本發(fā)明涉及一種基于RFID的橋梁工程構(gòu)件定位識別巡檢系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工程上，橋梁的日常檢查至關(guān)重要，由于橋梁的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工程構(gòu)件較多，巡檢人員常常無法正確的找到需要檢查和維護的工程構(gòu)件，傳統(tǒng)的GPS系統(tǒng)由于精度不夠，只能通過其找到橋梁所在位置，但就橋上的具體某一個工程構(gòu)件的位置無法定位，且GPS定位是單向的，構(gòu)件不會去主動響應(yīng)，實用性較差；現(xiàn)目前，工程構(gòu)件的尋找與標(biāo)識采用掃碼的方式進行，即在工程構(gòu)件上設(shè)置條碼或二維碼，該種方式較準(zhǔn)確，可以單向傳遞信息。但有以下缺點：(1)基于光學(xué)的條碼或二維碼的距離要近到可以掃到才能識別，這個在工程實際中有些困難，很多構(gòu)件專業(yè)的設(shè)備可能都不能完全達到可以掃碼的距離；(2)需要巡檢的工程構(gòu)件往往年限較長，條碼或二維碼被污染或老化變得很模糊，掃描起來十分困難，并且不便于在雨天、夜間作業(yè)。因此，有必要設(shè)計一種基于RFID的橋梁工程構(gòu)件定位識別巡檢系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于RFID的橋梁工程構(gòu)件定位識別巡檢系統(tǒng)，以解決目前橋梁工程構(gòu)件定位識別困難、橋梁病害記錄儲存麻煩等問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種基于RFID的橋梁工程構(gòu)件定位識別巡檢系統(tǒng),包括：

RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽設(shè)置在橋梁工程構(gòu)件的相應(yīng)位置，所述RFID標(biāo)簽設(shè)有天線，所述天線用于調(diào)整信號強度控制射頻信號的接收范圍；

移動終端，攜帶在對橋梁進行工程活動的人員身上，用于檢測在活動位置處的RFID標(biāo)簽和現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)上傳；

服務(wù)器，所述服務(wù)器連接移動終端，用于接收現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)和移動終端位置信息，實現(xiàn)遠程記錄和遠程監(jiān)控。

進一步地，所述移動終端包括RFID讀寫器、橋梁模型模塊、GPS系統(tǒng)、第三方地圖接口、手寫顯示屏、攝像頭、橋梁病害記錄模塊和無線模塊。

進一步地，所述服務(wù)器包括消息中間件和橋梁病害存儲模塊，所述橋梁病害存儲模塊用于存儲文字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和圖片數(shù)據(jù)；所述消息中間件通過運營商無線網(wǎng)絡(luò)連接橋梁病害記錄模塊，用于處理文字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和圖片數(shù)據(jù)。

進一步地，所述消息中間件設(shè)有橋梁病害分析系統(tǒng)接口，橋梁病害分析系統(tǒng)通過消息中間件提取現(xiàn)場記錄的文字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和圖片數(shù)據(jù)，自動生成檢測報告和維護方案。

進一步地，所述橋梁模型模塊設(shè)有橋梁3D模型，所述3D模型根據(jù)所述RFID標(biāo)簽進行對應(yīng)工程構(gòu)件標(biāo)識。

進一步地，所述RFID標(biāo)簽為無源RFID射頻標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽內(nèi)儲存有構(gòu)件的基本信息。

進一步地，所述RFID標(biāo)簽接收射頻信號的地面圓弧范圍半徑為：小于20m。

進一步地，所述RFID標(biāo)簽設(shè)置在橋梁表面層內(nèi)距離表面：3mm～10mm。

一種基于RFID的橋梁工程構(gòu)件定位巡檢方法，所述方法包括如下步驟：

S1)在橋梁工程構(gòu)件的相應(yīng)位置設(shè)置RFID標(biāo)簽；

S2)根據(jù)RFID標(biāo)簽與工程構(gòu)件的對應(yīng)設(shè)置情況，在移動終端內(nèi)構(gòu)建橋梁3D模型和工程構(gòu)件標(biāo)識；

