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标题 兰溪市河道堤防移动巡检办公系统设计
范文 任健+黄小文+王豪斌

摘要：介绍了兰溪市的地理特征、目前河道堤防外业巡检管理工作的现状，构建了基于3G无线网络、移动互联网的移动巡检办公系统，对系统的技术结构、技术框架、软件界面进行设计、阐述和分析，实现兰溪市河道堤防资源信息化管理，并形成现代化和规范化的河道堤防巡检管理工作模式。
关键词：河道堤防；移动巡检办公系统；设计；RFID标识；3G无线网络；移动互联网
中图分类号：TN929文献标志码：A文章编号：
1672-1683（2015）001-0199-03
Mobile inspection office system design regarding Lanxi′s River embankment
REN Jian，HUANG Xiao-wen，WANG Hao-bin
（Zhejiang Design Institute of Water Conservancy，Hangzhou 310012，China）
Abstract：It introduces the geographical features of Lanxi and the present work inspection management River embankment outside the industry status quo，what′s more ，constructs the mobile inspection office system of 3G wireless network，the mobile Internet based on system structure，technology，technical framework，software interface design，elaboration and analysis，besides，realizes the river embankment of resource information management in Lanxi ，lastly contributes the formation of modern and the standardization of the river embankment inspection management mode.
Key words：river embankment；mobile inspection office system；design；RFID identification；3G wireless network；mobile internet
兰溪市是浙江省18个重点防洪县市之一，“三江口”以上集雨面积182万km2，多年平均过境水量1665亿m3。“三江”支流纵横，流域面积大于10 km2的河流有34条，其中大于100 km2的有5条，下游又受富春江电站的尾水顶托。兰溪市由于特殊的地理位置，几乎每年都要发生不同程度的洪涝灾害，是全省重点防洪城市之一。
目前，兰溪市农防经过多年建设和加固，虽然取得了较大进展，河道堤防管理工作也有管护人员及制度的落实，但整个管理工作尤其是外业巡检管理工作，在方法、手段、工具等方面都还比较落后。具体表现为外业巡检管理人员不能及时主动发现工程问题，即便发现了问题也无法在现场准确描述地点和信息；调度管理人员因无法实时获知外业巡检管理人员的具体位置而不能进行高效的指挥调度工作；对于外业巡检管理人员是否按时上岗缺乏有效的监督机制和巡检管理制度。
为全方位地提升兰溪市河道堤防管理的综合水平，浙江省水利水电勘测设计院在开展“兰溪市钱塘江农防加固工程”勘测设计工作的同时，为兰溪市的河道堤防管理设计开发“兰溪市河道堤防数字化管理控制系统”。移动巡检办公系统是其中的一个子系统。移动巡检办公系统的设计将实现以下河道堤防维护管理方面的内容：
（1） 实现对外业巡检管理人员即时定位、实时追踪巡查与巡检轨迹、各类巡检工作管理、无线考勤等目的；
（2） 外业巡检管理人员可现地读取数字化标识器内存储的河道堤防各类信息，并可随时查询附近的各种水利设施设备属性信息及周围环境等、随时记录存储巡检时获得的实时信息，以应对无线网络、移动互联网等网络通讯阻断时无法与管理控制中心通信。
1兰溪市河道堤防移动巡检办公系统技术结构设计
