CN110503273B - 一种基于卫星动态二维码智能巡视检修方法和*** - Google Patents

一种基于卫星动态二维码智能巡视检修方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于卫星动态二维码智能巡视检修方法和***，属于自动化技术领域。包括用于发送巡视检修任务和接收巡视检修结果的巡视检修控制端；用于根据任务规划出巡视检修路线、识别动态二维码、完成巡视检修任务，并将结果发送给巡视检修控制端的巡视检修手持端，以及置于巡视检修对象旁的动态二维码终端。本发明***中采用创新的动态二维码生成和识别技术，并且只有在正确识别巡视检修对象动态二维码后，才能对该巡视检修对象执行后续的巡视检修任务，因此本发明***有效避免了巡视检修作弊现象的发生，有效解决了巡视检修走错间隔的误巡视检修问题，将传统巡视检修依靠人员的责任心和自觉性转变为依靠科技手段监管，极大地提高了巡视检修质量和效率。

Description

一种基于卫星动态二维码智能巡视检修方法和***
技术领域
本发明涉及一种基于卫星动态二维码智能巡视检修方法和***，属于自动化技术领域。
背景技术
为了确保企业安全生产，需要人员对特定区域、设备和设施等进行定期或不定期的安全巡视检修,以便及时消除设备缺陷和安全隐患，预防事故发生。
传统巡视检修模式以人工查验、手工记录、纸质存档、抽查监督为主，管理者很难掌握巡视检修人员的实时工作状态，常常存在人员不去现场巡视，凭经验或直觉想当然地填写巡视检修单，完成巡视检修任务的执行，这种未去现场而完成巡视检修任务的作弊现象，使巡视检修形同虚设，不能及时发现和处理设备缺陷和安全隐患，日积月累就会造成设备重特大事故的发生。巡视检修质量主要依靠人员的责任心和自觉性，并且纸质记录不易保存和管理，也无法完成巡视检修数据的统计分析和挖掘应用。目前，传统巡视检修模式开始向电子巡视检修***转换，一些改进的巡视检修方法相继出现，例如，基于RFID(射频识别)、条形码、二维码识别的巡视检修技术，该技术识别编码是静态数据，可以被复制或移动，无法克服传统巡视检修模式下的巡视检修作弊现象；基于GPS定位、UWB定位的巡视检修技术，其定位信号可被障碍物遮挡造成巡视检修失灵,也无法自动识别巡视检修路径是否正常，且信号易受电磁干扰影响、稳定性较差。另外，这些***均需要辅助配置射频读卡器和电子芯片、UWB模块和穿戴设备等，设计复杂、成本较高。
由于上述巡视检修方法存在诸多弊端，很难适应企业现代化管理和安全生产的发展需要，巡视检修工作仍面临效率低下、质量无法保证、制度流于形式的一系列问题，给企业安全生产带来隐患。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于卫星动态二维码智能巡视检修***，利用巡视检修对象的空间、时间卫星数据，经过加密算法，自动生成巡视检修对象的动态二维码，通过巡视检修手持端扫描识别该动态二维码，完成巡视检修任务。
本发明提出的基于卫星动态二维码智能巡视检修方法，包括以下步骤：
(1)生成一个待巡视检修任务书，任务书中按顺序安排多个待巡视检修对象，任务书中包括每个待巡视检修对象的序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和巡视检修单；
(2)根据任务书中待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]，找到目标巡视检修对象；
(3)扫描目标巡视检修对象的动态二维码，记录扫描时刻t0，得到该动态二维码在扫描时的信息[n,f(a),g(b),h(t),T,H]，其中，n为目标巡视检修对象序号，a和b分别为在扫描时通过卫星导航***测量得到的目标巡视检修对象位置的经度和维度，t为在扫描时通过卫星导航***测量得到的巡视检修时间，T和H分别为在扫描时测量得到的目标巡视检修对象的环境温度和环境湿度，f(a)、g(b)和h(t)分别为通过加密函数f(x)、g(x)和h(x)对a、b和t的加密值，加密函数f(x)、g(x)和h(x)均是一一对应函数，例如f(x)＝2x+1，上述为a、b和t均进行加密，也可选择其中之一或之二进行加密；
