基于物联网的地质项目管理信息化建设与实践

于明辉　单冰

关键词：物联网；地质项目管理；信息化建设

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）14-0060-03

0引言

现阶段，计算机与物联网技术不断发展，地质项目管理的要求也在不断升高，以往的地质项目管理模式逐渐无法满足实际工作需求[1]。为提升对各类地质项目的管理能力，参考以往的地质项目管理形式，本文研究设计了地质项目管理信息化系统。结合物联网，通过三个层次对系统进行构建，接入层包含了数据采集、搭建配置的设计，以物联网感知技术和网络技术作为数据采集方式[2]，在核心层为多类型的数据搭建对应数据库，并为系统设计数据整合及权限管理的功能，保障了系统数据操作使用的安全性[3]，应用层为操作人员提供与数据交互的场景，包括数据查询、模板管理以及平台管理的功能，以便操作人员对地质项目数据进行动态化操作，将项目数据进行信息化呈现。

1地质项目管理信息化整体设计

地质项目管理的核心是对项目目标的管控，其贯穿于项目展开至完成项目成果的全过程[4]。传统的地质项目管理存在点多面广、管理结构不完善、质量管理处于被动、管理方式粗放等特点[5]。完整的管理系统平台可达到国家级地质项目的管理需求，为提高地质项目管理水平，设计基于物联网的地质项目管理信息化系统，不同层次管理的项目数据与地质项目管理的相关过程紧密切合，系统设计总框架及主要功能如图1所示。

系统框架包括三个层次，自上而下分为接入层、核心层、应用层。接入层涵盖数据采集、建设配置的设计，以物联网作为设备支持；核心层作为完整系统的技术层，包含数据处理、权限管理以及数据库建设；应用层作为数据展示层，囊括了数据查询、模板管理及平台管理的功能。系统总体基于物联网的特点将不同层级横向联动，构建项目管理信息化操作平台，根据不同项目所处的现阶段将已经获取的项目数据进行新建、更改以及权限分配整合，达到对不同地质项目统一管理的效果，建立适用于各阶段的工作流程模型，实现项目整体信息化管理。

2接入层设计

接入层是系统正常运行的基本保障，建设配置主要包括硬件搭建和网络环境，系统采用Visual Studio2006环境下的ASP语言开发，前端调用后台提供的服务，对业务数据进行获取展现，主体利用Vue.js自主研发框架，将API响应数据绑定和组合简单化，对系统不同模块对接与集成，选择可在集成式网络环境下使用的B/S网络模式，使用SQL Server 2012数据库管理系统建立项目数据库。物联网中的感知技术与网络技术用于数据采集，包括TCP/IP、移动通信技术、串口融合技术等，此次系统设计采用的数据采集方法如图2所示。

RFID技术不同于传统接触式识别，应用其感知采集对象信息的特点在于不需接触被感知对象，所采用的射频扫描技术将被感知对象移动到一定区域范围，自动识别对象信息，上传到数据库并设立标签，使用人员可通过在手机或其他移动设备植入RFID标签，对已经保存在数据库的对象信息进行查询处理，实现多元化操作。

RFID技术采集数据会存在读写器接收异常数据的情况，需要对相关射频信号进行分析，完成对异常数据的定位，可通过信号时差来计算得出，计算公式见式（1）。

3 核心层设计

核心层包含数据库建设、数据整合以及权限管理，考虑到综合数据库的设计难度，此次设计选择将三个数据库整合集成的方法服务系统，分别为电子文档数据库、项目属性数据库和空间数据库。

3.1数据库构建及权限管理

一般地质项目包含的数据量较多，为此可选用将数据以结构化文件的形式进行储存，避免对数据进行烦琐操作时导致系统数据库响应速度降低；项目属性数据使用DMBS进行储存管理；具有空间属性的数据可采用ArcGIS 8.0地理信息系统技术，将数据以GIS 数据的通用格式进行储存。具体体现形式如图3 所示。

系统通过中间件对集成的三个数据库进行分布式管理，按照要素分类进行集成管理。准备2T及以上的硬盘，用于存儲结构化的电子文档数据。

权限可由后台操作人员进行管理，系统可提供的权限范围主要包含用户管理、机构管理、角色管理等，不限于对角色权限的新建、编辑、查询、删除等基础操作，可设立于不同项目的不同层次业务管理人员。混合授权的方法可采用扩展型的权限控制模型，使用用户名和密码匹配的方式对操作角色进行认证，以增强授权的维护性，可使用调用统一认证接口的方式，匹配用户信息数据库，优化登录角色功能权限等产生动态变化时造成的授权错误问题。同时设置系统登录日志记录功能，以确保多人操作系统的安全性。

3.2项目数据整合

系统的数据整合模块需要将数据集中管理存放于总服务器，项目数据可分为五大类，其中包含计划管理数据、招投标管理数据、合同管理数据、文档管理数据以及权限管理等，数据整合示意图如图4所示。

数据整合的过程中，会受到网络带宽的限制以及传输机制的影响，导致数据链接中断或数据库出现过载的情况发生，从而出现传输数据失败、数据丢失等问题。为降低此现象对数据的影响，可对数据传输过程进行实时监测，计算实时丢包率，设实时丢包率为D，计算公式如式（3）。

