基于二維碼和WEB 技術的圖紙存儲及查找系統

王蒙

（ 國網黑龍江牡丹江墾區興凱湖電業局有限公司，黑龍江 密山158308）

1 圖紙存儲現狀與局限性

工程圖紙多為復制圖(藍圖)，紙質纖維比較脆弱，易老化，易斷裂。如果利用頻繁，多次折疊，圖紙很容易破損，大大降低其壽命。而且藍圖的紙質特別厚，折痕相當深且不易復原。據了解，很多變電站對于工程圖紙的保管與一般文書檔案保管方法相同。將大于十六開的工程圖紙均折疊成十六開大小，裝訂成薄冊式、盒裝式案卷，然后保存。維護人員在使用圖紙過程中存在諸多不便，生產技術部門在對這部分檔案進行復制時也增加了一定的困難。檢修工區在現場處理故障時，由于變電站工程圖紙沒有專人保管等原因造成歸類不明等問題，導致檢修人員很難及時的找到準確的施工圖紙，往往很多時間都浪費在尋找圖紙的過程中。同時在檢修人員在查閱圖紙的過程中也很容易對圖紙造成斷裂或者污染等問題。

2 總體設計思路

為了解決圖紙存儲查找使用的問題。總體設計思路如圖1。利用一個小型服務器將圖紙存儲在其中，小型服務器通過分析決定使用經過硬件升級的路由器搭配OpenWrt 系統來實現。在實現過程中克服了硬改路由存儲器小的問題。利用手機和電腦的攝像頭掃描二維碼即可精確調取每個裝置屏的位置地址，在由服務器通過有線和無線的通信方式發送到用戶的手機和電腦上。將服務器接入網絡，在辦公室的生產技術人員就可以與現場維護人員同步使用圖紙，這樣有利于解決系統內人才斷層的問題，老師傅根據現場故障匯報，利用圖紙同步，在單位組成一個智囊團，而新員工在經過簡單培訓后即可去處理故障。有利于系統內專業技術的傳幫帶。并且該系統的技術應用組在國內合尚屬首例。

3 系統功能實現與原理

圖1

根據傳統圖紙易于損壞、污染以及查找不便捷等問題，提出利用WEB 服務器對圖紙進行存儲和管理，使用二維碼技術為精確查找所使用圖紙提供有效入口。目前我局變電站后臺機主要是基于Linux 和windows 兩種操作系統為內核進行二次開發的后臺系統。這兩種系統采用不同的系統架構，對于各自所使用的軟件也是互不相同的。而我們日常中所用的移動電話主要是Android 和IOS 系統，以及占有少量份額的Windows 手機操作系統。同樣這幾種系統的內核不同，所支持的軟件開發環境與軟件市場也是不同的。本著方便操作，本著節約開發成本，減少開發周期和優質用戶體驗的原則，所以系統采用B/S 結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式）。這種模式統一了客戶端，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，一來是減輕了服務器的運行負荷，二來也方便了后期進行系統的維護、更新。同時，在客戶機上提供一個瀏覽器。該結構能夠有效的解決客戶機配置低和系統不統一的問題，也能夠克服不同手機廠商之間系統不兼容的問題。同時，為了解決用戶對新系統的使用不熟練和對新鮮事物適應時間長的問題，本系統使用瀏覽器作為用戶客戶端，不用使用者重復安裝其余軟件，降低使用者對于本系統熟悉和適應的時間。利用WEB 服務器存儲和管理圖紙能夠有效的防止圖紙在使用過程中的損壞與污染的情況，以及可以對圖紙進行長期的妥善保存。同時，使用WEB 服務器對系統進行開發可以實現不同手機系統的訪問，在使用過程中不論用戶是安卓系統還是IOS 系統都能夠訪問，電腦訪問效果如圖2所示。另外，不論用戶使用手機還是電腦或者平板電腦等不同設備都可以訪問。以及，在有線網絡和無線網絡的通信方式中自由切換。WEB 系統的雖然被廣認知和使用，但是日常生活中我們也很少會特意去記憶相關服務器地址。本著用戶操作的高效性和便捷性，提出利用二維碼技術為精確查找所使用圖紙提供有效入口，二維碼具有高密度編碼，信息容量大；編碼范圍廣；容錯能力強，具有糾錯功能；譯碼可靠性高；可引入加密措施；成本低，易制作，持久耐用等優點。特別是容錯能力強，有糾錯功能的特點，這個特點可以顯著提升二維碼的可辨識度，并且保證讀碼精確。在實際使用時，即便二維碼的局部受到了污損，理論上只要污損面積不超過50%，都可以正常識讀并且獲得90%以上的信息。除此之外，在譯碼精度上，二維碼的錯誤率通常在千萬分之一，相比之下條形碼的錯誤率在百萬分之一，兩者相差一個數量級。二維碼在信息保密方面也明顯優于普通條形碼，從而穩定以及有效的為該系統提供精確查找的入口。該系統運行需要可以配置服務器的電腦以及無線網絡，但是考慮到空間和成本的問題，決定編譯Openwrt 系統。將WEB 平臺嵌入到安裝了Openwrt 系統的路由器當中。OpenWrt 基于Linux系統開發，適用于現階段的絕大多數路由器設備。從實際應用效果上看，OpenWrt 具有較強的可擴展性能，后期隨著使用需求的增長，可以靈活、方便、低成本的進行功能擴展，滿足了系統開發和升級的需要。在OpenWrt 系統內部，提供了多種類型的軟件包，例如工具鏈、根文件系統等，無論是系統的開發者還是使用者，都可以利用這些軟件包對該系統進行靈活操作。OpenWrt 系統編譯環境搭建如圖3。

