一種防偽二維碼標識在建設工程中的應用

田玉柱　任健

摘 要：本文針對目前建設工程領域中傳統的建筑物戶外標識無法滿足信息化管理的要求，以及近幾年開始使用的芯片式電子標識的諸多缺點，本文通過具體工程應用，創新地提出了一種防偽二維碼標識，在今后的建設工程中有推廣價值。

關鍵詞：建設工程領域；電子標識；防偽二維碼

中國分類號：TP391 文獻標識碼：A

0.引言

新一代的物聯網、移動互聯網、決策分析優化、無線寬帶等信息技術與概念正以與時俱進的速度落地并得到實施，依托這些新技術，實現建設工程領域中建設工程的信息化管理，將是必然發展趨勢。

隨著建設工程現代化的快速發展，建筑物的數量及類型復雜程度有相當的提高，建設工程信息化建設越來越需要對各類建筑物進行標識，并利用標識對各類建筑物進行相應的科學管理。

然而，傳統的建筑物戶外標識僅限于采用石材標牌、不銹鋼標牌、鋁牌、塑料標牌等直觀地標示出建筑物的位置，或者在標識上輔以文字和圖案（或logo）給出名稱、類別等少量信息，無法滿足信息化管理的技術要求。

最早使用的具有電子標識功能的戶外地面標識，是埋設于地下的，由于受到地理條件、埋設深度等因素的限制，即使是使用了先進的儀器，也無法準確讀取所需數據；或者因為道路改造、建筑施工等人為因素的破壞，使地下的電子標簽無法定位，達不到理想的標識效果；并且由于自然環境因素的影響，還會出現腐蝕、老化和脫落等現象。以上種種原因導致戶外地面標識效果差、讀取不便、使用壽命短、不易維護，不能及時確定缺牌位置和及時修補等技術問題，無法滿足信息化管理的技術要求。

近幾年開始使用的具有電子標識功能的戶外地面標識，是采用電子芯片（芯片選用抗壓、耐磨、耐腐蝕的復合材料封裝），并埋設于地面。這種戶外地面標識，雖然解決了上述技術問題，也能滿足建筑物信息化管理的要求，但仍存在：敷設方法單一、信息讀取不夠方便（必須使用特定的讀寫器）、使用壽命不夠長、不夠經濟的技術問題。

1.技術方案

為解決現有建筑物戶外標識無法滿足信息化管理要求的技術問題，以及解決現有技術的戶外地面電子標識的敷設方法單一、信息讀取不夠方便（必須使用特定的讀寫器）、使用壽命不夠長、不夠經濟的技術問題。本文介紹了一種適用于建設工程領域中建筑物戶外的防偽二維碼標識及其敷設方法。該成果已于2016年8月10申請為國家實用新型專利（專利號：ZL201521117001.0）。

1.1 防偽二維碼標識的結構組成

防偽二維碼標識包括：上構件、下構件以及作為建筑物信息存取載體的防偽二維碼，如圖1所示。

上構件和下構件均采用人造水晶材質。人造水晶即高鉛玻璃，即在普通玻璃（成分是二氧化硅）中加入24%的氧化鉛，得到亮度和透明度與天然水晶類似的人造水晶。人造水晶具有高度的透明性、良好的化學穩定性、耐候性（室外常溫下不會變形、不會老化）、較高的力學性能（硬度遠高于普通玻璃，即使是一、兩個成年人的重量，也不能對它造成損害，且一般硬物很難在它表面留下劃痕）、防潮、防水、使用壽命長（長期使用也不會變污）。總之，人造水晶的高度透明性有利于二維碼的掃描效果，各方面的良好性能均滿足室外常溫下的長期使用。

防偽二維碼是建筑物信息存取的載體，建筑物信息能夠通過具備密鑰的終端設備（手機或平板電腦等電子設備）的攝像機進行圖像識別和讀取使用；防偽二維碼雕刻在下構件的上表面，制作時先將下構件的上表面做噴砂處理，再使用水晶雕刻機雕刻出二維碼圖案，然后使用優良的顏料墨水（可根據要求提供不同特性，如具有防水防潮、附著力佳、漸變色/層次明顯、效果佳等）對雕刻好的二維碼圖案進行著色，最后上面覆蓋相同形狀的上構件，以確保防偽二維碼永久保持顏色效果而不褪色。

上構件和下構件之間沿四周一圈利用亞克力UV無影膠水層黏合固定。亞克力UV無影膠水是一種高性能無溶劑的樹脂黏合劑，適用于黏合人造水晶和其他玻璃材料，可根據客戶的要求提供不同特性，如防潮、防水、耐高溫、耐熱循環等。

