鐵路預制構(gòu)件標準化安全信息管理系統(tǒng)設(shè)計

田小兵， 劉嘉東， 謝維軍

(中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071)

0 引 言

預制構(gòu)件是通過工廠進行標準化、機械化加工生產(chǎn)出的建筑產(chǎn)品，在建筑領(lǐng)域當中的應用十分廣泛。在預制構(gòu)件生產(chǎn)規(guī)模逐漸龐大的同時，其管理水平并沒有得到大幅度的提升，在對其進行管理時，仍然存在自動化程度低、信息化程度低生產(chǎn)組織混亂等問題[1]。基于此，本文開展鐵路預制構(gòu)件標準化安全信息管理系統(tǒng)設(shè)計研究。

1 鐵路預制構(gòu)件標準化安全信息管理系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 射頻識別裝置選型

射頻識別裝置是本文系統(tǒng)當中實現(xiàn)對鐵路預制構(gòu)件各類基礎(chǔ)信息采集的主要設(shè)備，基于鐵路預制構(gòu)件種類繁多，參數(shù)信息復雜等特點。本文選用V5800S型號射頻識別裝置作為本文系統(tǒng)的核心硬件，該型號射頻識別裝置采用超高頻技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)最大9 m范圍的讀寫，一次識別能夠?qū)Τ^200個RFID標簽的讀取，并且對一維/二維的掃描做到精確捕捉[2]。該型號射頻識別裝置具備4核2.6GHz處理器，4+16GB內(nèi)存，能夠確保本文系統(tǒng)更加穩(wěn)定、流暢地運行。V5800S型號射頻識別裝置還支持4G、5G全網(wǎng)通&雙頻WIFI接入，具備更高的無線傳輸能力，其他技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 V5800S型號射頻識別裝置技術(shù)參數(shù)表

在本文系統(tǒng)運行過程中，V5800S型號射頻識別裝置能夠通過內(nèi)部芯片自動識別，調(diào)節(jié)其工作頻段。當有RFID標簽進入到V5800S型號射頻識別裝置的射頻范圍內(nèi)時，則裝置會自動對其進行掃描識別，獲取鐵路預制構(gòu)件信息。

1.2 通信設(shè)備選型

為了確保本文設(shè)計的鐵路預制構(gòu)件標準化安全信息管理系統(tǒng)能夠具備遠程管理能力，本文對其通信設(shè)備如做下說明。將對鐵路預制構(gòu)件生產(chǎn)全過程管理作為目標，實現(xiàn)對其過程監(jiān)控主要包括從生產(chǎn)廠商到運輸最后到施工方所有相關(guān)信息的安全管理。本文選用ST258TG型號中低速大功率通信設(shè)備作為本文通信條件，將系統(tǒng)各個硬件設(shè)備與其進行連接，確保所有設(shè)備采集、獲取到的鐵路預制構(gòu)件相關(guān)信息都能夠通過通信設(shè)備實現(xiàn)遠程傳輸。該型號通信設(shè)備的數(shù)據(jù)接口速率為1 200 bps，發(fā)送功率為16W，頻偏為4.5 kHz，采用異步數(shù)據(jù)傳輸接口，支持EIA-232，EIA-485，TTL等數(shù)據(jù)傳輸。ST258TG型號通信設(shè)備還能夠為本文系統(tǒng)提供2 400/1 200 bps信道傳輸速率，實現(xiàn)對信息的快速傳輸。圖1為本文ST258TG型號中低速大功率通信設(shè)備運行流程示意圖。

圖1 ST258TG型號中低速大功率通信設(shè)備運行流程圖

為了進一步確保信息在傳輸過程中的安全性，還需要將通信設(shè)備與抗干擾器進行連接，以此消除通信設(shè)備在信息傳輸過程中受到電磁輻射的影響，導致信息泄露。在實際應用中，首先將抗干擾器打開，并發(fā)出抗干擾信號，利用電子對抗原理，將傳輸過程中與鐵路預制構(gòu)件信息相關(guān)的內(nèi)容進行覆蓋，以此防止周圍攻擊者對有利用價值的信息進行竊取。

2 鐵路預制構(gòu)件標準化安全信息管理系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 鐵路預制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)存儲

