基于RFID及二维码技术的航空维修工具管理系统设计与实现

郑有根 王云平 鲁涛

摘要：随着航空业的快速发展，维修工具的管理成为确保飞行安全和提高运营效率的关键。在此背景下，本文设计并实现了基于RFID及二维码技术的航空维修工具管理系统。经测试得出，本设计通过构建完善的架构体系，实现了工具入库与分发、追踪与定位、数据分析与优化以及系统安全与稳定性保障等核心功能，有效降低了工具的管控风险，提升了保障能力、运营效率和生产效率，进而实现了该系统朝着信息化和智能化的方向发展。

关键词：RFID；二维码技术；航空维修；工具管理系统

引言

随着航空业的飞速发展，航空器的安全性、运行效率以及维修质量受到了社会各界的普遍关注。然而传统的工具管理方法，如人工记录、纸质标签等，不仅效率低下，而且容易出错，难以满足现代航空维修的高标准，并表现出因维修工具及备件品种繁杂、规格不一，难以精准管理且管理烦琐；借还流程冗长、办理效率低下；工具使用无法实施动态监管，工具管理、工具丢失等责任划分不清等问题。因此，积极引入先进技术，对工具的采购、存储、标识、记录、使用与归还，以及定期检查、维护等环节进行全流程跟踪，防止工具遗失、误放、被滥用或恶意破坏，提高维修工作效率和质量，以保证空防安全，是推动航空业高质量发展的必然趋势。

其中，无线射频识别（RFID）技术和二维码技术因其广泛的应用场景受到行业关注。RFID技术作为一种非接触自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。而二维码技术是一种依据特定的几何图形，在二维方向上按一定规律分布图形，由此记录数据符号信息的技术。两者相互融合，可借助RFID技术自动识别目标对象，并获取相关数据信息，再借助二维码技术做好高密度的编码，由此提高航空维修工具管理系统的管理效率、数据准确性、安全性[1]。

基于以上背景，本文以甘肃省民航机场集团飞机维修公司部署后台管理软件及相应硬件为例，基于RFID技术及二维码技术对其航空维修工具管理系统展开设计，旨在提升其信息化办公水平，实现工具的实时追踪、保养提醒、库存管理、使用记录等功能，为该机场的维修决策提供关键数据支持。

1. 航空维修工具管理系统建设原则

1.1 先进性和成熟性

随着航空维修业务与互联网技术的深度融合，政策规定和服务需求呈现出更加多元化、个性化的特点。系统建设必须紧跟时代步伐，充分利用云计算、大数据、物联网等先进技术，确保系统的先进性。同时，在追求技术先进性的同时，也要注重技术的成熟性和稳定性，避免盲目追求新技术，而忽视实际应用效果。通过引入成熟的技术手段和标准化产品，确保系统能够稳定、高效地运行，满足航空维修工具管理的实际需求。

此外，系统建设还需要充分考虑与互联网平台的对接和整合，实现与外部系统的无缝连接和数据共享。通过构建开放、可扩展的系统架构，支持多种应用接入和灵活的业务调整，以适应未来业务发展的变化和需求。

1.2 标准性与开放性

在总体框架的设计上，各部分应严格遵循国家标准、行业标准以及相关的技术规范和要求。这不仅可以确保系统的合规性和互操作性，还有助于提升系统的整体质量和性能。同时，为了更好地适应互联网环境下的应用需求，系统应具备良好的开放性[2]。这意味着系统能够支持多种技术平台的接入，实现与不同厂商、不同系统的数据交换和共享。这种开放性的设计思路有助于打破信息孤岛，提升数据的利用价值和系统的整体效能。

1.3 系统的可扩展性

随着航空维修业务的不断发展和互联网技术的持续创新，系统必须具备良好的可扩展性。这要求系统在设计之初就充分考虑到未来业务增长和技术升级的可能性，采用模块化、组件化的设计思路，方便后续的功能扩展和性能提升。同时，系统还应支持多种应用接入方式，如API接口、Web服务等，以满足不同应用场景下的需求[3]。这种可扩展性的设计思路有助于保护用户的投资，延长系统的使用寿命。