式中：R为接收的数据组数量总和，L为输出数据量总和，由公式计算D的值越小，表面数据丢包率越低。若D的值过大，可通过增加带宽或扩展数据库容量等人为干预的方式降低丢包率。根据整合后的数据，可将各类项目数据进行细化整合，计划管理数据可整合为年度计划数据和总计划数据；招投标管理数据可整合为招投标分类数据和招投标已存数据；合同管理数据可整合成合同分类数据和合同模板数据；文档管理数据可整合为文档分类数据和文档存储数据；权限管理数据可整合为权限类型数据和权限角色数据。不同类型的数据导入对应的数据库，并支持浏览、删除以及导出成不同展示格式，为防止出现失误操作，可将数据进行确认锁定。地质项目数据具有多样性，为方便其他人员了解项目实况，管理系统可支持操作人员对数据资料自定义分类并重命名，此类操作项需要具有高级权限的账户登录，登录后主操作页面会发生改变，对后台的数据库管理类型可进行编辑更改，也可对其他类型账户授权或删除，可给予项目管理者使用。

4 应用层设计

应用层作用于操作人员与系统之间的交互，包含数据查询、模块管理及系统平台管理等基本使用功能，使用管理系统的地质项目管理人员可通过客户端，以Web为媒介向总服务器发起操作请求指令，再由对应数据库反馈数据至客户端并呈现，响应流程图如图5所示。

根据不同项目的管理层次，可将项目库模板划分为项目级模板、管理级模板和自定义模板。项目级模板的管理模式按照已有的地质项目属性，名称以地质项目管理库为准，表现形式可进行筛选确定。管理级模板可对项目库进行增加或删除，操作权限定位最高，可将符合管理规则的项目添加到平台项目库并查看具体项目管理信息。自定义模板在数据库已存项目的基础上进行添加，操作者根据实际地址项目管理属性，自定义录入管理数据项并支持浏览、编辑以及储存，若已有数据参考与系统储存内容不同，系统可自动转换被添加数据，方便项目管理人员使用。项目数据信息输出形式有Excel表格、JPG或PDF等多种形式，能够满足不同使用场景下项目的需求。

5 测试实验

5.1 实验准备

为基于物联网的地质项目管理系統进行测试实验准备，选用一台计算机，带有的配置为Windows7操作系统，中央处理器为I5 9400F，GTX750的显示卡，16G运行内存，2T的机械硬盘作为储存盘，200M网络带宽，Dell U2414H的液晶显示器，并将已有部分地质项目资料作为实验数据导入管理系统进行测试。系统主登录页面布局简洁，整个页面显得清爽界面简单易懂，操作按钮及导航栏位置居中。操作人员打开客户端程序，输入用户名及密码后，系统后台将会自动在数据库内对输入信息检索匹配，若用户密码输入正确且合法，就可登录到平台首页，否则即登录失败。

成功登录后，系统将根据已登录账户信息判断用户所属角色组，操作人员在其所在用户组的权限范围内进行相关操作，共准备一般权限账户和高级权限账户进行测试，电脑和RFID设备通过调用接口和定义接口进行数据采集，系统后台和RFID设备联动，数据通过串口来获得，串口设置为37400波特率，6位数据位，1 位停止位，无校验。每个ID号为5个字节，转换为6个ASC字符发送。

5.2 实验成果

将导入系统的地质项目各项数据作为测试对象，设定数据库响应时间为40ms，对不同项目类型数据的数据传输速率与准确率等进行测试，实时测试结果如表1所示。

由表1可知，在录入系统的地质项目管理数据，数据采集的准确率均可达到100%，不同类型的数据可完整记录到系统后台的数据库；数据检索准确率最高为99.2%，最低为97.8%，由此可见，常规情况下，操作人员均可准确查询到需要的数据；系统数据库的响应时间最高为31ms，最低为28ms，对不同类型的数据做出操作指令时，系统数据库不存在卡顿的现象，可及时将数据反馈给操作人员；数据交换时间最高为1.5s，最低为1s，相关人员对数据进行增加、修改、删除等操作时，数据库以及数据可在短时间内进行动态变化，实现数据内容的更新及保存。综合而言，基于物联网的地址项目管理系统可满足地质项目在更新变化上的管理需求，提升地质项目管理的水平。

6 结束语

针对国内的地质项目存在的多样性特点，对于需要管理的项目数据，可根据属性类型对系统进行更新完善，以接入层、核心层及应用层三个设计层面作为系统基础，结合运用数据库、网络和存储技术，将不同类型项目的数据进行集成整合，达到一站式管理，同时利用系统的自定义功能服务项目管理的灵活需求，在同一系统操作平台下实现对不同项目同步操作，增加地质项目管理的时效性。系统内集成了地质项目管理各个阶段的流程模板，在项目管理各个阶段的流程中，均有不同权限的角色负责管理，能够将不同数据信息互相交付传递，有助于提升地质项目管理工作的信息化和工作效率。将具体流程公开化、系统化、规范化，对于未来地质项目管理的协调发展具有积极的推动作用。