基于二維碼的建筑物追蹤管理APP的設計與實現

徐正宣 潘建平 徐永杰 張定凱 李明明

摘? 要： 為了便于在工程施工和運營管理中監控、追蹤和管理建筑物部件，根據建筑物編碼規則設計出建筑物部件二維碼。以二維碼作為建筑物部件的物流信息載體，并基于Android平臺研發了移動端的追蹤管理APP。試運行結果表明，該APP能夠有效實現對建筑物部件的追蹤管理，提高建筑物部件管理的信息化水平、保障工程施工質量。

關鍵詞： 二維碼; 追蹤管理; 建筑物部件; Android; APP

中圖分類號：TP3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：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

傳統的追蹤管理由相關的物流人員紙質記錄的物流信息來實現對物資的追蹤管理，該種方法效率低下且實時性不足。另外利用無線射頻識別（Radio Frequency Identification Devices）技術來實現物流追蹤管理的應用較多[1～4]，該方法雖然實時高效，但成本較高，難以普及[4，5]。近年來，移動互聯網和智能手機大量普及，使得二維碼的使用愈加普遍[6]。孟超越等通過引入二維碼技術實現對城市基礎部件的管理和維護，提高了移動巡查工作的效率[5]。張璠基于二維碼存儲大量信息的能力設計出了物流倉儲系統，對飼料原料的采購和出貨等進行高效的管控[7]。董玉德等以農作物二維碼作為信息的載體，針對農產品的整個供應鏈進行全程的追蹤，有效保證了農產品的質量[8]。相較于RFID，二維碼成本低廉，具有良好的抗損壞能力并支持一般的智能手機掃描[9]。

本文設計了一種基于二維碼技術的建筑物部件追蹤管理系統，在部件生產出廠階段安裝初始二維碼，通過掃描二維碼可進行相關信息的錄入、獲取和管理調用。該方法旨在簡化追蹤管理過程，節約技術成本的同時提高工作質量和效率。

1 系統設計

1.1 系統框架設計

系統采用面向服務（SOA）的多層分布式思想[8]，總體架構如圖1所示，由下到上依次為硬件層、數據層、服務層、應用層和用戶層。

硬件層是維持追蹤管理系統正常運行的一些硬件設備，包括二維碼掃描儀、二維碼打印機、主控電腦和智能手機等。

數據層是支持系統正常運行的數據基礎，包括錄入的追蹤數據、系統的用戶數據，采用SQLite數據庫進行數據存儲管理。

服務層主要是為建筑物部件追蹤管理系統提供技術服務支撐，包括面向對象架構、工作流引擎、應用接口和數據服務等。

應用層涉及系統實現的具體功能，包括可視化顯示、二維碼掃描以及信息的查詢和存儲。

用戶層是指系統應用人員，包括建筑物部件供應廠家、運輸人員、工程管理人員以及驗收巡查人員。

1.2 系統功能

根據系統的框架設計和功能需要，系統的功能模塊主要分為以下三大塊：數據管理模塊、追蹤管理模塊和系統管理模塊。

數據管理模塊：數據管理模塊的主要功能是對追蹤管理過程中錄入數據庫的數據進行管理操作，包括信息查詢、數據修改和存儲操作。

追蹤管理模塊：追蹤管理模塊是建筑物部件追蹤管理系統的核心部分，是對整個追蹤管理的過程中數據的有效獲取，包括二維碼掃描、數據錄入和信息展示。

系統管理模塊：該系統面向追蹤管理的工作人員和系統的管理人員，針對兩種不同的用戶提供相應的工作權限和管理能力，例如系統管理員擁有系統的最高管理權限，其他用戶無法干預。

2 二維碼設計

2.1 二維碼技術概述

二維碼是日本企業發明的一種將信息存儲在特定的幾何圖形中，并采用特定的排布規律形成的二維矩陣碼[10]。在我國市場上，目前使用的二維碼有QR碼、DM碼、PDF417碼、漢信碼、龍貝碼和GM碼[11]，其中QR碼是一種快速響應矩陣式二維碼，使用最廣泛、設備支持度最高，有著信息容量大、自動對齊、識讀快、糾錯能力強等諸多優點[12]。如圖3所示，QR二維碼符號分為功能區、編碼區以及空白區[13]。功能區用于符號標識、符號位置確定以及還原變形等;編碼區用于存儲編碼數據。