圖2

圖3

從應用效果上來看，OpenWrt 使用命令行接口，為用戶提供了良好的編寫體驗；簡化了人機交互界面，基于Web 制作的圖形化界面不僅可以一目了然的展示所有功能圖標，而且支持自定義排序，更好的迎合了用戶的操作習慣。同時，OpenWrt 具有較強的開放性，用戶可以根據實際需要自由的進行功能配置，進一步增強了路由器軟件系統的實用性。對于系統開發人員來說，OpenWrt 為系統開發提供了相對封閉的環境，整個框架內包含了搭建應用程序的所有工具，而不需要開發者重新創建單獨的固件鏡像，既可以減輕工作上的壓力，同時也能夠在框架之內完成應用程序的開發、運行，方便開發者測試應用程序的各項功能。對于系統的使用者來說，OpenWrt 提供的個性化系統，降低了用戶的操作門檻，并且定制功能可以讓用戶使用起來更加流暢，間接的降低了誤操作的概率。OpenWrt 的功能定制界面如圖4 所示。

圖4

嵌入式設備的軟件開發體系結構所運用的Linux 內核都含有和設備硬件所匹配的屬性。因此，在為某種設備開發嵌入式的操作系統時，需要把原始嵌入式Linux 內核重新編譯，使得能夠與目標系統的體系結構匹配。再此之前，需要給目標系統生成一個新的編譯器，利用新生成編譯器可以產生與新的硬件平臺匹配的代碼，上述這個過程被稱作交叉編譯，同時這也是實現路由器軟件系統的一個開始。這種路由系統可以支持無線中繼，在系統進行設置就可以實現，該系統的優勢在于可以中繼任何路由器，而傳統的路由器中繼需要兩個路由都具備WDS功能才能進行橋接，這就有可能對家中原有設備造成浪費。同時OpenWrt 系統與傳統的路由器系統相比具有更好的安全性，價格也相對較低。但是即便是硬改后路由器的閃存容量也很小在寫入系統后就所剩無幾了，雖然該系統支持配置Web 服務器但是卻要受到閃存容量的限制。針對OpenWrt 系統路由器內存小的問題，通過對Linux 系統學習和對OpenWrt 系統的深入了解后，利用OpenWrt 的特性安裝了USB 控制器、存儲設備驅等軟件。并對U 盤進行了格式的轉換和處理，將U 盤通過路由器的USB 端口與路由器連接，讓OpenWrt 系統通過U 盤進行啟動。該方法不僅解決了路由器內存小的問題，同時留有大量存儲空間，方便日后對圖紙查詢管理系統中的圖紙進行更新修改以及內容的添加。同時也為保證圖紙的品質提供了有效的保證。

4 結論

在變電站電圖紙存儲和使用過程中，需要高效的管理和快速的查找，目前圖紙主要以藍圖和白圖的存儲建立庫，但該方式具有不易查找、易損壞、易污染和丟失等問題，容易給變電站維護帶來困難。WEB 系統具有技術成熟，擴展性強，維護便捷，操作簡單等優點。而二維碼提供的入口具有使用便捷，生成方便，識別率高等優點。因此二者結合能夠達到與傳統的圖紙存儲和使用相同的效果。將該系統嵌入在安裝了Openwrt 系統的路由器內，不僅外觀小巧美觀，也便于維護和使用。同時該系統隨著通信網絡不斷的完善，能夠簡便的擴展為分布式圖紙存儲查詢系統。本文通過試驗性的研究與分析，驗證了利用二維碼和WEB 技術對圖紙存儲及查找能夠高效的查詢和使用。本系統能夠輔助甚至替代原有圖紙管理使用模式進行變電站圖紙的查詢以及使用。可以看出，該系統對于變電站的維護過程中能有有廣闊的應用前景。