基于二维码扫描的南水北调工程巡查系统

马艳军 ，郭 芳 ，郭艳艳 ，李 昆

（1．南水北调中线干线工程建设管理局，北京 100038；2.黄河水利委员会信息中心，河南 郑州 450004）

基于二维码扫描的南水北调工程巡查系统

马艳军1，郭 芳1，郭艳艳1，李 昆2

（1．南水北调中线干线工程建设管理局，北京 100038；2.黄河水利委员会信息中心，河南 郑州 450004）

南水北调中线干线工程是一项跨流域、长距离的特大型调水工程，由于仪器监测数据空间上的不连续，大部分部位的安全状况无法知晓，必须靠工程巡查作为补充手段来及时发现安全隐患，确保工程平稳安全运行。本文提出以二维码为载体，提高南水北调中线干线工程巡查效率和快速反应能力的方式方法，是既经济有效又切实可行的工程技术手段。

二维码；南水北调；工程巡查系统

1 概 述

南水北调中线干线工程南起汉江下游湖北丹江口水库的陶岔引水闸，沿唐白河平原北缘、华北平原西部边缘，跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，直达北京的团城湖和天津市外环河。南水北调中线干线工程是一项跨流域、长距离的特大型调水工程，中线干线工程全长1 432 km，输水形式以明渠为主，局部布置管涵。全线共有各类主要建筑物1 800余座，其中闸站304座，河渠交叉建筑物164座，左岸排水建筑物469座，隧洞9处，渠渠交叉建筑物133座，铁路交叉建筑物41座，跨渠公路桥737座[1]。

2 南水北调中线干线工程巡查的重要性

工程巡查工作是监视工程安全运行的一种重要手段和方法，其具有全面性、及时性和直观性等特点。监测仪器与自动化监测系统是无法代替技术人员的现场巡视检查工作，据统计，通过巡视检查发现的大坝重大安全隐患,占出险水库总数的70%以上[2]。为此，我国现行的《混凝土坝安全监测技术规范》[3]和《土石坝安全监测技术规范》[4]中，明确规定了巡视检查与仪器监测同等重要的监测工作，对巡视检查工作提出了明确的要求。

南水北调中线干线工程的长期运行管理，按照“无人值班，少人值守”的原则，自动化调度、监视、监测系统为主要技术手段，人工巡视检查为保障措施。中线干线工程运行管理，技术要求专业多且跨度大、空间分布点多线长、时间限制全天候不间断，因此工程巡视检查重要且技术难度和工作量都很大。

南水北调工程巡查系统是基于计算机、网络、北斗/ GPS、GIS、智手持终端等信息化手段的工程巡查维护管理系统，实现中线干线工程运行巡查维护作业便捷化、管理考核规范化、巡查问题响应及时化，全面提升整个南水北调中线干线工程巡查维护管理水平，保障工程安全运行，为工程安全运行提供网络化和可视化的工程基础信息及管理维护综合信息服务，为工程运行调度决策提供支持。

3 二维码技术

二维条码/二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理[5]。

二维码具有如下特点：

1）高密度编码，信息容量大：可容纳多达1 850个大写字母、或2 710个数字、或1 108个字节、或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。

2）编码范围广：该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来。

3）容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50%仍可恢复信息。

4）译码可靠性高：它比普通条码译码错误率2/1 000 000要低得多，误码率不超过1/10 000 000。

5）可引入加密措施：保密性、防伪性好。

6）成本低，易制作，持久耐用。

7）条码符号形状、尺寸大小比例可变。

二维条码是实现大容量、高可靠性信息存储的理想方法，对于长距离线性全覆盖，且设备设施数量庞大的南水北调中线干线工程巡查来说，是一个很好的选择。南水北调中线干线工程中如果采用二维码技术，将能够极大地提高数据采集和信息处理的速度，提高巡查工作效率，实现管理的科学化和现代化。

4 二维码扫描的应用

4.1 二维码技术的应用方式

实际应用中，在渠道建筑物、公里桩、百米桩以及需要日常巡查的自动化及机电等设备设施上刻画二维码，形成“信息点”。二维码中包括GPS定位信息、管理机构、责任人及联系方式、所处部位的基本设计及运行参数等信息，也可以包括该信息点的巡查要点提示等必要的其他信息。

