OJTT  >> Vol. 7 No. 5 (September 2018)

    基于二维码与RFID的智慧交通基础设施管理研究
    Research on Intelligent Traffic Infrastructure Management Based on Two-Dimensional Code and RFID

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作者:  

丘建栋:深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司,广东 深圳;
屈新明,何 流:广东省交通信息工程技术研究中心,广东 深圳

关键词:
二维码RFID交通基础设施智慧设施管理Two-Dimensional Code RFID Traffic Infrastructure Intelligent Facilities Management

摘要:

为了提高交通基础设施信息化和精细化管理水平,设计提出了基于二维码技术和RFID技术结合应用的智慧交通基础设施管理应用框架。其主要工作包括:根据设施类型和空间分布等因素,提出了交通基础设施编码规范,对全市范围内的所有交通基础设施进行统一编码管理;利用二维码技术和RFID技术为单个交通基础设施设立“身份证标签”应用于日常设施管养业务;管理后台整合实时交通大数据,基于设施位置推送实时交通信息;挖掘二维码和RFID反馈设施信息,用于设施运行监控和主动管养。试点方案表明结合二维码与RFID技术的交通基础设施管理,能有效的提高设施管理效率和质量。

In order to improve the informatization and management of transportation infrastructure, a framework of smart traffic infrastructure management based on two-dimensional code technology and RFID technology is proposed. Its main work includes: according to the type of facilities and spatial distribution and other factors, proposed transport infrastructure coding norms, all of the city-wide transport infrastructure for unified coding management; use of two-dimensional code technology and RFID technology for a single transport infrastructure set up. The “ID tag” should be applied to the routine facilities maintenance business. The management background integrates real-time traffic big data, and real-time traffic information is pushed based on the location of the facilities. The information of two-dimensional code and RFID feedback facilities is tapped for facility operation monitoring and active management. The pilot program demonstrated a combination of two-dimensional code and RFID technology for traffic infrastructure management, effective facilities management efficiency and quality.

1. 引言

交通基础设施管理是一项复杂且重要的系统工程,科学高效的管理手段是保证交通设施良好运行的基础。交通基础设施数量大、分布范围广,且随着交通设施数量与分布范围不断增加,交通环境愈发复杂,现有基础设施管理手段难以适应发展。当前阶段,交通基础设施管理主要依靠人工管理,通过相应类型的交通设施管理办法,对不同类型交通基础设施人工管养后手动更新设施信息,缺乏标准化、信息化的交通基础设施管理平台,综合信息化水平难以满足实际管理需要。目前交通基础设施管理工作主要依靠专业养护团队,日常巡逻发现交通基础设施问题后进行管理保护,公众在基础设施管理工作中参与度低。在交通信息化时代,将新技术、新手段应用于交通基础设施管理,对提升基础设施管理信息化、智能化水平有重要作用。

在二维码与RFID用于设施管理方面,文献 [1] 利用Zigbee技术和二维码技术用于高校宿舍消防设施管理,实现了设施管理的实时监控和人工智能巡查。文献 [2] 利用无线传感网络、RFID和蓝牙技术,设计了一种基于GIS的消防智能巡检系统,实现设施的非接触式巡检。文献 [3] 对二维码管理系统的设计与实现进行了研究。文献 [4] 提出了一种基于Zigbee技术的图书馆火情监控系统方案。文献 [5] 将二维码技术应用于物流系统管理。文献 [6] 研究了基于RFID技术对地下管线设施地理信息系统。本文设计提出了一种基于二维码和RFID技术的智慧交通基础设施管理框架,可以方便交通基础设施日常维护工作,提升设施管理工作效率,并且在管理后台整合实时交通大数据,基于设施位置推送实时交通信息;挖掘二维码和RFID反馈设施信息,用于设施运行监控和主动管养,提升交通基础设施管理水平。

2. 设施分类及编码方案研究

2.1. 设施分类

为方便统一编码管理,交通基础设施划分为两个层级:第一层为道路层、第二层为设施层。道路层:道路层需要对道路基础设施进行划分,主要包含了道路、路段、立交节点、匝道等道路基础设施进行分类。设施层:以路段作为设施编码基准,根据交通基础设施类型对路段上交通基础上设施进行分类,共分为16个大类,分别用不同字母表示,交通基础设施分类如图1所示。

2.2. 编码结构

根据设施分类,编码结构主要分为四部分:区位码、道路编码、路段及节点编码、设施编码,采用字母与数字组合方式,编码长度为21位。其中区位码采用两位数字表示,划分实施范围内的区域,为减小编码长度代码参考国家6位行政区划码,取其后2位。

道路编码道路根据其不同等级,按照起点由西向东,由南向北的顺序,顺序赋予编号。新建道路的顺序码接续顺序编,主要分为公路编码和城市道路编码两大类,道路编码采用1位字母 + 5位数字表示,不同道路采用不同字母表示。

城市道路编码:

——E表示快速路:号段区间为[10,000~10,999],号段容量为1000;

——M表示主干路:号段区间为[11,000~12,999],号段容量为2000;

——C表示次干路:号段区间为[13,000~19,999],号段容量为7000;

——L表示支路:号段区间为[20,000~39,999],号段容量为20,000;

——R表示街坊道路:号段区间为[40,000~69,999],号段容量为30,000。

公路编码:

——G表示国道:号段区间为[70,000~73,999],号段容量为4000;

——S表示省道:号段区间为[74,000~79,999],号段容量为6000;

——X表示县道:号段区间为[80,000~89,999],号段容量为10,000;