(4)通过步骤(3)的加密函数f(x)、g(x)和h(x)的反函数f-1(x)、g-1(x)和h-1(x)，对f(a)、g(b)和h(t)进行解密，得到a、b和t；
(5)将步骤(3)中扫描得到的目标巡视检修对象序号n和步骤(4)中扫描解密得到的目标巡视检修对象经纬度位置坐标[a,b]和巡视检修时间t，与步骤(1)任务书中的待巡视检修对象序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和步骤(3)扫描时刻t0进行比较，若n＝n0、|a-a0|<α、|b-b0|<β，且|t-t0|<γ，则判定目标巡视检修对象就是待巡视检修对象，根据相应巡视检修单完成巡视检修任务，并将巡视检修时间t、环境温度T和环境湿度H记录在巡视检修单中，其中α、β和γ为设定常数，α、β和γ的取值与卫星导航***测量精度、动态二维码刷新时间间隔和记录误差有关，α、β和γ的取值范围分别为a0、b0和t0值的10％-15％；若n≠n0、|a-a0|<α、|b-b0|<β，且|t-t0|<γ，则提示“您走错间隔，您需要巡视检修对象序号是n0，请在附近寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；若n≠n0、|a-a0|≥α或|b-b0|≥β，且|t-t0|<γ，则提示“您需要巡视检修对象序号是n0，距此距离较远，请按待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]继续寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；若n＝n0、|a-a0|≥α或|b-b0|≥β，且|t-t0|<γ，则提示“任务书中待巡视检修对象序号n0和其经纬度位置坐标[a0,b0]不对应，请核对任务书”，并跳过任务书中的该待巡视检修对象，进行步骤(6)；若|t-t0|≥γ，则提示“您扫描的不是目标巡视检修对象的动态二维码，请按待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；
(6)重复步骤(2)-步骤(5)，直至将任务书中待巡视检修对象全部执行完毕。
本发明提出的基于卫星动态二维码智能巡视检修***，包括：
巡视检修控制端，用于根据多个待巡视检修对象的序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和巡视检修单生成一个巡视检修任务书，并通过无线网络向巡视检修手持端发送巡视检修任务，接收巡视检修手持端发回的巡视检修结果并存储和分析；
巡视检修手持端，用于通过无线网络接收巡视检修控制端发出的巡视检修任务，根据巡视检修任务中的待巡视检修对象，规划出巡视检修路线，找到目标巡视检修对象，识别目标巡视检修对象的动态二维码，识别通过后在巡视检修单中记录目标巡视检修对象的图文信息，完成巡视检修任务，并将巡视检修结果通过无线网络发送给巡视检修控制端；
动态二维码终端，置于目标巡视检修对象旁，是目标巡视检修对象的身份标识，用于采集目标巡视检修对象的地理环境信息，包括目标巡视检修对象的经纬度位置坐标、实时时间、环境温度和环境湿度数据，与目标巡视检修对象序号一起，通过加密算法实时生成动态二维码。
上述巡视检修***中，所述的动态二维码终端，包括：
中央处理器，用于将接收到的目标巡视检修对象的经纬度位置坐标、实时时间、环境温度和环境湿度数据，与目标巡视检修对象序号一起，通过加密算法实时生成动态二维码，其中目标巡视检修对象序号、经纬度位置坐标和实时时间作为该动态二维码的识别信息；
卫星定位模块，用于获取目标巡视检修对象的经纬度位置坐标和标准时间，并将该信息发送至中央处理器；
时钟模块，用于提供精确的实时时间，对年、月、日、时、分、秒进行计时，接受中央处理器转发的标准时间进行对时，并将实时时间发送至中央处理器；