S3)對橋梁進行工程活動的人員攜帶移動終端，行走過程中，RFID讀寫器發(fā)射射頻信號，識別RFID標(biāo)簽，當(dāng)在所在范圍內(nèi)檢測到RFID標(biāo)簽，自動在3D模型上突顯出識別到的工程構(gòu)件，并讀入RFID標(biāo)簽上記錄的構(gòu)件相應(yīng)信息；

S4)對橋梁進行工程活動的人員對橋梁工程構(gòu)建進行病害檢查，將現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)通過圖片、文字和數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并在RFID標(biāo)簽中寫入檢查記錄和修改構(gòu)件信息；

S5)服務(wù)器接收并存儲現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)，通過GPS定位系統(tǒng)和第三方地圖實現(xiàn)人員工作任務(wù)完成情況的遠程監(jiān)控。

進一步地，所述對橋梁進行工程活動的人員攜帶移動終端，通過GPS系統(tǒng)和第三方地圖抵達橋梁處時，移動終端自動顯示橋梁3D模型。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明在橋梁工程構(gòu)件的相應(yīng)位置設(shè)置RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽內(nèi)設(shè)有天線，通過控制天線的接收射頻信號范圍，對橋梁進行工程活動的人員攜帶含有橋梁3D模型和標(biāo)識的移動終端進行巡檢，當(dāng)在RFID標(biāo)簽通過天線接收到射頻信號反饋信息，在移動終端上自動顯示該RFID標(biāo)簽所代表的工程構(gòu)件，并讀出RFID標(biāo)簽上記錄的構(gòu)件相應(yīng)信息，巡檢人員對工程構(gòu)件進行檢查后，將檢查記錄通過移動終端上傳圖像數(shù)據(jù)、文字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)給服務(wù)器，并重新將增加整合后的構(gòu)件信息寫入RFID標(biāo)簽，服務(wù)器還設(shè)有消息中間件，消息中間件設(shè)有橋梁病害分析系統(tǒng)接口，橋梁病害分析系統(tǒng)通過提取現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)自動生成檢測報告和維護方案。本發(fā)明從根本上解決目前橋梁工程構(gòu)件定位識別困難、橋梁病害記錄儲存麻煩等問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明的一個實施例示意圖；

圖3是本發(fā)明方法的一個實施例框圖；

其中：1-RFID標(biāo)簽、2-移動終端、3-服務(wù)器、201-RFID讀寫器、202-橋梁模型模塊、203-GPS系統(tǒng)、204-第三方地圖接口、205-手寫顯示屏、206-攝像頭、207-橋梁病害記錄模塊、208-無線模塊、209-橋梁3D模塊、301-消息中間件、302-橋梁病害存儲模塊、303-橋梁病害分析系統(tǒng)接口。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中技術(shù)方案作進一步詳細的說明。

參見圖1，包括：RFID標(biāo)簽1、天線2、移動終端3和服務(wù)器4，RFID標(biāo)簽設(shè)置在橋梁工程構(gòu)件的相應(yīng)位置，該位置根據(jù)橋梁工程構(gòu)件的位置設(shè)定，RFID標(biāo)簽設(shè)置在工程構(gòu)件附近的混凝土表面層內(nèi)部距離表面：3mm～10mm，RFID標(biāo)簽不暴露在空氣中，增加RFID標(biāo)簽的壽命；RFID標(biāo)簽為無源RFID射頻標(biāo)簽，不需要電源供應(yīng)，所以設(shè)置混凝土表面層內(nèi)可以保護RFID標(biāo)簽的性能不受環(huán)境發(fā)輻射和隨時間折損，并且3mm～10mm的厚底可以使后期維護和更換更加方便。

RFID標(biāo)簽設(shè)有天線，天線用于接收射頻信號，并將射頻信號傳輸至RFID標(biāo)簽上形成反饋信號，通過調(diào)整信號強度控制射頻信號的接收范圍，該范圍以RFID標(biāo)簽所在地為圓心，半徑為：小于20m的弧形范圍。

