基于定位与NFC的水电站巡检轨迹追溯研究

朱文武

摘 要 为了满足高效巡检的需求，降低巡检过程的复杂度和提高巡检的实时性。本文提出一个基于定位系统与NFC技术的巡检轨迹追踪系统。结合NFC技术和移动通信技术，使用APP获取设备标签信息，通过移动通信技术将设备信息上传至服务器，及时检查巡检信息。

关键词 NFC;Android;巡检;定位系统

引言

随着社会的飞速发展，一些设备的规模也逐渐扩大，为了使设备能够高效持续运行，及时排查存在的故障及安全隐患，制定高效、便捷、精准的巡检系统变得越来越重要。目前巡检方式多为手工记录，巡检人员的操作流程非常烦琐。在设备规模不断扩大的今天，继续使用手工记录会加重巡检人员的负担及错误率，且不能及时反馈设备信息等。本文基于定位系统与NFC技术设计了巡检轨迹追踪系统，该系统能实现高效巡检，且记录巡检路线，提醒巡检人员未巡检设备，及时反馈设备情况。

1技术介绍

1.1 定位系统

目前有4种不同的定位系统，其中是中国的北斗卫星导航系统、美国的全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统以及欧洲的伽利略卫星导航系统。都具有全天候、全球性、实时 性和连续性的三维导航与定位功能。

美国的全球定位系统和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统的定位误差小于10米，欧洲的伽利略卫星导航系统的定位误差小于1米，而中国的北斗卫星的定位误差小于0.5米。

定位系统主要由轨道卫星、地面控制部分和用户设备3个部分组成。地面控制部分由一个主控站，5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接收机。监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果送到3个地面控制站。用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。

1.2 近场通信

近场通信（NFC）是一种短距离的高频无线通信技术。允许电子设备之间进行非接触式点对点数据交换。NFC是由飞利浦公司发起，由诺基亚、索尼等著名厂商联合主推的一项无线技术，是基于RFID技术发展起来的一种近距离无线通信技术。在13.56MHz频率运行，最高可传输距离为20厘米。

NFC的工作方式有两种，分别是主动模式和被动模式。在被动模式下，启动NFC通信的设备，也称为NFC发起设备，在整个通信过程中提供射频场。它可以选择106 kbps、212 kbps或424 kbps其中一种传输速度，将数据发送到另一台设备。另一台设备称为目标设备，不必产生射频场。在主动模式下，发起设备和目标设备都要产生自己的射频场，进行通信。

1.3 Android系统

Android是由Google公司开发的一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑。Android系统分为4个层，从底层到高层分别是系统内核层、系统运行库层、应用程序框架层 、应用程序层。

（1）系统内核层为Android设备的各种硬件提供了底层的驱动，虽然Android系统是基于Linux内核的，但是与Linux系统有很大的不同，比如Android系统没有glibc。

（2）系统运行库层是包括9个子系统，分别是分别是图层管理、媒体库、SQLite、OpenGLEState、FreeType、WebKit、SGL、SSL和libc，除了这些系统库以外，还有Android原生库，这些库主要为Android提高主要的特性支持。

（3）应用框架层活动管理器、窗口管理器、视图系统、资源管理器、位置管理器、通知管理器和XMPP服务等十个部分。是Android应用开发的基础。

（4）应用程序层提供一些核心应用程序包，例如邮件、短信、日历、地图等[1]。

2系统概述

本文设计的巡检轨迹追溯系统将拥有NFC和定位功能的移动设备与终端设备相结合。巡检人员进行巡检时，可以通过定位系统和扫描巡检点NFC标签从而记录巡检路线和信息。当出现故障及其他问题时，也可以通过系统及时反馈问题，优化了巡检人员的操作流程，使得设备的管理更加高效。系统共有4个功能：

（1）身份识别功能：通过扫描巡检人员持有NFC的移动设备，该移动设备存储着设备持有人的基本信息，实现识别巡检人员。

（2）信息管理功能：该功能实现巡检人员记录各个设备的基本信息，如运转情况、巡检结果等。

（3）路线巡检功能：该功能记录巡检人员通过定位系统记下的路线，同时查看是否有漏检情况。

（4）问题反馈功能：当设备发生故障或存在安全问题时，实现及時反馈故障或安全问题[2]。

3系统设计

3.1 系统架构

巡检轨迹追踪系统由NFC标签，可读取NFC标签信息的APP，服务器后台三部分组成。NFC标签有两种，一种依附在待巡检设备上存储着设备的基本信息。另一种置于有NFC功能的移动设备，用于识别巡检人员身份。通过移动设备接触待巡检设备的NFC标签，确认巡检人员身份，以及待巡检设备的运转情况，并记录位置信息然后上传至服务器，记录巡检结果。巡检信息上传至服务器时，服务器会检查巡检信息，发现存在异常时告警并记录巡检路线。

3.2 系统特点该系统有如下特点：

（1）采用定位系统记录巡检路线，使得巡检路线更加精准。极大降低了巡检路线出错的概率。

（2）使用NFC标签记录设备信息，不需要手工记录设备信息，极大降低了出错的概率，优化了操作流程，只需要与持有NFC功能的移动设备向接触即可完成巡检。

（3）使用持有NFC功能的移动设备作为读写端，设备携带方便，易于维护[3]。

4结束语

本文设计的巡检轨迹追踪系统能够降低巡检过程的烦琐程度，优化了巡检过程，记录巡检人员的路线，提醒巡检人员是否存在未巡检设备，通过移动通信技术使得巡检变得高效实时，能够及时发现并排除问题。

参考文献

[1] 饶丰江，苏兆盛，田凡.使用安卓设备调试自动化设备的设计与实现[J].计算机测量与控制，2018，26（12）：80-83.

[2] 雷洪翔，任爽，吕铎，等.全球定位系统（GPS）信息采集与处理[J].现代工业经济和信息化，2018，8（16）：34-35，39.

[3] 李铭轩，顾旻霞，林敏.面向NFC业务的互通性研究[J].电信技术，2018，（11）：8-11，16.