河道堤防日常维护管理期间，为方便、实时、全面掌握河道堤防的静态动态实情，实现外业巡检管理人员空间地理位置和巡检管理内容的实时上传等一系列功能。
移动巡检办公系统在技术结构上分为移动读写前端、3G无线网络、管理控制中心三部分（图1）。系统通过3G无线网络，基于移动互联网建立私有通信隧道，形成一个虚拟局域网，实现对外业巡检管理人员即时定位、实时追踪巡查与巡检轨迹、调度管理、无线考勤等目的；外业巡检管理人员可现地读取数字化标识系统内存储的河道堤防各类信息，并可随时查询附近的各种水利设施设备属性信息及周围环境等、随时记录存储巡检时获得的实时信息，实现发现问题有处上报、需要资料有处查找、能及时处理手头工作。
图1移动巡检办公系统技术结构图
移动读写前端由数字化读写器和平板电脑组成，本项目采用数字化读写器模块和工业平板电脑一体化的方案产品。
其中，数字化读写器模块能发射一特定频率的无线电波能量给RFID标识（即现地的数字化标识），用以驱动标识芯片电路将内部的数据送出或写入，并传送至平板电脑上的应用程序做相应的处理。工业平板电脑是一种小型、方便携带的工业级电脑，以触摸屏作为基本的输入设备，防水、防尘、防震。支持：蓝牙、WiFi、拍照、3G数据服务等。在系统中主要用作数据展示、编辑、图像采集、数据上传与数据接收等服务。
2兰溪市河道堤防移动巡检办公系统技术框架设计
根据兰溪市河道堤防移动巡检办公系统的设计及用户需求进行分析，该系统技术框架（图2）将基于Android442系统，使用JAVA在NDK基础上进行开发，使用http协议通过json与服务端交互数据，使用开源GIS地图引擎系统，实现了通过移动读写前端内嵌的芯片获取RFID标识中相应的工程信息，并通过GPS定位功能实现在GIS地图上显示最新的实时位置以及发现问题能及时上传上报等功能。通过嵌入式软件实现巡检过程标准化、流程化，围绕巡检过程管理与任务跟踪，将管理与跟踪涉及的各个方面整合，为河道堤防管理工作人员提供决策支持和管理支持。
图2系统技术框架设计图
Android系统作为一个成熟的系统架构，主要分为四个层次：应用层、应用框架层、库层、Linux 内核层[1]。该系统由操作系统、用户界面、中间件和应用软件组成，是基于Linux平台的开源手机操作系统，也是首个专为移动终端打造的真正开放源代码的手机移动软件[2]。Google的Android NDK是Android原生态开发工具（全称是Native Developer Kit）主要面向C、C++程序员，NDK可以将本地C、C++组件代码，嵌入到应用程序中使用[3]。对于Android平台的移动通讯设备的GPS定位，主要是使用GPS系统完成定位的。GPS系统主要由人造卫星、地面控制系统、接收端三个部分构成[4]。
RFID（ Radio Frequency Identification） 即无线射频识别，是一项非接触的自动识别技术[5]。RFID标识布置在地面，内部设置芯片，通过专用设备将各类数据写入到芯片中或从芯片中读出。其没有内部供电电源，内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由数字化读写器发出的。当数字化标识器芯片接收到足够强度的讯号时，可以将内部的数据送出或写入。
本项目在兰溪市钱塘江农防加固工程区域内共设置了104套RFID标识（即现地的数字化标识）。其中用于泵站23套、水闸25套、滚水堰6套、堤防点31套、桥梁19套。
RFID标识布置在地面，内部设置芯片，通过专用设备将各类数据写入到芯片中或从芯片中读出。其没有内部供电电源，内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由数字化读写器发出的。当数字化标识芯片接收到足够强度的讯号时，可以将内部的数据送出或写入。标识的表面主要是：水利logo。
标识的材质：复合材料，抗震，抗压，耐磨，耐腐蚀。
标识的规格：直径12 cm，高5 cm。
3兰溪市河道堤防移动巡检办公系统软件界面设计
根据兰溪市河道堤防日常管理工作的实际需求，移动巡检办公系统设计的目的是：能实现河道堤防的静态动态实情数据查询、巡检任务管理、巡检发现问题的管理（如：堤防巡查、采沙管理、占用水水域、河道保洁、白蚁管理、水环境管理、水位尺观测等）、外业巡检管理人员空间地理位置实时上传（完成考勤、定位）等一系列功能，为河道堤防日常管理工作提供重要依据。因此，系统平台界面设计主要有：工情信息查看、巡检任务管理、问题管理、人员定位与考勤功能。
