田玉柱　任健

摘 要：本文針對(duì)目前建設(shè)工程領(lǐng)域中傳統(tǒng)的建筑物戶外標(biāo)識(shí)無(wú)法滿足信息化管理的要求，以及近幾年開(kāi)始使用的芯片式電子標(biāo)識(shí)的諸多缺點(diǎn)，本文通過(guò)具體工程應(yīng)用，創(chuàng)新地提出了一種防偽二維碼標(biāo)識(shí)，在今后的建設(shè)工程中有推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：建設(shè)工程領(lǐng)域；電子標(biāo)識(shí)；防偽二維碼

中國(guó)分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

新一代的物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、決策分析優(yōu)化、無(wú)線寬帶等信息技術(shù)與概念正以與時(shí)俱進(jìn)的速度落地并得到實(shí)施，依托這些新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程領(lǐng)域中建設(shè)工程的信息化管理，將是必然發(fā)展趨勢(shì)。

隨著建設(shè)工程現(xiàn)代化的快速發(fā)展，建筑物的數(shù)量及類(lèi)型復(fù)雜程度有相當(dāng)?shù)奶岣?，建設(shè)工程信息化建設(shè)越來(lái)越需要對(duì)各類(lèi)建筑物進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并利用標(biāo)識(shí)對(duì)各類(lèi)建筑物進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)管理。

然而，傳統(tǒng)的建筑物戶外標(biāo)識(shí)僅限于采用石材標(biāo)牌、不銹鋼標(biāo)牌、鋁牌、塑料標(biāo)牌等直觀地標(biāo)示出建筑物的位置，或者在標(biāo)識(shí)上輔以文字和圖案（或logo）給出名稱(chēng)、類(lèi)別等少量信息，無(wú)法滿足信息化管理的技術(shù)要求。

最早使用的具有電子標(biāo)識(shí)功能的戶外地面標(biāo)識(shí)，是埋設(shè)于地下的，由于受到地理?xiàng)l件、埋設(shè)深度等因素的限制，即使是使用了先進(jìn)的儀器，也無(wú)法準(zhǔn)確讀取所需數(shù)據(jù)；或者因?yàn)榈缆犯脑?、建筑施工等人為因素的破壞，使地下的電子?biāo)簽無(wú)法定位，達(dá)不到理想的標(biāo)識(shí)效果；并且由于自然環(huán)境因素的影響，還會(huì)出現(xiàn)腐蝕、老化和脫落等現(xiàn)象。以上種種原因?qū)е聭敉獾孛鏄?biāo)識(shí)效果差、讀取不便、使用壽命短、不易維護(hù)，不能及時(shí)確定缺牌位置和及時(shí)修補(bǔ)等技術(shù)問(wèn)題，無(wú)法滿足信息化管理的技術(shù)要求。

近幾年開(kāi)始使用的具有電子標(biāo)識(shí)功能的戶外地面標(biāo)識(shí)，是采用電子芯片（芯片選用抗壓、耐磨、耐腐蝕的復(fù)合材料封裝），并埋設(shè)于地面。這種戶外地面標(biāo)識(shí)，雖然解決了上述技術(shù)問(wèn)題，也能滿足建筑物信息化管理的要求，但仍存在：敷設(shè)方法單一、信息讀取不夠方便（必須使用特定的讀寫(xiě)器）、使用壽命不夠長(zhǎng)、不夠經(jīng)濟(jì)的技術(shù)問(wèn)題。

1.技術(shù)方案

為解決現(xiàn)有建筑物戶外標(biāo)識(shí)無(wú)法滿足信息化管理要求的技術(shù)問(wèn)題，以及解決現(xiàn)有技術(shù)的戶外地面電子標(biāo)識(shí)的敷設(shè)方法單一、信息讀取不夠方便（必須使用特定的讀寫(xiě)器）、使用壽命不夠長(zhǎng)、不夠經(jīng)濟(jì)的技術(shù)問(wèn)題。本文介紹了一種適用于建設(shè)工程領(lǐng)域中建筑物戶外的防偽二維碼標(biāo)識(shí)及其敷設(shè)方法。該成果已于2016年8月10申請(qǐng)為國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：ZL201521117001.0）。

