摘要：針對企業生產設備的巡檢工作中存在人為的錯巡、漏巡等問題，設計實現了一種基于GPS和RFID 技術的智能巡檢系統。該系統以計算機為依托構建中央信息處理系統CIPS（Central Information Processing System），以Poeket PC作為巡檢終端PS（Portable Station），采用SQL Server2000關系型數據庫和SQL Server CE3.0嵌入式數據庫技術，集RFID技術、GPS定位技術、信息管理、信息傳輸等多項技術于一體，完成信息在CIPS和PS之間的交互，實現巡檢信息的綜合處理。
傳統的巡檢方式由于受氣候條件、環境因素、人員素質和責任心等多方面因素的制約，巡檢質量和到位率無法保證。設備隱患不能及時發現，容易引發生產事故。如何監督巡檢人員巡檢路線的到位情況和工作狀態以及巡檢工作的規范化管理已經成為企業生產設備管理者普遍關注和亟待解決的問題。因此，為了保證線路的準確和設備巡檢的順利進行，改革傳統落后巡檢方式勢在必行。利用工廠設備間電力線進行信息傳輸，噪聲干擾大，可靠性得不到保障。巡檢時對于設備信息的讀取，超聲波技術較為復雜。本文通過對大部分企業的調查分析與論證，以VS2005為開發工具設計開發了基于GPS和RFID技術的巡檢系統。
1 系統總體架構
基于GPS和RFID技術的智能巡檢系統主要由巡檢終端PS和中央處理系統CIPS組成，總體架構如下：運行Windows Mobile嵌入式操作系統的PPC作為基礎的巡檢終端PS，該PS設置RFID掃描裝置，用于定位設備（巡檢對象），同時也被用作到位跟蹤。后臺管理系統提供設備管理、巡視管理和缺陷管理等功能。并接受來自于巡檢終端的巡檢資料。
系統設計以模塊化思想為指導分為兩大模塊：CIPS軟件設計和巡檢終端PS軟件設計，如圖1所示。每個子模塊都保持相對獨立性，使得該系統既具有開放性的特點，又易于維護。整個巡檢系統設計完成后，將按照如圖2所示的操作流程進行。巡檢對象信息通過 PS安裝的RFID掃描裝置讀取進終端數據庫，并對自動彈出巡檢數據錄入界面，進行巡檢信息的錄入。
圖1 系統總體架構
圖2 系統現場操作
2 CIPS軟件平臺
2.1 綜合信息管理平臺
CIPS操作界面是各個子模塊相互操作的核心，所有的巡檢任務都是通過CIPS的綜合信息管理平臺來分配給各個巡檢人員，所有的巡檢數據也是由該平臺保存到數據庫以供分析。該平臺的搭建的優劣直接關系到整個系統的正常運行，該系統分為以下幾個模塊進行設計。
綜合信息顯示模塊：該模塊包括下載巡檢資料、上傳巡檢數據、查看下載的巡檢資料以及對下載的巡檢資料進行再補充或刪除的功能。可以實時監測巡檢終端的鏈接狀態并自動連接。
GPS信息查詢模塊：該模塊用來查詢某巡檢人員在一次巡檢任務中的所走過的路徑，作為評價巡檢人員工作優劣的指標之一，提高巡檢人員的工作效率。
信息管理模塊：負責管理巡檢人員、巡檢設備和巡檢對象的信息錄入、修改和刪除。信息存儲在數據庫的 Device表、Worker表和Mobile phone表中，每次打開時都從數據庫相應表中獲取數據，顯示給操作管理人員，在該界面還可以完成相應信息的添加、刪除和修改，并實時更新至綜合信息顯示模塊。
數據統計模塊：負責對巡檢人員工作情況和設備狀況進行統計分析，檢查巡檢人員的任務完成率、為管理人員對每個巡檢人員任務完成率做出科學評價；對設備的長期運行的故障率進行統計分析。
圖3 設備故障統計
2.2 數據庫的建立
數據庫的建立為信息的存儲提供了便利，不僅在后臺支撐整個系統的運行，還保障數據存取的安全性。通過對各種生產企業電力設備的調查研究與對用戶需求的分析，以功能豐富、易于擴展以及安全性等原則，數據庫采用三層結構設計，降低了對客戶端系統配置的要求。該系統主要以SQLSERVER 2000數據庫為基礎，設計7張數據表，各個表的詳細信息如表1所示。使用該數據庫的另一個優點為，SQLServer數據庫驅動使用一種被稱作表數據流的協議和SQLServer進行通信，使用ADO.NET和SQLServer 2000數據庫完成巡檢信息的存取。