3.1工情信息查看
系统可查看五类水利工程的地理位置信息和工情信息，主要是布设RFID标识点的水利工程，分别是重要堤防点、水闸、泵站、滚水堰、桥梁。
3.2巡检任务管理
系统将根据登录的巡检人员帐号信息显示当前自己的巡检任务列表、历史巡检列表，同时可查看详细的巡检信息，巡检人员点击后可以查看巡检路径。在实际巡检路径中，可以在每个预定考勤点进行考勤。
巡检任务管理模块提供巡检人员查询当前、历史自己巡检任务列表与管理功能。
巡检人员点击轨迹地图，在地图上可以显示巡检路径，方便巡检人员巡检。
图3显示巡检路径
3.3巡检发现问题的管理
问题管理模块主要用于巡检人员在执行巡检任务中发现问题情况能够及时上报，包括简要详情、问题类型及相关照片等。问题类型分别是堤防巡查、采沙管理、占用水水域、河道保洁、白蚁管理、水环境管理、水位尺观测。
如采沙管理，巡检人员将现场发现的采沙违规信息通过无线网络上报到管理控制中心，现场拍照取证（利用移动读写前端中的平板电脑拍照）。管理控制中心工作人员接到违规情况报告后，立即进行处理，并由实际的处理人员进行处理结果反馈。
通过巡检过程中问题的提交，管理控制中心数据的及时整编归档，实现问题的及时处理及追踪，便于日后河道堤防管理的提升。
3.4人员定位与考勤
利用移动巡检办公系统自带的GPS功能，结合3G网络，管理控制中心实时对外业巡检人员进行定位，提升巡检人员的服务和调度质量。同时利用移动巡检办公系统中的GIS软件模块，巡检人员也可在平板电脑地图上查看自己的实时位置信息，对于查找巡检目标点可起到辅助的作用。
如图4所示，巡检人员当前位置可以在GIS地图上实时显现。
图4GIS地图定位
巡检人员点击当前巡检任务，查看巡检详细信息，同时在巡检点结合数字化标识（现地的数字化标识可作为考勤点）进行考勤。
4结语
在水利工程运行中，堤防、水闸、泵站等建筑物的安全状况是不断变化的，均可能存在不同程度的安全隐患，正常运行的水利工程经长时间运行可能转化为病险工程。因此，对水利工程进行安全外业巡检管理尤为重要。
当前社会，移动互联网对工作、生活以及传统互联网不同的领域都已形成并继续形成非常深远的影响。兰溪市河道堤防移动巡检办公系统借助GIS、GPS、3G无线网络、移动互联网和数据库等技术，改变了传统的河道堤防巡检管理工作的模式，实现了河道堤防资源信息化管理，建立了高效的可视化运行系统，形成了现代化（即数字化、信息化）和规范化的河道堤防巡检管理工作模式。
移动巡检办公系统将实现采用数字化技术手段、网格化管理模式，通过手持终端、无线网络、位置服务和GIS等辅助手段，对水利工程巡检信息进行了统一实时监控管理，实现了水利工程安全管理工作可视化、流程化、标准化，提升了巡检管理的科学水平，同时建立的水利工程安全巡检信息化制度提高了巡检员的岗位责任感，真正做到了防查结合、以防为主的主动监管，实现了事前防范、事中监督和事后查处的全程式管理，为巡检责任制的落实奠定了坚实的科技保障基础。
移动巡检办公系统的设计使外业巡检管理人员实现：
在哪里工作有人知道、发现问题有处上报、需要资料有处查找；外业巡检时能及时处理手头工作，不积累、不遗忘、不错报、不必填写繁杂的业务报表。
目前，该系统跟随“兰溪市河道堤防数字化管理控制系统”的建设进度，并根据设计的各项要求基本完成调试，并将在今后兰溪市河道堤防的实际管理运行中不断改进完善，为兰溪市钱塘江农防加固工程的安全可靠提供技术保障。
参考文献：
[1]魏辉，张新治.基于Android 的移动商务系统研究[J].河南机电高等专科学校学报，2012，20（4）：17-20.
[2]贾树文，杨婷婷.Android 系统研究[J].软件导刊，2014，13（3）：7-9.
[3]赵宏伟.Android NDK 开发环境实现与应用[J].电脑知识与技术，2010，6（35）：10057-10060.
[4]黄艺，胡善岳，何芊，等.基于Android平台的移动通讯设备的GPS定位研究[J].激光杂志，2014，35（3）：42-44.
[5]蔡孟欣.RFID在图书馆应用的可行性研究[J].探索与交流，2006（4）：91-96.
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更新时间：2025/2/5 22:11:46