1.4 应用的可适应性

在互聯网时代，用户需求的变化速度越来越快，这就要求系统具有很强的可适应性。具体来说，系统应能够根据不同的用户需求和业务场景进行灵活配置和调整，如支持自定义的工作流程、数据报表等。同时，在面对复杂多变的应用环境时，系统还应具备故障分析与恢复能力以及容错能力，确保在任何情况下都能提供稳定可靠的服务。为实现这一目标，需要在安全体系建设、复杂环节解决方案以及系统切换等方面进行全面考虑和周密设计。

1.5 安全及易管理性

在互联网环境下，系统的安全性尤为重要。因此，在系统设计时，必须将安全性放在首位，采取多种措施确保信息资源的保密性、完整性和可用性，包括严格的访问控制、操作权限设置以及健全的备份和恢复策略等。同时，为了方便用户对系统进行实时控制和管理，还需要提供直观、易用的管理界面和工具，降低系统的维护难度和成本。此外，系统还应支持远程管理和监控功能，方便管理人员随时了解系统的运行状态，并进行必要的调整和优化。

2. 航空维修工具管理系统架构设计

2.1 总体架构

本系统基于云平台部署，采用统一的安全保障体系、运维管理体系、管理制度与标准规范体系。如图1所示，本设计主要分为以下几层：（1）界面层，包括台式机、一体机、笔记本、移动设备、其他智能终端等；（2）应用层，包括资产管理平台、机务维修工具管理平台、基础运维管理系统、移动APP、系统对接，（3）支撑层：包括应用开发框架、支撑工具组件、应用集成框架、基础插件支撑、安全服务支撑框架等；（4）数据层，包括结构化数据和非结构化数据，结构化数据有基础信息数据、流程数据、业务数据、系统数据等，非结构化数据有文件、图片、系统数据等；（5）基础设施层，包括服务器、存储设备、备份设备、网络设备等；（6）安全保障体系，包括安全防护、安全基础设施、信任服务体系、安全管理体系。

2.2 业务架构

通过RFID打印机打印标签绑定工具设备，给设备设定唯一身份标识，可以通过RFID手持机、RFID智能柜读取RFID标签信息，实现设备借用归还、工具房盘点等核心业务功能。通过RFID的标签，可以实现工具借出归还、库房管理、资产定位、贵重资产标记、车辆定位、资产预警等功能。同时，本设计的工具场景主要由工具上架、利用手持设备扫标签借还工具、利用智能柜借用工具、工具库房人工盘点组成。具体流程如下：

第一，工具上架。在工具入库前，需要库管员验收。其中，验收不合格不签收入库，验收合格工具入库，上传相应合格证、质量证明文件和图片等附件证明材料。库管员将入库工具上架到指定货架位置，并对相应工具进行贴标签绑定信息。

第二，工具扫标签借用。借用人可以通过APP预约工具，预约之后现场核对身份信息，确认是本人后，库管员打印工具清单和工具包一起给借用人当面核实，如工具和清单一致借用流程结束；如不一致库管员更换工具重新打印清单，结束流程。

第三，智能柜借工具。借用人可以通过APP预约工具在手机上查看智能柜里面有哪些工具，选择预约，如果想要的工具在智能柜中不存在，可以给管理员发送需求信息，管理员选择空位上架相应工具并发送信息给借用人，借用人收到信息后在预约时间内到指定智能柜门，打印工具清单，核实工具，结束流程。如在预约时间内没有取走工具，系统自动取消预约信息，预约人可以选择重新预约或者不预约。如借用人不通过APP预约可以现场到工具柜上借用，绑定身份信息后，在智能柜中选择需要的工具，打印工具清单，结束流程。