鐵路預制構(gòu)件信息主要包括生產(chǎn)信息、運輸信息和施工信息，每一類信息當中又包含了多種不同參數(shù)分類。因此，為了確保對各類信息的標準化安全管理，在對本文系統(tǒng)軟件設(shè)計時，首先對其信息數(shù)據(jù)存儲進行設(shè)計，為其構(gòu)建鐵路預制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)庫。在將各類信息數(shù)據(jù)存儲前，首先需要按照圖2所示內(nèi)容對數(shù)據(jù)進行預處理。

圖2 鐵路預制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)預處理流程圖

本文系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫又可細化分為鐵路預制構(gòu)件基本特征庫、構(gòu)件接口特征庫以及網(wǎng)絡特征庫。上述三種數(shù)據(jù)庫分別對應對鐵路預制構(gòu)件基本特征描述的信息、對接口特征描述的信息以及對網(wǎng)絡特征描述的信息[3]。為了方便系統(tǒng)對各類數(shù)據(jù)的快速提取，在不同數(shù)據(jù)庫當中，將數(shù)據(jù)按照表格的方式進行存儲。表2為本文系統(tǒng)鐵路預制構(gòu)件信息存儲數(shù)據(jù)庫的層次與內(nèi)容對照表。

表2 本文系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)與內(nèi)容對照表

結(jié)合Web分布式特點，采用上述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)能夠進一步擴大對鐵路預制構(gòu)件信息數(shù)據(jù)存儲的空間。為了提高數(shù)據(jù)庫的運行效率，在各個數(shù)據(jù)庫當中不保存各個鐵路預制構(gòu)件代碼本身，僅將用于對鐵路預制構(gòu)件特征、屬性等信息進行描述的數(shù)據(jù)存儲在URL地址上，以此也能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與實際代碼文件之間的連接。

2.2 鐵路預制構(gòu)件信息查詢與管理

由本文系統(tǒng)直接接收對構(gòu)件進行查詢的請求指令，并通過系統(tǒng)服務器協(xié)同實現(xiàn)分布式查詢與評價。在進行構(gòu)件信息查詢的過程中可以通過從一個服務器上向其他服務器遷移的方式實現(xiàn)，可盡可能地避免出現(xiàn)對相同查詢目標的反復瀏覽，提高本文系統(tǒng)的查詢效率。在查詢的過程中可以首先給定一個關(guān)鍵詞集合，當滿足如下公式時，說明在數(shù)據(jù)庫當中存在相應的信息內(nèi)容。

G=(V,E)

式中：G為關(guān)鍵詞集合；V為某一查詢節(jié)點；E為某一特征信息。找出與關(guān)鍵詞集合形成的查詢結(jié)果，并將其所有結(jié)果匯總。對信息進行管理需要由系統(tǒng)完成對鐵路預制構(gòu)件特征信息的輸入和編輯，在數(shù)據(jù)庫當中進行增加、修改、刪減等操作。

3 對比實驗

為進一步驗證本文提出的鐵路預制構(gòu)件標準化安全信息管理系統(tǒng)的實際應用效果，開展如下對比實驗，選擇以某鐵路預制構(gòu)件加工生產(chǎn)廠作為實驗依托，分別引入本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)對構(gòu)件信息進行管理。對比兩種系統(tǒng)的運行效果，并將信息查詢時間作為評價指標，得出的實驗結(jié)果見表3。

表3 兩種系統(tǒng)實驗結(jié)果對比表

從表3可以看出，本文系統(tǒng)在對五組不同信息量進行查詢時，查詢時間明顯小于傳統(tǒng)系統(tǒng)。因此，通過對比實驗證明本文提出的鐵路預制構(gòu)件標準化安全信息管理系統(tǒng)在實際應用中具有更高的查詢效率，能夠?qū)崿F(xiàn)對鐵路預制構(gòu)件信息進行更高效的管理，同時安全性能夠得到進一步保障。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合分布式管理結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，針對鐵路預制構(gòu)件信息提出一種全新的管理系統(tǒng)，并通過實驗驗證了該系統(tǒng)的可行性。在后續(xù)的研究中，還將針對系統(tǒng)的交互性開展進一步研究，從而實現(xiàn)對鐵路預制構(gòu)件信息可視化的管理。