移動終端包括RFID讀寫器201、橋梁模型模塊202、GPS系統(tǒng)203、第三方地圖接口204、手寫顯示屏205、攝像頭206、橋梁病害記錄模塊207和無線模塊208；GPS系統(tǒng)和地方地圖接口可以使巡檢人員攜帶移動終端時，通過第三方地圖前往所需巡檢的橋梁地圖位置；RFID讀寫器發(fā)射射頻信號和接收RFID標(biāo)簽的反饋信號，并識別接收的反饋信號帶有的RFID標(biāo)簽編號和標(biāo)簽內(nèi)信息；橋梁模型模塊設(shè)有橋梁3D模型209，當(dāng)巡檢人員到達巡檢橋梁，移動終端自動呈現(xiàn)橋梁的3D模型，3D模型根據(jù)RFID標(biāo)簽進行對應(yīng)工程構(gòu)件標(biāo)識，橋梁模型模塊連接RFID讀寫器，當(dāng)RFID讀寫器識別RFID標(biāo)簽的標(biāo)號后與橋梁模型模塊的3D模型進行比對，將識別的RFID標(biāo)簽所代表的工程構(gòu)件在3D模型上進行突出顯示并讀出RFID標(biāo)簽上記錄的構(gòu)件相應(yīng)信息，該顯示的顏色從近至遠由深色逐漸變?yōu)闇\色，這樣巡檢的人員可以得知自己所在位置位于橋梁的位置和獲取附近的工程構(gòu)件；橋梁病害記錄模塊連接手寫顯示屏、攝像頭和無線模塊，當(dāng)巡檢人員尋找到自己需要巡檢的工程構(gòu)件時，對其進行檢查，通過手寫顯示屏輸入檢查文字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過攝像頭上傳現(xiàn)場巡檢圖片，橋梁病害記錄模塊收集檢查圖片數(shù)據(jù)、文字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，通過無線模塊，將該信息通過無線運營商網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器。

服務(wù)器連接移動終端，用于接收現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)和移動終端位置信息，實現(xiàn)遠程記錄和遠程監(jiān)控；具體的，服務(wù)器包括消息中間件301和橋梁病害存儲模塊302，消息中間件通過運營商無線網(wǎng)絡(luò)連接橋梁病害記錄模塊，消息中間件主要提供可靠的及時通訊機制，通過橋梁病害存儲模塊存儲文字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和圖片數(shù)據(jù)，并且消息中間件設(shè)有橋梁病害分析系統(tǒng)接口303，橋梁病害分析系統(tǒng)通過提取將現(xiàn)場記錄的病害數(shù)據(jù)，分析和對比工程構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)形狀和病害情況，自動生成檢測報告和維護方案。

一種基于RFID的橋梁工程構(gòu)件定位巡檢方法，所述方法包括如下步驟：

S1)在橋梁工程構(gòu)件的相應(yīng)位置設(shè)置RFID標(biāo)簽；

S2)根據(jù)RFID標(biāo)簽與工程構(gòu)件的對應(yīng)設(shè)置情況，在移動終端內(nèi)構(gòu)建橋梁3D模型和工程構(gòu)件標(biāo)識；

S3))對橋梁進行工程活動的人員攜帶移動終端，行走過程中，RFID讀寫器發(fā)射射頻信號，識別RFID標(biāo)簽，當(dāng)在所在范圍內(nèi)檢測到RFID標(biāo)簽，自動在3D模型上突顯出識別到的工程構(gòu)件，并讀入RFID標(biāo)簽上記錄的構(gòu)件相應(yīng)信息；

S4)對橋梁進行工程活動的人員對橋梁工程構(gòu)建進行病害檢查，將現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)通過圖片、文字和數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并在RFID標(biāo)簽中寫入檢查記錄和修改構(gòu)件信息；

S5)服務(wù)器接收并存儲現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)，通過GPS定位系統(tǒng)和第三方地圖實現(xiàn)人員工作任務(wù)完成情況的遠程監(jiān)控。

在本方法中，對橋梁進行工程活動的人員攜帶移動終端，通過GPS系統(tǒng)和第三方地圖抵達橋梁處時，移動終端自動顯示橋梁3D模型。

舉例而言，在某3跨連續(xù)剛構(gòu)橋的邊跨與中跨的各節(jié)段均設(shè)置有RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽設(shè)置在表層5mm深度位置，標(biāo)簽的射頻信號識別范圍20m以內(nèi)，并且隨著識別終端的靠近信號強度不斷增加?，F(xiàn)有以下2種實施例：