1.2 防偽二維碼的生成步驟

（1）編輯標識應包含的文本內容，標識應包含的建筑物信息并不一定是直觀信息，可以是信息通過一定規則編碼后的編碼信息，例如一個建設工程設施的15個建筑物分別編碼為01-15。這是建筑物信息明文，在下文中簡稱“明文”。

（2）使用AES（Advanced Encryption Standard）對稱加密算法對明文進行加密。加密過程中需要一條密鑰，該密鑰是特定長度的字符串（例如256位長度字符串）。加密后，明文的內容轉換為無規則、不可理解的字符串，該字符串在下文中簡稱“密文”。

（3）使用現有的二維碼生成工具將密文輸出成為防偽二維碼，進而做成防偽二維碼標識。

1.3 防偽二維碼的圖像識別與讀取

（1）使用終端設備（手機或平板電腦等電子設備）的攝像機進行圖像識別讀取防偽二維碼內容，該過程中讀取出的內容為加密過的字符串，即上文 “密文”，該字符串無法理解也不規則。

（2）密文使用特定的密鑰去解密，以達到解密內容、識別真偽的效果。如果該防偽二維碼是偽造的（使用錯誤的密鑰生成）或者終端設備不帶有正確的密鑰，都不能準確解碼出二維碼所隱含的明文，從而達到防偽的效果。解密后的內容是可理解的、有含義的建筑物信息，即明文。

（3）獲取標識包含的建筑物信息后，改信息為編碼信息，下文中簡稱“編碼”。編碼可以在終端設備上進行處理，也可以被送至后臺設備（建設工程管控中心的電腦，服務器等）進行下一步處理，例如可以根據編碼為憑據從系統中查詢該編碼對應的建筑物詳細信息，并可以進行添加、修改、刪除相關信息等操作。

1.4 防偽二維碼標識的敷設方法

（1）選定敷設地點即建筑物。設計人員依據建設工程領域實際設計要求，選定需納入建設工程領域信息化管理的建筑物即敷設地點，根據設計資料整理建筑物的相關信息，并將建筑物信息寫入防偽二維碼。

（2）在建筑物內或附近，選擇防偽二維碼標識的具體敷設位置，具體敷設位置可以是建筑物的戶外地面或墻面。在敷設位置預留敷設防偽二維碼標識的敷設空間。

（3）將防偽二維碼標識放置于敷設空間內，二維碼標識的上構件的上表面（警示面）外露于敷設空間。警示面可根據客戶的要求略低于、略高于、齊平于與地面或墻面。然后，利用混凝土將防偽二維碼標識固定于敷設空間內。

在第三步之后，操作人員與施工人員可以通過具備密鑰的終端設備讀取防偽二維碼標識內信息，核對信息準確，檢測防偽二維碼標識的可靠性。

2.工程實例

此防偽二維碼標識在獲得實用新型專利權后就在蘭溪市錢塘江堤防加固工程上得到應用。蘭溪市錢塘江堤防加固工程位于蘭溪市境內，主要為“三江”干堤及部分“五溪”支流堤，干堤堤線主要分布于蘭江、衢江、金華江。本工程區域共涉及8個防洪圍片，需加固堤線全長約47.26km。另外配套新建排澇站9座，配套新建排澇閘10座，涉及橋梁23座。

目前工程為初步設計階段，工程將利用本文介紹的防偽二維碼標識，通過對河道堤防主要水工建筑物資源信息進行編碼，將河道堤防主要水工建筑物（如：泵站、水閘、堤防、滾水堰、橋梁等）的基本特征相關數據（即河道堤防的各類信息）進行現在的存儲，實現對主要水工建筑物的標簽定位以及聯網，本工程共設置66套防偽二維碼標識見圖2。與移動巡檢辦公系統的結合，用于河道堤防的日常維護和使用。與傳統電子標識相比，既節約了建設成本，提高了識別的效率，而且增加了可靠性，提高了水利工程的信息化程度。

結論

本文介紹的防偽二維碼標識及其敷設方法，既保留了傳統的建筑物標志功能（由文字和圖案實現），也具有地面電子標識的數字化功能（由二維碼實現），能夠應用于建設工程領域中各類建筑物標識的數字化管理。具有科學、使用壽命長、高辨識度、美觀、經濟、操作方便、安裝靈活的優點，避免了傳統的建筑物標識無法滿足信息化管理的缺陷，以及現有地面電子標識的缺點和不足，進而為建設工程的智能巡檢、在線監控等信息化管理提供了良好條件。

參考文獻

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