一种防伪二维码标识在建设工程中的应用

摘 要：本文针对目前建设工程领域中传统的建筑物户外标识无法满足信息化管理的要求，以及近几年开始使用的芯片式电子标识的诸多缺点，本文通过具体工程应用，创新地提出了一种防伪二维码标识，在今后的建设工程中有推广价值。

关键词：建设工程领域；电子标识；防伪二维码

中国分类号：TP391 文献标识码：A

0.引言

新一代的物联网、移动互联网、决策分析优化、无线宽带等信息技术与概念正以与时俱进的速度落地并得到实施，依托这些新技术，实现建设工程领域中建设工程的信息化管理，将是必然发展趋势。

随着建设工程现代化的快速发展，建筑物的数量及类型复杂程度有相当的提高，建设工程信息化建设越来越需要对各类建筑物进行标识，并利用标识对各类建筑物进行相应的科学管理。

然而，传统的建筑物户外标识仅限于采用石材标牌、不锈钢标牌、铝牌、塑料标牌等直观地标示出建筑物的位置，或者在标识上辅以文字和图案（或logo）给出名称、类别等少量信息，无法满足信息化管理的技术要求。

最早使用的具有电子标识功能的户外地面标识，是埋设于地下的，由于受到地理条件、埋设深度等因素的限制，即使是使用了先进的仪器，也无法准确读取所需数据；或者因为道路改造、建筑施工等人为因素的破坏，使地下的电子标签无法定位，达不到理想的标识效果；并且由于自然環境因素的影响，还会出现腐蚀、老化和脱落等现象。以上种种原因导致户外地面标识效果差、读取不便、使用寿命短、不易维护，不能及时确定缺牌位置和及时修补等技术问题，无法满足信息化管理的技术要求。

近几年开始使用的具有电子标识功能的户外地面标识，是采用电子芯片（芯片选用抗压、耐磨、耐腐蚀的复合材料封装），并埋设于地面。这种户外地面标识，虽然解决了上述技术问题，也能满足建筑物信息化管理的要求，但仍存在：敷设方法单一、信息读取不够方便（必须使用特定的读写器）、使用寿命不够长、不够经济的技术问题。

1.技术方案

为解决现有建筑物户外标识无法满足信息化管理要求的技术问题，以及解决现有技术的户外地面电子标识的敷设方法单一、信息读取不够方便（必须使用特定的读写器）、使用寿命不够长、不够经济的技术问题。本文介绍了一种适用于建设工程领域中建筑物户外的防伪二维码标识及其敷设方法。该成果已于2016年8月10申请为国家实用新型专利（专利号：ZL201521117001.0）。

1.1 防伪二维码标识的结构组成

防伪二维码标识包括：上构件、下构件以及作为建筑物信息存取载体的防伪二维码，如图1所示。

上构件和下构件均采用人造水晶材质。人造水晶即高铅玻璃，即在普通玻璃（成分是二氧化硅）中加入24%的氧化铅，得到亮度和透明度与天然水晶类似的人造水晶。人造水晶具有高度的透明性、良好的化学稳定性、耐候性（室外常温下不会变形、不会老化）、较高的力学性能（硬度远高于普通玻璃，即使是一、两个成年人的重量，也不能对它造成损害，且一般硬物很难在它表面留下划痕）、防潮、防水、使用寿命长（长期使用也不会变污）。总之，人造水晶的高度透明性有利于二维码的扫描效果，各方面的良好性能均满足室外常温下的长期使用。

防伪二维码是建筑物信息存取的载体，建筑物信息能够通过具备密钥的终端设备（手机或平板电脑等电子设备）的摄像机进行图像识别和读取使用；防伪二维码雕刻在下构件的上表面，制作时先将下构件的上表面做喷砂处理，再使用水晶雕刻机雕刻出二维码图案，然后使用优良的颜料墨水（可根据要求提供不同特性，如具有防水防潮、附着力佳、渐变色/层次明显、效果佳等）对雕刻好的二维码图案进行着色，最后上面覆盖相同形状的上构件，以确保防伪二维码永久保持颜色效果而不褪色。

