了該數(shù)據(jù)庫(kù)中表的用途。

表2 終端數(shù)據(jù)庫(kù)表

  3.3 GPS信息采集

  GPS信息采集用來(lái)記錄巡檢人員的路徑信息,具有隨PS同時(shí)啟動(dòng)功能,并自動(dòng)運(yùn)行于后臺(tái)。利用開發(fā)的Microsoft.WindowsMobile.Sam ples.Location類庫(kù)獲取GPS定位信息,包括經(jīng)度、緯度以及時(shí)間。該模塊每隔一定時(shí)間向數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)定位信息和時(shí)間,提供給管理員作為評(píng)價(jià)巡檢人員工作狀況的要素。終端向CIPS傳輸數(shù)據(jù)或者CIPS機(jī)向終端傳輸數(shù)據(jù)時(shí),在后臺(tái)運(yùn)行的GPS會(huì)終止向數(shù)據(jù)庫(kù)寫入數(shù)據(jù),這樣可以保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生沖突。保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。圖5顯示的是定位信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖5 獲取的定位信息

4 系統(tǒng)測(cè)試

  巡檢信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度測(cè)試與改進(jìn),已經(jīng)在山東科技大學(xué)的后勤管理上應(yīng)用了一年。工作人員首先對(duì)校區(qū)內(nèi)各個(gè)教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)的小、中型電力設(shè)備設(shè)置電子標(biāo)簽,將設(shè)備信息、工作人員信息和手持終端信息等錄入PC端服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作任務(wù),由工作人員操作分配的手持終端,對(duì)從綜合信息管理平臺(tái)下載的設(shè)備進(jìn)行故障巡檢。

  在應(yīng)用的過(guò)程中,該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了部分工作人員和上級(jí)分配的手持終端互換、設(shè)備信息的更改與重新錄入以及替檢情況的考驗(yàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)的特殊設(shè)計(jì),保證了巡檢數(shù)據(jù)的抗干擾性,在數(shù)據(jù)庫(kù)中并沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂的情況,保證了最終人員任務(wù)完成率和設(shè)備故障率的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性。圖4為巡檢人員對(duì)11號(hào)教學(xué)樓中4號(hào)設(shè)備錄入的現(xiàn)場(chǎng)信息,圖5為巡檢人員在11號(hào)教學(xué)樓測(cè)得的定位和時(shí)間數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

  基于GPS和RFID技術(shù)的巡檢系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)巡視人員工作狀態(tài)的、信息處理的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,避免了錯(cuò)巡、漏巡的發(fā)生,可以有效地保證工作人員的巡檢質(zhì)量。作為企業(yè)管理人員,可以方便清楚的了解每一次巡檢的各個(gè)環(huán)節(jié),具體到巡檢中的每一個(gè)工作地點(diǎn)的作業(yè)時(shí)間,每一臺(tái)設(shè)備的檢查項(xiàng)目等。使得管理人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的了解設(shè)備狀況,制定最佳的保養(yǎng)和維修方案。實(shí)現(xiàn)了"無(wú)紙化巡檢"模式辦公,有效提高了企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的巡檢管理水平,進(jìn)一步確保企業(yè)生產(chǎn)的安全可靠運(yùn)行。



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