基于射频识别电子巡更系统在运营高速公路养护管理中的应用

龙 森，王晓微，王佳颖

（浙江省交通投资集团有限公司 杭金衢分公司，杭州 310004）

0 引 言

截至2013年底，我国高速公路通车里程已突破10万公里，高速公路已与人们生产、生活密切联系在一起，高速公路养护管理的好坏及是否安全畅通已直接关系到经济发展与人们的人身安全。而高速公路养护的前提则是必须通过各类养护巡查、检查来及时发现各类隐患、缺陷，以便及时采取适宜的养护措施，才能确保高速公路的安全畅通。因此，如何高效的管理养护巡查、检查工作，也成为运营高速公路养护管理需要研究解决的问题之一。

1 高速公路养护巡检现状

高速公路依据其形态，不可避免的具有线状、跨区域广等特点，目前传统的养护巡检工作主要以人工巡视并用纸介质手工记录为主，但很明显缺少有效的工作跟踪和考核手段，管理者无法对基层巡检人员的巡检工作进行有效监督管理，巡检工作中难免出现一些的麻痹大意、数据造假等问题，无法保证巡检工作按时按量按质的有效进行，巡检工作的执行结果大打折扣，从而影响到发现问题、处理问题的及时性。同时纸质记录也导致后续档案保存及查询困难，不利于养护信息化管理的发展。因此，引进新的巡检管理手段，建立信息化的高速公路巡检监督管理机制，是高速公路未来发展的要求。

2 电子巡更系统的应用情况

电子巡更系统是采用电子信息化手段考察巡更者是否在指定时间按巡更要求到达指定地点的一种手段，其能帮助管理者了解巡更人员的表现。目前广泛应用在楼宇及小区物业、商场、超市、酒店、大厦、厂矿、企事业单位等防火、防盗、保安巡检、巡更等领域。

按照数据传输模式，笔者将目前主流电子巡更系统分为离线式和在线式两种。在线式主要是通过GPS定位及蜂窝通信等技术使手持终端保持与服务器的实时在线传输。本文所采用为离线式的一种，无线射频识别 （RFID）技术即 Radio Fre－quency IDentification技术，又称电子标签、无线射频识别，它通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，类似于条码扫描。

3 射频识别 （RFID）电子巡更系统组成及工作原理

3.1 系统组成

该系统主要以基于无线射频识别 （RFID）技术的硬件，并通过配套开发软件，共享原有高速公路养护管理系统技术数据库，搭建在B／S架构信息平台上，建立全新的电子巡更系统 （见图1），以达到对高速公路养护巡检工作的监督管理目的。

图1 电子巡更系统结构图

3.2 工作原理

该系统主要通过巡检人员使用巡更棒对标注在结构物上的信息钮进行信息采集，而后将结构物情况以事件码形式记录下来，完成工作回至室内通过通讯座将数据导入计算机系统。其中信息钮根据巡检需要安装在高速公路结构物设施的不同部位；巡更棒 （事件型）由巡检人员随身携带，在完成单位结构物巡检工作后，与相关设施安装在固定位置的信息钮对接签到；通讯座是与电脑连接的数据中转设备，它负责将收集记忆在巡更棒中与外场信息钮签到记录的数据导入系统。

4 射频识别 （RFID）电子巡更软件系统子系统及应用

该系统是结合杭金衢速公路实际 （见图2），有针对性的开发定制的电子巡更软件系统，其系统设计是按照养护承包单位、管理处养护科、公司养护部三级养护巡检管理体系，分别为其提供巡更工作管理、巡更考核管理的B／S架构信息平台。搭建在该平台上的业务子系统包括：系统配置管理、资源设置管理、巡更设置管理、巡更记录管理、巡更考核管理、综合信息查询。并且系统架构和目前杭金衢高速公路的养护管理系统架构基本一致，能够和养护管理系统实现各类动、静态基础数据共享，同时嵌入了Google Map API电子地图功能，整个系统单元只建立一个数据库与应用服务中心，各级管理单位和巡检单位可直接通过网络对数据与应用服务中心进行访问操作。

图2 杭金衢分公司养护巡更系统示意

4.1 系统配置管理

该部分是系统运行的基础，主要用于进行巡更工作组织机构的设定、系统用户权限配置、巡更设备型号的设定等工作。该子系统的设置，与管养单位的组织架构及管理模式相对应，并应能保持良好的扩展性及可调整性，满足各类情况变化要求。