专职工程巡查人员或有资格（责任）通过网络上报工程信息的其他技术人员在每个信息点，依靠扫描该点的二维码，迅速掌握检查要点、快速检查工程（设施设备）状况、必要时迅速做出应急反应，具有以下优点：

1）可以立即定位并确定工程部位、设施类型类别；

2）即刻得到工程（设施设备）远程监测监视情况和当前应处工况；

3）马上了解该处的巡查要点、检查内容、检查和记录方法；

4）快速查到工程（设施设备）最后（最近）人工报告的时间和工况；

5）必要时迅速便捷地上报当前工况或险情。

特殊情况下，社会任何人员可以扫描二维码得到最少两级责任部门的安全负责人的电话号码，报告异常情况并获取特别授权码将信息实时上报。

4.2 南水北调中线工程巡查系统功能设计

工程巡查系统由手持终端和后台系统两部分组成，手持终端的APP程序包括巡查考勤模块、巡查记录模块、险情上报模块和险情处理模块。

1）巡查考勤

巡查人员开始工作时，打开APP扫描工牌二维码签到登陆系统，系统通过工牌二维码和本机号码等信息进行登陆认证。登陆完成后，扫描工单二维码开始巡查工作，后台系统开始通过GPS定位信息在地图上描画出工作人员的行动轨迹，在规定的日常巡查记录点扫描二维码时，考勤模块将二维码中的定位信息和手机的定位信息进行比较，位置信息差距超过限定值向后台系统发送警告信息，完成巡视任务后扫描工牌二维码签出，后台系统停止记录工作人员的位置信息。

2）巡查记录

管理人员根据工作需要下达巡查任务（指定巡查信息点序列），巡查人员根据要求到达指定巡查信息点后扫描二维码，检查工程状态，必要时借助二维码确定的工程部位类别查询确认工程当前状态，如有异常，将检查发现的问题及基本情况简要录入，并随同音频视频图片一并提交后台系统，完成该信息点的检查工作。

3）险情上报

巡查人员在巡视检查过程中，发现较为严重的问题后，通过扫描临近巡查信息点（如百米桩）二维码，并将现场情况简要录入，连同照片一起提交后台，后台管理人员根据现场情况，调度抢险或维护队伍到现场处理。

4）险情处理

抢险或维护人员签入系统参照巡查考勤模块，登陆系统后扫描工单上的二维码，获得险情位置及现场情况，根据地图导航到达指定地点展开作业，作业完成后将修复后照片及工程量等基本情况发送至后台系统备案，完成修复流程。

后台系统相应包含用户认证系统、地图服务系统、信息存储系统、工单和报表生成系统等。

5 结语

工程巡查是南水北调中线工程运行管理中的重要工作，工程巡查系统的应用极大的促进了工程巡查工作。同时，二维码技术的采用将可以进一步提高工程巡查过程中数据采集和信息处理的速度，提高巡查工作效率，对南水北调中线干线工程的运行管理起到很大的支持作用。

在现有的基础上，可以进一步结合“互联网+”的思想对二维码技术的应用进行进一步拓展。比如：

1）作为世界级的调水工程，南水北调中线工程有巨大的旅游潜力，可以在大型建筑物或景观节点等开放旅游区域根据需要刻画二维码，在用智能手机APP扫描后，采用内置、下载或者网页链接的方式提供语音、文字、图片等形式的讲解，以加深参观者对南水北调中线工程的了解和认知。

2）南水北调中线中的设备巡视检查、维修养护、固定资产管理、备品备件的出入库管理等工作中，均可引入扫描二维码的方式进行统一管理和跟踪。

3）在责任碑和重点部位刻画含有建管单位、设计单位、施工单位、监理单位、运管单位及主要人员信息的二维码，以贯彻责任终身制。

［1］北京电信规划设计院有限公司，黄河勘测规划设计有限公司设计联合体.南水北调中线干线工程自动化调度与运行管理决策支持系统初步设计报告［R］.2009.

［2］王德厚.大坝安全监测与监控［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［3］中华人民共和国水利部.混凝土坝安全监测技术规范［S］.北京：中华人民共和国水利部，2013.

［4］中华人民共和国水利部.土石坝安全监测技术规范［S］.北京：中华人民共和国水利部，2012.

［5］刘时.二维条码技术在武警部队仓库管理系统中的应用研究［D］.国防科学技术大学，2008.

TV68

A

1002－0624（2016）04－0011－02

2015-12-30