表1 CIPS數據庫表
2.3 數據傳輸
數據傳輸模塊是PS和CIPS進行信息交換的關鍵，其可靠性決定了系統能否正常運行。該模塊采用 OpenNETCF.Desk-top.Communication類庫完成CIPS和PS數據的傳輸，同微軟公司的ActiveSync同步工具機理一致，通過數據的復制與CIPS數據庫之間數據的交互。對于設備連接與數據復制的控制，通過定時器Timer不間斷的搜索連接在CIPS上的設備，查看終端設備是否已經連接CIPS，如果連接成功，則會自動將數據復制到CIPS中，否則繼續搜索。
3 巡檢終端PS
3.1 RFID信息采集
RFID信息的采集由閱讀器（Reader）與電子標簽（TAG）及應用軟件系統3個部份組成，該巡檢儀結合提供的RFID應用軟件開發出適合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據錄入界面。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、設備 ID、設備名稱、操作人信息等。由于每個巡檢對象上都裝有電子標簽，通過Pocket PC安裝的RFID閱讀器，自動將信息掃面進終端數據庫，并可激活信息采集軟件，根據閱讀到的具體ID信息進入相應的巡檢數據錄入界面。巡檢數據錄入則是記錄數據的關鍵，主要有兩部分組成，即Device Status記錄巡檢對象故障和正常、Device Record記錄該設備的詳細說明，如圖4所示。
圖4 信息顯示界面
3.2 嵌入式數據庫
SQLServer CE 3.0數據庫是一種功能強大、結構緊湊的小型嵌入式數據庫，它不僅提供了關系型數據庫的基本功能，還支持事務以及混合數據類型，僅占用非常小的內存和其他系統資源。因此，該數據庫非常適合嵌入式系統的開發。在PS終端設計一個基于SQL ServerCE 3.0的小型數據庫smart.sdf，該數據庫設計了四張數據表；表2顯示了該數據庫中表的用途。
表2 終端數據庫表
3.3 GPS信息采集
GPS信息采集用來記錄巡檢人員的路徑信息，具有隨PS同時啟動功能，并自動運行于后臺。利用開發的Microsoft.WindowsMobile.Sam ples.Location類庫獲取GPS定位信息，包括經度、緯度以及時間。該模塊每隔一定時間向數據庫中存儲定位信息和時間，提供給管理員作為評價巡檢人員工作狀況的要素。終端向CIPS傳輸數據或者CIPS機向終端傳輸數據時，在后臺運行的GPS會終止向數據庫寫入數據，這樣可以保證數據在傳輸過程中不會產生沖突。保證數據傳輸的安全性。圖5顯示的是定位信息存儲數據。
圖5 獲取的定位信息
4 系統測試
巡檢信息管理系統設計完成后，在實驗室內部經過高強度測試與改進，已經在山東科技大學的后勤管理上應用了一年。工作人員首先對校區內各個教學樓、實驗樓內的小、中型電力設備設置電子標簽，將設備信息、工作人員信息和手持終端信息等錄入PC端服務器的數據庫中。根據現場的工作任務，由工作人員操作分配的手持終端，對從綜合信息管理平臺下載的設備進行故障巡檢。
在應用的過程中，該系統經過了部分工作人員和上級分配的手持終端互換、設備信息的更改與重新錄入以及替檢情況的考驗。數據庫的特殊設計，保證了巡檢數據的抗干擾性，在數據庫中并沒有出現數據混亂的情況，保證了最終人員任務完成率和設備故障率的統計準確性。圖4為巡檢人員對11號教學樓中4號設備錄入的現場信息，圖5為巡檢人員在11號教學樓測得的定位和時間數據。
5 結論
基于GPS和RFID技術的巡檢系統能夠實現對巡視人員工作狀態的監控、信息處理的標準化和規范化，避免了錯巡、漏巡的發生，可以有效地保證工作人員的巡檢質量。作為企業管理人員，可以方便清楚的了解每一次巡檢的各個環節，具體到巡檢中的每一個工作地點的作業時間，每一臺設備的檢查項目等。使得管理人員能夠及時、準確、全面的了解設備狀況，制定最佳的保養和維修方案。實現了“無紙化巡檢”模式辦公，有效提高了企業生產設備的巡檢管理水平，進一步確保企業生產的安全可靠運行。