4.2 资源设置管理

该部分可以对各类巡更资源 （包括设备、人员、地点、事件等）进行统一的设置管理。可根据不同单位巡检配置力量及需求对多组巡检班组或人员、巡检地点、巡检设备等进行多任务设置，以便后续对其巡检情况的查询；地点钮设置模块与原有的养护管理系统共享基础设施数据，能直接调取边坡、桥梁、隧道等设施基础信息；通过事件设置模块可设置常用巡检事件，如完好、破损等，方便巡检人员直接在巡检终端上记录巡检地点的具体情况，并可自动记录到相应设施基础档案中。

4.3 巡更设置管理

该部分可以对巡更路线、巡更计划等进行编制和设置管理。由于高速公路养护内容包罗万象，各类设施巡检人员、频率等变化较多，故此部分可针对时间、设施、人员等设置不同的巡更计划。同时该部分的地图设置功能，允许管理人员将巡检设施以图标形式标注在相应的地图位置 （见图3）。

图3 巡更系统地图设置功能

4.4 巡更记录管理

该部分可以实现各类巡更数据的导入、浏览和查询分析，并能根据手持设备导入的巡查资料生成相应的巡查记录表，以便人工完善巡检记录并审核巡查情况 （见图4）。同时该模块还能提供巡查数据图形化查询及巡查轨迹地图演示，方便管理人员直观的了解巡查情况。

4.5 巡更考核管理

该部分主要为巡检审查、考核功能，通过对前述模块制定的巡更计划和实际巡更导入情况进行自动对比分析，自动跟踪巡检工作的执行情况，并将巡检考核结果直接反映到养护管理系统的业务管理工作考核计量数据中，达到考核目的。

4.6 综合信息查询

该部分通过多种方式实现对所有巡更计划数据、巡检记录数据、巡更考核数据的综合统一查询；同时采用先进的查询优化技术，确保用户能在庞大的数据库中方便快捷的查找到自己需要的数据内容；采用GIS可视化技术，实现巡更数据的电子地图可视化查询。对于巡查有异常情况的，数据导入后，系统即可通过预先设置的预警值自动预警提示到相关管理人员，以便及时处理。

5 系统特点分析

相比目前在电线、输油管道等巡检应用较多的在线电子巡更技术，该系统应用具有经济、准确、快速、故障率低等优点：

（1）更经济。一般基于GPS定位在线技术的手持终端设备价格会高于RFID约1－2倍，且由于需要实时在线通讯，还须考虑长期的通讯费用。

（2）更快速。GPS手持终端受信号强度影响，确认速度较为迟缓，巡检人员须经常反复的寻找信号良好位置，对一线巡检人员巡检工作便捷性造成影响。

（3）更准确。目前民用级的GPS定位技术，其精准度尚有待提高，特别是在高速公路途径的山区等情况复杂路段。由于高速公路沿线结构物及设施既具有线状特性，又具有一定的空间性，如桥梁的上下部结构、边坡的不同海拔高度等，一般民用级GPS无法做出精准判断及记录。

图4 巡更记录管理示意

（4）故障率低。GPS手持设备容易受地形、磁场干扰，隧道等结构物内也无法接收定位信号，导致故障率偏高。

由于其离线特性，所有巡更数据须由巡检人员在单次所有巡更任务结束后方能导入到管理系统中，在数据导出之前，管理者无法实时了解巡检情况，不适用于对巡检数据有时效性要求的巡更管理。同时由于其工作原理，须在所有巡更地点安装终端信息钮，并预先对信息钮进行登记并录入系统数据库，需要管理者做大量的前期工作。

6 结 语

该电子巡更系统在杭金衢高速公路应用已近2年，目前杭金衢高速公路所有桥梁、隧道、高边坡等特殊路段及节点的巡检工作均已纳入该系统监督管理范围，已初步建立由点及面的养护巡检监督网络，基本杜绝了在高速公路结构物日常巡检工作中伪造巡查记录、检查频率不足、不按要求到达等问题的发生，并通过对系统记录巡检数据的统计、分析，逐步总结出情况复杂地段巡检人员工作情况对比，适时调整巡检方案，促进整体巡检工作，确保高速公路日常检查工作落到实处，让巡检工作从形式和内容上达到由人工监督向电子监督、由定性考核向定量考核、由不定期抽查向全面检查、由被动防范向主动预防等四个转变。电子巡更系统等信息技术在高速公路养护管理中的推广和应用，对提高养护管理效率、科学制定养护对策等都将产生积极影响。

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