——Y表示乡道:号段区间为[90,000~99,999],号段容量为10,000。

路段编码采用2位字母 + 5位数字表示,根据行政区划边界,交叉口、出入口、道路断面、路面类型等要素发生变化的,按照道路规划设计、道路养护管理和交通信息服务等工作的要求,将道路分段。其中普通路段,用C表示,桥梁、隧道设施划分为特殊路段分类,分别用字母B、T表示。

设施编码采用2位字母加4位数字的形式,各大类设施如图2所示,4位数字表示设施顺序码。考虑到未来基于BIM的全生命周期管理中对设施细分的需求,预留BIM设施细分编码。

Figure 1. Transportation facilities classification

图1. 交通基础设施分类

Figure 2. Transportation facilities coding structure

图2. 交通基础设施编码结构

3. 二维码与RFID应用

3.1. 二维码与RFID一体化应用

二维码是一个正方形阵列,由一系列正方形模块组成的。由模式特征区、数据符号区和空白区三部分组成。其中模式特征区包括寻像图形、分隔符、定位图形、校正图形;数据符号区包括数据码字、纠错码字、版本信息和格式信息 [7] ,根据设施编码方法,为每一个交通基础设施生成二维码用于设施管理。RFID (Radio Frequency Identification)技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。将二维码与RFID标签安装在每个交通基础设施上,通过扫描二维码或者RFID不接触识别交通基础设施标签,用于设施信息查看,设施巡查记录,二维码与RFID标签一体化安装如图3所示。

3.2. 二维码安装流程

交通基础设施二维码安装流程主要分为如下四个步骤:1) 安装二维码,将印刷好的二维码结合RFID标签贴在交通基础设施上;2) 拍照上传,拍摄安装二维码的交通基础设施并上传到后台服务器;3) 坐标打点,上传交通基础设施高精度坐标到后台服务器;4) 获取编码,后台服务器根据上传设施图片类型和设施坐标自动生成设施编码,安装人员手动确定二维码编码,安装流程见图4所示。

4. 设施管理框架与应用

4.1. 设施管理系统框架

设施管理框架整合设施信息及其他大数据信息,系统全面整合已有各类型交通设施数据,对接已有交通大数据平台。功能集成开发,主要功能子系统包括设施评价报修子系统、设施维修管养子系统、设施运行监控子系统、设施综合评价子系统等。业务功能需求开发,公众扫码获取信息、评价报修,管养团队基于二维码实现设施日常管养信息化,设施运行状态监控和设施综合评价考核等,设施管理框架如图5所示。

4.2. 业务应用

选取试点区域,在交通标志牌、连廊、人行天桥、立交桥墩、公交停靠站安装二维码与RFID标签,设施二维码应用案例如图6所示。

公众扫描公交停靠站二维码后可查看实时公交信息,了解公交站管养单位信息,可对公交站台进行评价反馈和设施报修,公交站台二维码应用如图7所示。

Figure 3. Two-dimensional code and RFID tag integrated installation

图3. 二维码与RFID标签一体化安装

Figure 4. QR code installation process

图4. 二维码安装流程

Figure 5. Facility management framework

图5. 设施管理框架

Figure 6. Application QR code application case

图6. 设施二维码应用案例

Figure 7. Bus station QR code application

图7. 公交站台二维码应用

5. 结语

随着新技术在交通基础设施管理上不断发展和应用,对交通基础设施进行统一编码管理是智能化、精细化设施管理手段的基础。探索利用二维码技术和RFID技术为设施设立“身份证标签”应用于日常设施管养业务,在管理后台整合实时交通大数据,并基于设施位置推送实时交通信息;挖掘二维码和RFID反馈设施信息,用于设施运行监控和主动管养,构建面向实际应用的交通基础上管理框架,对提升设施管理效率和质量都有积极意义。

致谢

感谢深圳市科技计划项目(项目编号GGFW2016033017241891,项目名称“深圳市交通大数据公共技术服务平台”)和深圳市战略性新兴产业发展专项资金2017年第一批扶持计划(项目名称:深圳市交通碳排放工程实验室,批复文号:深发改(2017) 550号)的资助。

文章引用:
丘建栋, 屈新明, 何流. 基于二维码与RFID的智慧交通基础设施管理研究[J]. 交通技术, 2018, 7(5): 319-325. https://doi.org/10.12677/OJTT.2018.75039

参考文献

[1] 唐琪琪. 基于Zigbee和二维码的高校宿舍消防设施管理系统设计[J]. 湖南邮电职业技术学院学报, 2017, 16(3): 32-34.
[2] 陈能成, 李丹丹, 肖长江. 基于物联网GIS的消防智能巡检系统设计与实现[J]. 地理信息世界, 2016, 23(4): 71-75.
[3] 徐丹, 谢小杰. 基于二维码技术的自动化仓库管理系统的设计[J]. 计算机与数字工程, 2013, 41(12): 2020-2024.
[4] 赵林静, 陈文文. 基于物联网和Zigbee技术的图书馆火情监控系统设计[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2013, 38(12): 158-163.
[5] 李志鹏. 二维条码军用包装物流管理系统总体方案设计[J]. 包装与食品机械, 2003, 21(5): 15-17.
[6] 崔洪涛. 基于RFID的地下管线设施地理信息系统的研究与实现[J]. 科技信息, 2010(17): 569-571.
[7] 陈炯. QRcode编解码技术的研究与实现[D]: [硕士学位论文]. 西安: 西安电子科技大学, 2012: 13-44.