基于二维码的建筑物追踪管理APP的设计与实现

徐正宣 潘建平 徐永杰 张定凯 李明明

摘  要： 为了便于在工程施工和运营管理中监控、追踪和管理建筑物部件，根据建筑物编码规则设计出建筑物部件二维码。以二维码作为建筑物部件的物流信息载体，并基于Android平台研发了移动端的追踪管理APP。试运行结果表明，该APP能够有效实现对建筑物部件的追踪管理，提高建筑物部件管理的信息化水平、保障工程施工质量。

关键词： 二维码; 追踪管理; 建筑物部件; Android; APP

中图分类号：TP3          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2020）11-54-04

Abstract： In order to facilitate the monitoring， tracking and management of building components in engineering construction and operation management， the building component QR code is designed according to the building coding rules. Using the QR code as the logistics information carrier of the building component， a mobile tracking management App for Android is developed. Trial operation results show that the App can effectively realize the tracking management of building components， which improves the informatization level of building component management， and guarantees the construction quality of the project.

Key words： QR code; tracking management; building component; Android; App

0 引言

傳统的追踪管理由相关的物流人员纸质记录的物流信息来实现对物资的追踪管理，该种方法效率低下且实时性不足。另外利用无线射频识别（Radio Frequency Identification Devices）技术来实现物流追踪管理的应用较多[1～4]，该方法虽然实时高效，但成本较高，难以普及[4，5]。近年来，移动互联网和智能手机大量普及，使得二维码的使用愈加普遍[6]。孟超越等通过引入二维码技术实现对城市基础部件的管理和维护，提高了移动巡查工作的效率[5]。张璠基于二维码存储大量信息的能力设计出了物流仓储系统，对饲料原料的采购和出货等进行高效的管控[7]。董玉德等以农作物二维码作为信息的载体，针对农产品的整个供应链进行全程的追踪，有效保证了农产品的质量[8]。相较于RFID，二维码成本低廉，具有良好的抗损坏能力并支持一般的智能手机扫描[9]。

本文设计了一种基于二维码技术的建筑物部件追踪管理系统，在部件生产出厂阶段安装初始二维码，通过扫描二维码可进行相关信息的录入、获取和管理调用。该方法旨在简化追踪管理过程，节约技术成本的同时提高工作质量和效率。

1 系统设计

1.1 系统框架设计

系统采用面向服务（SOA）的多层分布式思想[8]，总体架构如图1所示，由下到上依次为硬件层、数据层、服务层、应用层和用户层。

硬件层是维持追踪管理系统正常运行的一些硬件设备，包括二维码扫描仪、二维码打印机、主控电脑和智能手机等。

数据层是支持系统正常运行的数据基础，包括录入的追踪数据、系统的用户数据，采用SQLite数据库进行数据存储管理。

服务层主要是为建筑物部件追踪管理系统提供技术服务支撑，包括面向对象架构、工作流引擎、应用接口和数据服务等。

应用层涉及系统实现的具体功能，包括可视化显示、二维码扫描以及信息的查询和存储。

用户层是指系统应用人员，包括建筑物部件供应厂家、运输人员、工程管理人员以及验收巡查人员。

1.2 系统功能

根据系统的框架设计和功能需要，系统的功能模块主要分为以下三大块：数据管理模块、追踪管理模块和系统管理模块。

数据管理模块：数据管理模块的主要功能是对追踪管理过程中录入数据库的数据进行管理操作，包括信息查询、数据修改和存储操作。

追踪管理模块：追踪管理模块是建筑物部件追踪管理系统的核心部分，是对整个追踪管理的过程中数据的有效获取，包括二维码扫描、数据录入和信息展示。

系统管理模块：该系统面向追踪管理的工作人员和系统的管理人员，针对两种不同的用户提供相应的工作权限和管理能力，例如系统管理员拥有系统的最高管理权限，其他用户无法干预。

2 二维码设计

2.1 二维码技术概述

二维码是日本企业发明的一种将信息存储在特定的几何图形中，并采用特定的排布规律形成的二维矩阵码[10]。在我国市场上，目前使用的二维码有QR码、DM码、PDF417码、汉信码、龙贝码和GM码[11]，其中QR码是一种快速响应矩阵式二维码，使用最广泛、设备支持度最高，有着信息容量大、自动对齐、识读快、纠错能力强等诸多优点[12]。如图3所示，QR二维码符号分为功能区、编码区以及空白区[13]。功能区用于符号标识、符号位置确定以及还原变形等;编码区用于存储编码数据。