1.1 防偽二維碼標(biāo)識(shí)的結(jié)構(gòu)組成

防偽二維碼標(biāo)識(shí)包括：上構(gòu)件、下構(gòu)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(gòu)件和下構(gòu)件均采用人造水晶材質(zhì)。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(lèi)似的人造水晶。人造水晶具有高度的透明性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性（室外常溫下不會(huì)變形、不會(huì)老化）、較高的力學(xué)性能（硬度遠(yuǎn)高于普通玻璃，即使是一、兩個(gè)成年人的重量，也不能對(duì)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(zhǎng)（長(zhǎng)期使用也不會(huì)變污）?？傊?，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(zhǎng)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(guò)具備密鑰的終端設(shè)備（手機(jī)或平板電腦等電子設(shè)備）的攝像機(jī)進(jìn)行圖像識(shí)別和讀取使用；防偽二維碼雕刻在下構(gòu)件的上表面，制作時(shí)先將下構(gòu)件的上表面做噴砂處理，再使用水晶雕刻機(jī)雕刻出二維碼圖案，然后使用優(yōu)良的顏料墨水（可根據(jù)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(duì)雕刻好的二維碼圖案進(jìn)行著色，最后上面覆蓋相同形狀的上構(gòu)件，以確保防偽二維碼永久保持顏色效果而不褪色。

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

1.2 防偽二維碼的生成步驟

（1）編輯標(biāo)識(shí)應(yīng)包含的文本內(nèi)容，標(biāo)識(shí)應(yīng)包含的建筑物信息并不一定是直觀信息，可以是信息通過(guò)一定規(guī)則編碼后的編碼信息，例如一個(gè)建設(shè)工程設(shè)施的15個(gè)建筑物分別編碼為01-15。這是建筑物信息明文，在下文中簡(jiǎn)稱(chēng)“明文”。

（2）使用AES（Advanced Encryption Standard）對(duì)稱(chēng)加密算法對(duì)明文進(jìn)行加密。加密過(guò)程中需要一條密鑰，該密鑰是特定長(zhǎng)度的字符串（例如256位長(zhǎng)度字符串）。加密后，明文的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為無(wú)規(guī)則、不可理解的字符串，該字符串在下文中簡(jiǎn)稱(chēng)“密文”。

（3）使用現(xiàn)有的二維碼生成工具將密文輸出成為防偽二維碼，進(jìn)而做成防偽二維碼標(biāo)識(shí)。

1.3 防偽二維碼的圖像識(shí)別與讀取

（1）使用終端設(shè)備（手機(jī)或平板電腦等電子設(shè)備）的攝像機(jī)進(jìn)行圖像識(shí)別讀取防偽二維碼內(nèi)容，該過(guò)程中讀取出的內(nèi)容為加密過(guò)的字符串，即上文 “密文”，該字符串無(wú)法理解也不規(guī)則。

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

（3）獲取標(biāo)識(shí)包含的建筑物信息后，改信息為編碼信息，下文中簡(jiǎn)稱(chēng)“編碼”。編碼可以在終端設(shè)備上進(jìn)行處理，也可以被送至后臺(tái)設(shè)備（建設(shè)工程管控中心的電腦，服務(wù)器等）進(jìn)行下一步處理，例如可以根據(jù)編碼為憑據(jù)從系統(tǒng)中查詢?cè)摼幋a對(duì)應(yīng)的建筑物詳細(xì)信息，并可以進(jìn)行添加、修改、刪除相關(guān)信息等操作。