第四，工具归还流程。工具归还，本项目考虑工具当面检查、归还，因考虑到工具的破损遗失等情况，归还时需要库管员对工具进行使用状态核实，必须是借用人本人归还，现场核实身份、借用清单和归还工具是否一致。如不一致现场处理，如一致检查工具是否正常，如工具正常確认归还，如耗材工具需要报废，如损坏需要报修，如航材工具报废、维修需要管理确认后线下处理。

第五，工具库房人工盘点。人工盘点是库管员通过手持设备在RFID标签的感应距离内扫描一圈RFID工具，扫描信息传输到后台系统，库管员可以在系统里面查看盘点记录信息。考虑到成本问题，本项目选择人工盘点方式。

2.3 技术架构

考虑到资产管理后期，可以管理有形资产和无形资产，因此，本文设计针对资产进行多维度的扩散展开分析，并结合公司财务部门和采购部门的支出、预算情况提供支持，对无形资产进行统计维护报废提醒。针对资产管理的顶层规划设计如图2所示，主要有库房管理、资产管理、设备管理、工具二维码管理。

按照以上设计思路，本文工具二维码平台设计的目标在于解决机务维修工具管理工作、机场备件管理调度、物品进出库管理的人工填写、登记造册的传统人工管理手段，从效率低下到运用现代信息化技术，进一步提高物资的使用效益。

3. 航空维修工具管理系统应用实现

3.1 工具入库与分发

经实际应用测试发现，该系统支持通过扫描工具上的RFID标签或条形码，自动将工具信息录入数据库，并分配唯一的标识符。并且，库管员还可以通过系统界面查看工具的详细信息，包括库房管理、资产管理、设备管理等细节，并借助二维码进行相应的工具预约、借还及故障检测等操作。例如，在借还流程中，当维修人员通过工具二维码进行借用工具时，系统就可以根据其权限和工具的可用性进行智能分发，并记录分发信息，以供后续追踪。

3.2 工具追踪与定位

经测试发现，本文设计利用物联网技术，在基于RFID智能设备后，可以让系统实现实时监控工具的位置和使用状态。例如，通过在机场内部署传感器网络，系统可以精确追踪工具的移动轨迹，确保工具在机场内的安全使用。而当工具超出预设的安全区域时，系统则会触发警报并通知相关人员。

3.3 数据分析与优化

经实际应用操作后，发现本文设计系统具备收集并分析工具的使用功能，能对包括使用频率、时长、故障率等数据进行客观评价，在Spring Boot、Spring Cloud、Java8、VUE、RFID等技术支持下，极大地提升了评估工具的性能和可靠性，并为操作人员提供优化建议，如调整库存水平、更换更高效的工具等，以降低维修成本，提高工作效率。

3.4 系统安全与稳定性保障

在二维码技术支持下，系统数据层在数据库集群、文件存储、数据缓存等方面都显现出较为先进的安全技术，如数据加密、身份验证、访问控制等，确保数据的安全性和隐私保护。并且通过部署冗余服务器和备份设备，经测试发现，本文设计系统还可以实现高可用性和灾难恢复能力，确保在意外情况下仍能保持正常运行。同时，本文设计在后续还可以确保系统能定期进行安全漏洞扫描和性能测试，及时发现和修复潜在的安全风险。

结语

综上所述，本文设计通过信息化和智能化的管理手段，借助RFID及二维码技术对工具管理流程进行了优化，明显降低工具的管控风险，保障了空防安全，提升了运营能力和生产效率，为集团公司的发展壮大奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]汤文顺，王祖良.基于RFID的动车运用所工具安全管理系统设计[J].物联网技术，2023，13（8）：115-118.

[2]张天壮，刘铭，程慈航.基于RFID的分布式工具监管系统设计与实现[J].物联网技术，2022，12（11）：4-8.

[3]刘珈妤.基于RFID技术的档案管理系统的设计和实现[J].信息记录材料，2023，24（6）：160-162.

作者简介：郑有根，大专，高级工程师，研究方向：民航信息化建设；王云平，本科，工程师，研究方向：民航信息化建设；鲁涛，本科，高级工程师，研究方向：民航信息化建设。