2.2 建筑物部件二維碼編碼

為建立起建設工程行業建筑產品統一編碼規則，我國在國際行業標準的基礎上已經逐漸完善了建筑產品的的分類與編碼規則規范，并頒布了一些行業標準[14]。本文為了更好的展示生產源頭信息，采用《福建省裝配式建筑部品部件編碼規則》[15]，由阿拉伯數字和拼音字母組成一個20位的編碼序列，很好地表達了建筑產品的產地、廠商和類別等信息。具體編碼結構詳見圖4。

參考關于預制梁編碼規則要求，將預制梁編碼序列轉換成二維碼圖形信息。其中二維碼的設計包括功能圖像設計、確定編碼格式、版本和糾錯等級等，最后調用生成函數將編碼序列轉換成二維碼[8]。利用草料二維碼生成器設計出預制梁二維碼如圖5所示。

3 系統實現

Android平臺是一種基于Linux操作系統的智能移動開發平臺。它的平臺架構主要由Linux內核層、系統運行庫層、應用架構層和應用層四層組成，其中Linux層是核心，系統運行庫層主要由C和C++編寫，應用架構層提供各種API架構，應用層主要由JAVA語言開發[16]。本文就是在Android平臺下采用JAVA語言進行系統的設計開發。

3.1 數據庫設計

系統采用開源的嵌入式關系型數據庫SQLite[17]，它是一個進程內零配置的庫，不需要在系統中配置，實現了自給自足，廣泛應用于移動程序開發。系統主要設計了如下幾個數據表，其中出場階段信息表如表1所示。

⑴ 用戶表。主要用于存儲用戶的基本信息，例如用戶id、用戶名和密碼等。

⑵ 生產階段信息表。主要用于存儲部件id、解析二維碼值、部件名稱、部件尺寸、部件位置、混凝土標號、配筋情況、出廠去向、施工安裝注意事項。

⑶ 出廠階段信息表。主要用于存儲澆筑時間、批次、質檢人員、工程名稱、出廠時間。

⑷ 運輸階段信息表。主要用于存儲運輸班次、出發時間、到達現場時間、交接信息。

⑸ 施工安裝階段信息表。主要用于存儲施工前質量檢查、測量定位信息、施工安裝信息。

⑹ 檢測驗收階段信息表。主要用于存儲竣工信息、養護情況、監理信息。

3.2 功能模塊實現

為了系統的安全性，當現場管理人員進入建筑部件追蹤管理系統首先要求使用賬號密碼登陸系統。第一次登陸系統還應進行賬號注冊，注冊和登陸界面如圖6所示。除此之外，還設計了建筑部件追蹤管理系統在生產階段、出廠階段、運輸存放階段、施工安裝階段、檢測驗收階段錄入信息的界面。

二維碼掃描功能是該追蹤管理系統的關鍵，界面如圖7所示。每個階段都需要使用該功能進行追蹤管理工作。當現場管理人員掃描二維碼后，將二維碼解析再到系統數據庫進行查詢是否有該二維碼的部件，若存在則對該二維碼信息進行查詢并展示，若不存在則在數據庫中加入一條該二維碼代表的信息，并創建追蹤信息與該二維碼相關聯，存儲進數據庫中。

通過建筑物部件追蹤管理系統完成對預制梁的完整追蹤管理，對其各個階段的追蹤管理信息進行歸納整理并生成一個信息展示的二維碼，通過該二維碼可以查看各個階段預制梁的相關信息，二維碼見圖8。

4 結束語

本文在基于Android平臺軟件開發框架和分析、總結建筑物部件編碼規范的基礎上，引入二維碼技術和計算機技術，設計了基于二維碼的建筑物部件追蹤管理系統。該系統可以實現生產廠家向下追蹤產品去向，工程單位向上追溯產品來源，使建筑物部件從生產到驗收整個供應過程更加透明化。相較于傳統的追蹤管理過程，該系統具有如下優勢。

⑴ 系統以二維碼作為信息的載體，使得信息的流動和展示更加方便快捷，便于工程巡查人員的巡查工作，幫助工程項目人員更好的管理項目資源。

⑵ 作為移動智能終端應用系統，可以很好地面向全體大眾用戶，實用性和推廣性更加廣泛。

本文為建筑物部件追蹤管理以及各種工程項目追蹤管理提供了快速高效的思路和方法。但本設計還需要進一步改進，比如對建筑物部件進行移動定位，以及自動生成追蹤管理信息展示二維碼等。

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