1.4 防偽二維碼標(biāo)識(shí)的敷設(shè)方法

（1）選定敷設(shè)地點(diǎn)即建筑物。設(shè)計(jì)人員依據(jù)建設(shè)工程領(lǐng)域?qū)嶋H設(shè)計(jì)要求，選定需納入建設(shè)工程領(lǐng)域信息化管理的建筑物即敷設(shè)地點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)資料整理建筑物的相關(guān)信息，并將建筑物信息寫(xiě)入防偽二維碼。

（2）在建筑物內(nèi)或附近，選擇防偽二維碼標(biāo)識(shí)的具體敷設(shè)位置，具體敷設(shè)位置可以是建筑物的戶外地面或墻面。在敷設(shè)位置預(yù)留敷設(shè)防偽二維碼標(biāo)識(shí)的敷設(shè)空間。

（3）將防偽二維碼標(biāo)識(shí)放置于敷設(shè)空間內(nèi)，二維碼標(biāo)識(shí)的上構(gòu)件的上表面（警示面）外露于敷設(shè)空間。警示面可根據(jù)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(biāo)識(shí)固定于敷設(shè)空間內(nèi)。

在第三步之后，操作人員與施工人員可以通過(guò)具備密鑰的終端設(shè)備讀取防偽二維碼標(biāo)識(shí)內(nèi)信息，核對(duì)信息準(zhǔn)確，檢測(cè)防偽二維碼標(biāo)識(shí)的可靠性。

2.工程實(shí)例

此防偽二維碼標(biāo)識(shí)在獲得實(shí)用新型專(zhuān)利權(quán)后就在蘭溪市錢(qián)塘江堤防加固工程上得到應(yīng)用。蘭溪市錢(qián)塘江堤防加固工程位于蘭溪市境內(nèi)，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(qū)域共涉及8個(gè)防洪圍片，需加固堤線全長(zhǎng)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(shè)計(jì)階段，工程將利用本文介紹的防偽二維碼標(biāo)識(shí)，通過(guò)對(duì)河道堤防主要水工建筑物資源信息進(jìn)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(guān)數(shù)據(jù)（即河道堤防的各類(lèi)信息）進(jìn)行現(xiàn)在的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要水工建筑物的標(biāo)簽定位以及聯(lián)網(wǎng)，本工程共設(shè)置66套防偽二維碼標(biāo)識(shí)見(jiàn)圖2。與移動(dòng)巡檢辦公系統(tǒng)的結(jié)合，用于河道堤防的日常維護(hù)和使用。與傳統(tǒng)電子標(biāo)識(shí)相比，既節(jié)約了建設(shè)成本，提高了識(shí)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(jié)論

本文介紹的防偽二維碼標(biāo)識(shí)及其敷設(shè)方法，既保留了傳統(tǒng)的建筑物標(biāo)志功能（由文字和圖案實(shí)現(xiàn)），也具有地面電子標(biāo)識(shí)的數(shù)字化功能（由二維碼實(shí)現(xiàn)），能夠應(yīng)用于建設(shè)工程領(lǐng)域中各類(lèi)建筑物標(biāo)識(shí)的數(shù)字化管理。具有科學(xué)、使用壽命長(zhǎng)、高辨識(shí)度、美觀、經(jīng)濟(jì)、操作方便、安裝靈活的優(yōu)點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)的建筑物標(biāo)識(shí)無(wú)法滿足信息化管理的缺陷，以及現(xiàn)有地面電子標(biāo)識(shí)的缺點(diǎn)和不足，進(jìn)而為建設(shè)工程的智能巡檢、在線監(jiān)控等信息化管理提供了良好條件。

參考文獻(xiàn)

[1]陳丹暉，劉紅.條碼技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]任健，戴昱，田玉柱，等.防偽二維碼標(biāo)識(shí)[P].中國(guó)： ZL201521117001.0，2016-8-10.

[3]DAEMEN J，RIJMEN V.高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）算法——Rjindael的設(shè)計(jì)[M].谷大武，徐勝波譯.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[4]浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，蘭溪市錢(qián)塘江堤防加固工程（二期）初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2016.