温湿度传感器，用于测量目标巡视检修对象的环境温度和环境湿度，并将该环境温度和环境湿度发送至中央处理器；
液晶显示屏，用于接收中央处理器输出指令，显示目标巡视检修对象的动态二维码、实时时间、环境温度和环境湿度以及卫星定位模块的工作状态。
本发明提出的基于卫星动态二维码智能巡视检修方法和***，其优点是：
1、本发明提出的基于卫星动态二维码智能巡视检修***，首先生成目标巡视检修对象的动态二维码，由于该动态二维码无法被复制和移动，只有巡视检修人员到达现场通过巡视检修手持端正确识别后才能进行后续的巡视检修任务，因此可以有效避免巡视检修作弊现象的发生。
2、本发明***可以利用待巡视检修对象的经纬度位置坐标规划巡视检修路线，自动引导人员到达巡视检修现场，特别适用于待巡视检修对象距离远、分布较分散，或者巡视检修人员对待巡视检修对象地理位置不清楚的场合。
3、本发明***便于巡视检修对象的录入管理,管理人员可通过巡视检修手持端扫描动态二维码终端获取巡视检修对象的特征信息,并将该信息通过无线网络上传至巡视检修控制端的对象数据库内,相比传统或改进的巡视检修***，避免了对巡视检修对象特征信息的手工繁琐录入工作。
4、由于目前巡视检修一般委托外包完成，巡视检修人员对待巡视检修对象地理位置不清楚，或者由于工作人员的责任心不够，容易引起巡视检修作弊现象的发生，在此巡视检修场合，本***优势更为明显。
5、本发明***可以非实时在线工作，从而避免卫星导航***信号或无线网络通信不稳定带来的影响。
附图说明
图1是本发明提出的基于卫星动态二维码智能巡视检修***的结构框图。
图2是图1所示的巡视检修***中动态二维码终端的电路框图。
具体实施方式
本发明提出的基于卫星动态二维码智能巡视检修方法，包括以下步骤：
(1)生成一个待巡视检修任务书，任务书中按顺序安排多个待巡视检修对象，任务书中包括每个待巡视检修对象的序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和巡视检修单；
(2)根据任务书中待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]，找到目标巡视检修对象；
(3)扫描目标巡视检修对象的动态二维码，记录扫描时刻t0，得到该动态二维码在扫描时的信息[n,f(a),g(b),h(t),T,H]，其中，n为目标巡视检修对象序号，a和b分别为在扫描时通过卫星导航***测量得到的目标巡视检修对象位置的经度和维度，t为在扫描时通过卫星导航***测量得到的巡视检修时间，T和H分别为在扫描时测量得到的目标巡视检修对象的环境温度和环境湿度，f(a)、g(b)和h(t)分别为通过加密函数f(x)、g(x)和h(x)对a、b和t的加密值，加密函数f(x)、g(x)和h(x)均是一一对应函数，例如f(x)＝2x+1，上述为a、b和t均进行加密，也可选择其中之一或之二进行加密；
(4)通过步骤(3)的加密函数f(x)、g(x)和h(x)的反函数f-1(x)、g-1(x)和h-1(x)，对f(a)、g(b)和h(t)进行解密，得到a、b和t；
(5)将步骤(3)中扫描得到的目标巡视检修对象序号n和步骤(4)中扫描解密得到的目标巡视检修对象经纬度位置坐标[a,b]和巡视检修时间t，与步骤(1)任务书中的待巡视检修对象序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和步骤(3)扫描时刻t0进行比较，若n＝n0、|a-a0|<α、|b-b0|<β，且|t-t0|<γ，则判定目标巡视检修对象就是待巡视检修对象，根据相应巡视检修单完成巡视检修任务，并将巡视检修时间t、环境温度T和环境湿度H记录在巡视检修单中，其中α、β和γ为设定常数，α、β和γ的取值与卫星导航***测量精度、动态二维码刷新时间间隔和记录误差有关，α、β和γ的取值范围分别为a0、b0和t0值的10％-15％；若n≠n0、|a-a0|<α、|b-b0|<β，且|t-t0|<γ，则提示“您走错间隔，您需要巡视检修