基于RFID技术的高速公路资产管理系统*

高 晶

(山西省信息产业技术研究院有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

随着近几年经济快速增长，我国的高速公路建设飞速发展。2017年底，全国高速公路里程已达13.6万公里，位居世界第一，全国公路网密度达49.72公里/百平方公里。据交通运输部介绍，2018年中国将新增高速公路通车里程5000公里，预计到“十三五”末，国家高速公路主线将基本贯通[1]。高速公路行业正面临着持续繁荣的契机，但机电设备的运营管理在信息化、网络化方面与欧美发达国家仍存在较大差距。当前运行的高速公路机电系统被划分为六大系统，即监控系统、通信系统、收费系统、低压供配电系统、照明系统、隧道机电工程系统，其资产具有分布广、种类多、数量大等特点，给高速公路的资产维护工作带来一定难度。如何使用好、维护好、管理好高速公路资产设备，保障资产管理正常运行，充分发挥资产设备的价值，推动运营管理水平不断提高，已成为高速公路管理面临的新课题[2]。

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，对网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系[3]。

综上，随着物联网的不断发展，给高速公路资产管理行业也带来了新的革命。如何使“物联网”与“高速公路机电资产管理”有效结合在一起，解决目前高速公路设备资产在使用中存在的各种问题，提高设备资产管理的使用性、准确性，对推动高速公路管理智能化具有重要的现实意义。

1 系统结构设计

本系统结构如图1。

图1 系统结构图

如图1所示，资产管理系统主要分为三部分，分别是：上位机软件系统、软件服务端及数据库、数据采集部分。上位机软件系统包括PC端上位机系统、移动端APP，实现资产管理系统的业务操作及数据展示功能；软件服务端及数据库为客户端系统(PC端及移动端)提供应用服务及海量数据的存储、分析、处理服务；数据采集部分包括RFID标签及预留通信接口，实现资产信息采集并兼容BUS总线、CAN总线的数据流[4]。

2 软件设计

系统的软件设计主要分为三部分：1) 手持设备触发读取数据工作流程；2) 上位机工作流程；3) 高速公路资产管理业务系统功能框架。

1) 手持设备触发读取数据工作流程。

图2 手持设备触发读取数据工作流程图

如图2所示，当手持设备靠近RFID电子标签触发读取数据时，首先检测该标签RFID通信是否正常，若标签设备损坏，则上传错误码至数据库；若标签RFID通信正常，则启动数据采集程序；对采集到的数据进行校验，根据设置的校验公式及数据编码格式，判断数据完整性，若数据有误，则再次发起数据采集请求，并检测请求次数累计值，累计请求大于5次仍无法获得正确数据，则获取错误码并上传数据库；若数据通过校验，则上传数据库，完成数据采集流程。在采集系统的工作过程中，关键逻辑点均设置有合理的异常退出及报警机制，防止系统逻辑出现死循环。

在数据采集方式上，系统还提供了通信接口模块，兼容各类常用总线传输及串口/以太网数据通信，满足了现场多源数据采集的要求。

2) 上位机工作流程

如图3所示，上位机客户端向服务端及数据库请求连接，通信正常后，由客户端向数据库发起增删查改操作，实现对资产数据的分析处理及统计，并可调用显示各类资产报表，返回的数据结果在客户端实现人机界面显示后，工作流程结束；若通信连接有误，则服务端会发送错误信息至客户端并显示相应界面。

图3 上位机工作流程图

3) 高速公路资产管理业务系统功能框架

系统服务于高速公路资产管理部门，经过多方研判分析，资产管理功能包括如下几项。

设备资产及技术管理：建立设备信息库，实现设备前期的选型、采购、安装测试、转固；设备转固后的移装、封存、启封、闲置、租赁、转让、报废，设备运行过程中的技术状态、维护、保养、润滑情况记录。

设备文档管理：设备相关档案的登录、整理以及与设备的挂接。

设备缺陷及事故管理：设备缺陷报告、跟踪、统计，设备紧急事故处理。

预防性维修：以可靠性技术为基础的定期维修、维护，维修计划分解，自动生成预防性维修工作单。

维修计划排程：根据日程表中设备运行记录和维修人员工作记录，编制整体维修、维护任务进度的安排计划，根据任务的优先级和维修人员工种情况来确定维修工人。

工单的生成与跟踪：对自动生成的预防性、预测性维修工单和手工录入的请求工单，进行人员、备件、工具、工作步骤、工作进度等的计划、审批、执行、检查、完工报告，跟踪工单状态。

备品、备件管理：建立备件台帐，编制备件计划，处理备件日常库存事务(接收、发料、移动、盘点等)，根据备件最小库存量或备件重订货点自动生成采购计划，跟踪备件与设备的关系。

维修成本核算：凭借工作单上人员时间、所耗物料、工具和服务等信息，汇总维修、维护任务成本，进行实际成本与预算的分析比较。

缺陷分析：建立设备故障代码体系，记录每次故障发生的情况以进行故障分析。

统计报表：查询、统计各类信息，包括设备的三率报表、设备维修成本报表、设备状态报表、设备履历报表、备件库存周转率、供应商分析报表等[5]。

3 系统测试

测试中上位机软件系统运行于Win7系统下，首页界面如图4所示。

图4 系统首页界面

系统兼容GIS地图接口，实现了GIS地图浏览，并开放二次开发，能够满足不同需求下对地图浏览功能的要求。GIS地图浏览操作界面如图5所示。

图5 系统GIS地图浏览操作界面

系统设计了友好的设备管理人机界面，采用列表结构对资产设备进行“类别”“产权”“负责人”等条件分类，同时设置了不同权限，对用户提供了新增、修改、删除、查询等功能。另外，针对巡检人员和其他人员的人员管理功能也在系统中进行了优化，为用户提供全方位的人员、材料、机械、设备等多元化资产管理一站式、无纸化服务。设备管理界面如图6所示。

图6 设备管理界面

针对高速公路资产分布广，巡检线路长，巡更设备携带不便等特点，本系统设计了移动端APP管理软件，由中央服务器分配端口及数据为移动端APP提供调用服务。移动端设备集成了SIM卡远程传输及RFID扫描设备，利用RFID近场通信优点，实时将扫描到的设备预存信息及填报的设备状态信息上传至应用服务器及数据库，为巡检人员提供便利的软硬件工具，完成设备巡检工作。

4 结论

本文对基于RFID技术的高速公路资产管理系统的软件设计做了详细叙述，系统在山西省灵山高速驿马岭省界收费站投入应用后，累计录入各类设备189台次。经测试，系统运行稳定，业务功能设计合理，基本上能够完全取代以往人工填写巡检单、设备检查单等繁琐操作；同时提供了数据库操作服务，相比传统人工设备统计业务，工作效率得到了极大的提升；另外，巡检信息的无纸化、数字化保存，一方面减轻了纸质数据丢失的风险，也为未来智能化、网络化信息汇总及集中管理提供了可能。