實施例1：檢查人員對連續(xù)剛構(gòu)橋各節(jié)段進行檢查。

首先，通過移動終端上的GPS系統(tǒng)和第三方地圖，可以實現(xiàn)前往橋梁的導(dǎo)航，當(dāng)巡檢人員到達橋梁，移動終端自動切換橋梁的3D模型畫面，檢查人員在檢查過程中，由于距每個節(jié)段的距離不同，可能移動終端會同時識別出周圍的多個構(gòu)件，此時在終端的3D模型上以不同顏色深度反應(yīng)不同構(gòu)件RFID標(biāo)簽的識別信號強度，當(dāng)然顯示顏色最深的為目前距離最近的構(gòu)件，由檢查人員在3D模型點選不同顏色深度中需要檢查的構(gòu)件，某個構(gòu)件一旦選中變?yōu)檫x中顏色(如綠色)，同時從RFID標(biāo)簽讀取儲存的相應(yīng)基本信息，顯示在終端上。巡檢人員對選中節(jié)段進行檢查，通過移動終端對構(gòu)件病害進行拍照，將拍照后的圖片上傳至服務(wù)器，并且通過手寫顯示屏，將巡檢的結(jié)果通過文字和數(shù)字的方式，上傳至服務(wù)器，同時從新將增加整合后的構(gòu)件信息寫入RFID標(biāo)簽，依次逐個檢查完成，服務(wù)器內(nèi)的消息中間件保證數(shù)據(jù)上傳過程中的及時可靠，消息中間件將處理后的圖片數(shù)據(jù)、文字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送給橋梁病害存儲模塊，橋梁病害存儲模塊對其進行存儲，并且消息中間件設(shè)有橋梁病害分析系統(tǒng)接口，橋梁病害分析系統(tǒng)通過該接口提取將現(xiàn)場記錄的病害數(shù)據(jù)，分析和對比工程構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)形狀和病害情況，自動生成檢測報告和維護方案。

實施例2：養(yǎng)護人員對連續(xù)剛構(gòu)橋小樁號邊跨的BX6#節(jié)段進行養(yǎng)護處治。

首先，通過移動終端上的GPS系統(tǒng)和第三方地圖，可以實現(xiàn)前往橋梁的導(dǎo)航，當(dāng)巡檢人員到達橋梁，移動終端自動切換橋梁的3D模型畫面，在搜索空中BX6#節(jié)段，在橋梁3D模型上通過顏色(藍色)顯示BX6#節(jié)段的位置。同時在3D模型上以不同顏色深度(淡紅、淺紅、深紅)顯示當(dāng)前養(yǎng)護人員所處位置周圍的構(gòu)件，并指引養(yǎng)護人員向目標(biāo)節(jié)段BX6#的方向前進，當(dāng)深紅與藍色重疊的時候，即到達目標(biāo)節(jié)段，進行相應(yīng)的養(yǎng)護維修。

此處以連續(xù)剛構(gòu)橋為例，在拱橋，斜拉橋，懸索器，等大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地方均可采用。由上述實施例可見，本發(fā)明在橋梁工程構(gòu)件的相應(yīng)位置設(shè)置RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽內(nèi)設(shè)有天線，通過控制天線的接收射頻信號范圍，對橋梁進行工程活動的人員攜帶含有橋梁3D模型和標(biāo)識的移動終端進行巡檢，當(dāng)在RFID標(biāo)簽通過天線接收到射頻信號反饋信息，在移動終端上自動顯示該RFID標(biāo)簽所代表的工程構(gòu)件，并讀出RFID標(biāo)簽上記錄的構(gòu)件相應(yīng)信息，巡檢人員對工程構(gòu)件進行檢查后，將檢查記錄通過移動終端上傳圖像數(shù)據(jù)、文字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)給服務(wù)器，并重新將增加整合后的構(gòu)件信息寫入RFID標(biāo)簽，服務(wù)器還設(shè)有消息中間件，消息中間件設(shè)有橋梁病害分析系統(tǒng)接口，橋梁病害分析系統(tǒng)通過提取現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)自動生成檢測報告和維護方案。本發(fā)明從根本上解決目前橋梁工程構(gòu)件定位識別困難、橋梁病害記錄儲存麻煩等問題。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。