对象序号是n0，请在附近寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；若n≠n0、|a-a0|≥α或|b-b0|≥β，且|t-t0|<γ，则提示“您需要巡视检修对象序号是n0，距此距离较远，请按待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]继续寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；若n＝n0、|a-a0|≥α或|b-b0|≥β，且|t-t0|<γ，则提示“任务书中待巡视检修对象序号n0和其经纬度位置坐标[a0,b0]不对应，请核对任务书”，并跳过任务书中的该待巡视检修对象，进行步骤(6)；若|t-t0|≥γ，则提示“您扫描的不是目标巡视检修对象的动态二维码，请按待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；
(6)重复步骤(2)-步骤(5)，直至将任务书中待巡视检修对象全部执行完毕。
本发明提出的基于卫星动态二维码智能巡视检修***，其结构框图如图1所示，包括：
巡视检修控制端，用于根据多个待巡视检修对象的序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和巡视检修单生成一个巡视检修任务书，并通过无线网络向巡视检修手持端发送巡视检修任务，接收巡视检修手持端发回的巡视检修结果并存储和分析；
巡视检修手持端，用于通过无线网络接收巡视检修控制端发出的巡视检修任务，根据巡视检修任务中的待巡视检修对象，规划出巡视检修路线，找到目标巡视检修对象，识别目标巡视检修对象的动态二维码，识别通过后在巡视检修单中记录目标巡视检修对象的图文信息，完成巡视检修任务，并将巡视检修结果通过无线网络发送给巡视检修控制端；
动态二维码终端，置于目标巡视检修对象旁，是目标巡视检修对象的身份标识，用于采集目标巡视检修对象的地理环境信息，包括目标巡视检修对象的经纬度位置坐标、实时时间、环境温度和环境湿度数据，与目标巡视检修对象序号一起，通过加密算法实时生成动态二维码。
上述巡视检修***中，所述的动态二维码终端，其电路框图如图2所示，包括：
中央处理器，用于将接收到的目标巡视检修对象的经纬度位置坐标、实时时间、环境温度和环境湿度数据，与目标巡视检修对象序号一起，通过加密算法实时生成动态二维码，其中目标巡视检修对象序号、经纬度位置坐标和实时时间作为该动态二维码的识别信息；
卫星定位模块，用于获取目标巡视检修对象的经纬度位置坐标和标准时间，并将该信息发送至中央处理器；
时钟模块，用于提供精确的实时时间，对年、月、日、时、分、秒进行计时，接受中央处理器转发的标准时间进行对时，并将实时时间发送至中央处理器；
温湿度传感器，用于测量目标巡视检修对象的环境温度和环境湿度，并将该环境温度和环境湿度发送至中央处理器；
液晶显示屏，用于接收中央处理器输出指令，显示目标巡视检修对象的动态二维码、实时时间、环境温度和环境湿度以及卫星定位模块的工作状态。
本发明的一个实施例中，所用的巡视检修控制端硬件可以为安装windows操作***的普通计算机，应用软件为基于Web技术的浏览器/服务器模式和MySQL关系数据库开发的控制端巡视检修管理信息***软件。所用的巡视检修手持端硬件可以为Android操作***普通手机，应用软件为Java语言开发的手持端巡视检修工作软件。所用的动态二维码终端中主要电子元器件和程序开发环境为：中央处理器采用STM32F103C8T6单片机，由意法半导体(STMicroelectronics)公司生产；卫星定位模块采用NEO-M8N芯片，由瑞士U-blox公司生产；时钟模块采用DS1307芯片，由美信半导体(MaximIntegrated)公司生产；温湿度传感器采用DHT11型器件，由广州奥松电子有限公司生产；液晶显示屏采用LCD12864单色型,由深圳市乾思迪电子科技有限公司生产；STM32F103C8T6单片机程序开发环境选用ArduinoIDE软件，并在Arduino IDE软件中安装Arduino SAM Boards库文件，Arduino IDE软件由意大利Arduino公司研发。