2.2 建筑物部件二维码编码

为建立起建设工程行业建筑产品统一编码规则，我国在国际行业标准的基础上已经逐渐完善了建筑产品的的分类与编码规则规范，并颁布了一些行业标准[14]。本文为了更好的展示生產源头信息，采用《福建省装配式建筑部品部件编码规则》[15]，由阿拉伯数字和拼音字母组成一个20位的编码序列，很好地表达了建筑产品的产地、厂商和类别等信息。具体编码结构详见图4。

参考关于预制梁编码规则要求，将预制梁编码序列转换成二维码图形信息。其中二维码的设计包括功能图像设计、确定编码格式、版本和纠错等级等，最后调用生成函数将编码序列转换成二维码[8]。利用草料二维码生成器设计出预制梁二维码如图5所示。

3 系统实现

Android平台是一种基于Linux操作系统的智能移动开发平台。它的平台架构主要由Linux内核层、系统运行库层、应用架构层和应用层四层组成，其中Linux层是核心，系统运行库层主要由C和C++编写，应用架构层提供各种API架构，应用层主要由JAVA语言开发[16]。本文就是在Android平台下采用JAVA语言进行系统的设计开发。

3.1 数据库设计

系统采用开源的嵌入式关系型数据库SQLite[17]，它是一个进程内零配置的库，不需要在系统中配置，实现了自给自足，广泛应用于移动程序开发。系统主要设计了如下几个数据表，其中出场阶段信息表如表1所示。

⑴ 用户表。主要用于存储用户的基本信息，例如用户id、用户名和密码等。

⑵ 生产阶段信息表。主要用于存储部件id、解析二维码值、部件名称、部件尺寸、部件位置、混凝土标号、配筋情况、出厂去向、施工安装注意事项。

⑶ 出厂阶段信息表。主要用于存储浇筑时间、批次、质检人员、工程名称、出厂时间。

⑷ 运输阶段信息表。主要用于存储运输班次、出发时间、到达现场时间、交接信息。

⑸ 施工安装阶段信息表。主要用于存储施工前质量检查、测量定位信息、施工安装信息。

⑹ 检测验收阶段信息表。主要用于存储竣工信息、养护情况、监理信息。

3.2 功能模块实现

为了系统的安全性，当现场管理人员进入建筑部件追踪管理系统首先要求使用账号密码登陆系统。第一次登陆系统还应进行账号注册，注册和登陆界面如图6所示。除此之外，还设计了建筑部件追踪管理系统在生产阶段、出厂阶段、运输存放阶段、施工安装阶段、检测验收阶段录入信息的界面。

二维码扫描功能是该追踪管理系统的关键，界面如图7所示。每个阶段都需要使用该功能进行追踪管理工作。当现场管理人员扫描二维码后，将二维码解析再到系统数据库进行查询是否有该二维码的部件，若存在则对该二维码信息进行查询并展示，若不存在则在数据库中加入一条该二维码代表的信息，并创建追踪信息与该二维码相关联，存储进数据库中。

通过建筑物部件追踪管理系统完成对预制梁的完整追踪管理，对其各个阶段的追踪管理信息进行归纳整理并生成一个信息展示的二维码，通过该二维码可以查看各个阶段预制梁的相关信息，二维码见图8。

4 结束语

本文在基于Android平台软件开发框架和分析、总结建筑物部件编码规范的基础上，引入二维码技术和计算机技术，设计了基于二维码的建筑物部件追踪管理系统。该系统可以实现生产厂家向下追踪产品去向，工程单位向上追溯产品来源，使建筑物部件从生产到验收整个供应过程更加透明化。相较于传统的追踪管理过程，该系统具有如下优势。

⑴ 系统以二维码作为信息的载体，使得信息的流动和展示更加方便快捷，便于工程巡查人员的巡查工作，帮助工程项目人员更好的管理项目资源。

⑵ 作为移动智能终端应用系统，可以很好地面向全体大众用户，实用性和推广性更加广泛。

本文为建筑物部件追踪管理以及各种工程项目追踪管理提供了快速高效的思路和方法。但本设计还需要进一步改进，比如对建筑物部件进行移动定位，以及自动生成追踪管理信息展示二维码等。

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