本发明***中的动态二维码生成和识别技术，只有当巡视检修手持端正确识别目标巡视检修对象动态二维码后，才能对该巡视检修对象执行后续的巡视检修，所以本发明***可以有效避免巡视检修作弊现象的发生，也可以有效解决巡视检修走错间隔的误巡视检修问题，将传统巡视检修依靠人员的责任心和自觉性转变为依靠科技手段监管，极大地提高了巡视检修质量和效率，特别是巡视检修工作日趋外包化的今天，意义就更加重大。
本发明***中的动态二维码终端内置位置存储器和时钟模块，当失去卫星导航***连接时也可工作，巡视检修手持端与巡视检修控制端失去无线网络连接时也能完成动态二维码扫描识别和巡视检修任务的执行，故本发明***可以非实时在线工作，从而避免卫星导航***信号或无线网络通信不稳定带来的影响。
本发明***主要目的实现巡视检修任务书生成与审批，巡视检修任务执行,巡视检修记录的数据挖掘与分析，同时能够实现二维码查询目标巡视检修对象电子信息,自动记录巡视检修时间、现场环境温度和环境湿度。本发明***的工作原理和工作流程如下：
(1)巡视检修任务生成及下发。管理人员登录巡视检修控制端，生成巡视检修任务书，将任务书通过办公自动化***推送至主管领导审批，审批后***通过无线网络自动将巡视检修任务书和相关巡视检修单下发至巡视检修手持端，并给巡视检修人员推送提醒信息。
(2)巡视检修任务执行。巡视检修人员登录巡视检修手持端，确认执行巡视检修任务，巡视检修手持端规划巡视检修路线，自动引导人员到达巡视检修现场，用巡视检修手持端扫描动态二维码终端，识别通过后弹出巡视检修单，巡视检修人员按照巡视检修单内容逐项进行巡视检修，并按要求拍摄巡视检修照片，电子记录巡视检修信息。在现场，当遇到巡视检修问题时，巡视检修人员可以查询巡视检修对象电子信息寻求帮助；当遇到紧急事项时，巡视检修人员可以通过巡视检修手持端与巡视检修控制端线上请示、会商、协调处理。
(3)巡视检修结果上报。巡视检修人员完成巡视检修后，巡视检修手持端通过无线网络将巡视检修结果上传至巡视检修控制端并存入历史数据库，若巡视检修结果中有状态异常项后，异常信息自动存储在故障数据库内。
(4)故障维修处理。管理人员根据故障数据库内容安排故障维修处理，过程类似于上述(1)(2)(3)项，只是巡视检修人员更换为维修人员，巡视检修变换为维修。
(5)数据挖掘与分析。巡视检修控制端具有报表统计和数据分析功能，对巡视检修和维修历史数据库进行大数据挖掘分析，实现巡视检修对象全生命周期管理,为巡视检修对象的运行状态、备品备件管理提供指导意见。

Claims (2)

1.一种基于卫星动态二维码智能巡视检修方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)生成一个待巡视检修任务书，任务书中按顺序安排多个待巡视检修对象，任务书中包括每个待巡视检修对象的序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和巡视检修单；
(2)根据任务书中待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]，找到目标巡视检修对象；
(3)扫描目标巡视检修对象的动态二维码，记录扫描时刻t0，得到该动态二维码在扫描时的信息[n,f(a),g(b),h(t),T,H]，其中，n为目标巡视检修对象序号，a和b分别为在扫描时通过卫星导航***测量得到的目标巡视检修对象位置的经度和维度，t为在扫描时通过卫星导航***测量得到的巡视检修时间，T和H分别为在扫描时测量得到的目标巡视检修对象的环境温度和环境湿度，f(a)、g(b)和h(t)分别为通过加密函数f(x)、g(x)和h(x)对a、b和t的加密值；
(4)通过步骤(3)的加密函数f(x)、g(x)和h(x)的反函数f-1(x)、g-1(x)和h-1(x)，对f(a)、g(b)和h(t)进行解密，得到a、b和t；
(5)将步骤(3)中扫描得到的目标巡视检修对象序号n和步骤(4)中扫描解密得到的目标巡视检修对象经纬度位置坐标[a,b]和巡视检修时间t，与步骤(1)任务书中的待巡视检修对象序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和步骤(3)扫描时刻t0进行比较，若n＝n0、|a-a0|<α、|b-b0|<β，且|t-t0|<γ，则判定目标巡视检修对象就是待巡视检修对象，根据相应巡视检修单完成巡视检修任务，并将巡视检修时间t、环境温度T和环境湿度H记录在巡视检修单中，其中α、β和γ为设定常数，α、β和γ的取值范围分别为a0、b0和t0值的10％-15％；若n≠n0、|a-a0|<α、|b-b0|<β，且|t-t0|<γ，则提示“您走错间隔，您需要巡视检修对象序号是n0，请在附近寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；若n≠n0、|a-a0|≥α或|b-b0|≥β，且|t-t0|<γ，则提示“您需要巡视检修对象序号是n0，距此距离较远，请按待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]继续寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；若n＝n0、|a-a0|≥α或|b-b0|≥β，且|t-t0|<γ，则提示“任务书中待巡视检修对象序号n0和其经纬度位置坐标[a0,b0]不对应，请核对任务书”，并跳过任务书中的该待巡视检修对象，进行步骤(6)；若|t-t0|≥γ，则提示“您扫描的不是目标巡视检修对象的动态二维码，请按待巡视检修对象的经纬度位置坐标[a0,b0]寻找”，找到目标巡视检修对象后重复步骤(3)-步骤(5)；
(6)重复步骤(2)-步骤(5)，直至将任务书中待巡视检修对象全部执行完毕。
2.一种基于卫星动态二维码智能巡视检修***，该***应用于如权利要求1所述的一种基于卫星动态二维码智能巡视检修方法，其特征在于该***包括：
巡视检修控制端，用于根据多个待巡视检修对象的序号n0、经纬度位置坐标[a0,b0]和巡视检修单生成一个巡视检修任务书，并通过无线网络向巡视检修手持端发送巡视检修任务，接收巡视检修手持端发回的巡视检修结果并存储和分析；
巡视检修手持端，用于通过无线网络接收巡视检修控制端发出的巡视检修任务，根据巡视检修任务中的待巡视检修对象，规划出巡视检修路线，找到目标巡视检修对象，识别目标巡视检修对象的动态二维码，识别通过后在巡视检修单中记录目标巡视检修对象的图文信息，完成巡视检修任务，并将巡视检修结果通过无线网络发送给巡视检修控制端；
动态二维码终端，置于目标巡视检修对象旁，是目标巡视检修对象的身份标识，用于采集目标巡视检修对象的地理环境信息，包括目标巡视检修对象的经纬度位置坐标、实时时间、环境温度和环境湿度数据，与目标巡视检修对象序号一起，通过加密算法实时生成动态二维码；
其中所述的动态二维码终端，包括：
中央处理器，用于将接收到的目标巡视检修对象的经纬度位置坐标、实时时间、环境温度和环境湿度数据，与目标巡视检修对象序号一起，通过加密算法实时生成动态二维码，其中目标巡视检修对象序号、经纬度位置坐标和实时时间作为该动态二维码的识别信息；
卫星定位模块，用于获取目标巡视检修对象的经纬度位置坐标和标准时间，并将该信息发送至中央处理器；
时钟模块，用于提供精确的实时时间，对年、月、日、时、分、秒进行计时，接受中央处理器转发的标准时间进行对时，并将实时时间发送至中央处理器；
温湿度传感器，用于测量目标巡视检修对象的环境温度和环境湿度，并将该环境温度和环境湿度发送至中央处理器；
液晶显示屏，用于接收中央处理器输出指令，显示目标巡视检修对象的动态二维码、实时时间、环境温度和环境湿度以及卫星定位模块的工作状态。
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