上构件和下构件之间沿四周一圈利用亚克力UV无影胶水层黏合固定。亚克力UV无影胶水是一种高性能无溶剂的树脂黏合剂，适用于黏合人造水晶和其他玻璃材料，可根据客户的要求提供不同特性，如防潮、防水、耐高温、耐热循环等。

1.2 防伪二维码的生成步骤

（1）编辑标识应包含的文本内容，标识应包含的建筑物信息并不一定是直观信息，可以是信息通过一定规则编码后的编码信息，例如一个建设工程设施的15个建筑物分别编码为01-15。这是建筑物信息明文，在下文中简称“明文”。

（2）使用AES（Advanced Encryption Standard）对称加密算法对明文进行加密。加密过程中需要一条密钥，该密钥是特定长度的字符串（例如256位长度字符串）。加密后，明文的内容转换为无规则、不可理解的字符串，该字符串在下文中简称“密文”。

（3）使用现有的二维码生成工具将密文输出成为防伪二维码，进而做成防伪二维码标识。

1.3 防伪二维码的图像识别与读取

（1）使用终端设备（手机或平板电脑等电子设备）的摄像机进行图像识别读取防伪二维码内容，该过程中读取出的内容为加密过的字符串，即上文 “密文”，该字符串无法理解也不规则。

（2）密文使用特定的密钥去解密，以达到解密内容、识别真伪的效果。如果该防伪二维码是伪造的（使用错误的密钥生成）或者终端设备不带有正确的密钥，都不能准确解码出二维码所隐含的明文，从而达到防伪的效果。解密后的内容是可理解的、有含义的建筑物信息，即明文。

（3）获取标识包含的建筑物信息后，改信息为编码信息，下文中简称“编码”。编码可以在终端设备上进行处理，也可以被送至后台设备（建设工程管控中心的电脑，服务器等）进行下一步处理，例如可以根据编码为凭据从系统中查询该编码对应的建筑物详细信息，并可以进行添加、修改、删除相关信息等操作。

1.4 防伪二维码标识的敷设方法

（1）选定敷设地点即建筑物。设计人员依据建设工程领域实际设计要求，选定需纳入建设工程领域信息化管理的建筑物即敷设地点，根据设计资料整理建筑物的相关信息，并将建筑物信息写入防伪二维码。

（2）在建筑物内或附近，选择防伪二维码标识的具体敷设位置，具体敷设位置可以是建筑物的户外地面或墙面。在敷设位置预留敷设防伪二维码标识的敷设空间。

（3）将防伪二维码标识放置于敷设空间内，二维码标识的上构件的上表面（警示面）外露于敷设空间。警示面可根据客户的要求略低于、略高于、齐平于与地面或墙面。然后，利用混凝土将防伪二维码标识固定于敷设空间内。

在第三步之后，操作人员与施工人员可以通过具备密钥的终端设备读取防伪二维码标识内信息，核对信息准确，检测防伪二维码标识的可靠性。

2.工程实例

此防偽二维码标识在获得实用新型专利权后就在兰溪市钱塘江堤防加固工程上得到应用。兰溪市钱塘江堤防加固工程位于兰溪市境内，主要为“三江”干堤及部分“五溪”支流堤，干堤堤线主要分布于兰江、衢江、金华江。本工程区域共涉及8个防洪围片，需加固堤线全长约47.26km。另外配套新建排涝站9座，配套新建排涝闸10座，涉及桥梁23座。

目前工程为初步设计阶段，工程将利用本文介绍的防伪二维码标识，通过对河道堤防主要水工建筑物资源信息进行编码，将河道堤防主要水工建筑物（如：泵站、水闸、堤防、滚水堰、桥梁等）的基本特征相关数据（即河道堤防的各类信息）进行现在的存储，实现对主要水工建筑物的标签定位以及联网，本工程共设置66套防伪二维码标识见图2。与移动巡检办公系统的结合，用于河道堤防的日常维护和使用。与传统电子标识相比，既节约了建设成本，提高了识别的效率，而且增加了可靠性，提高了水利工程的信息化程度。

结论

本文介绍的防伪二维码标识及其敷设方法，既保留了传统的建筑物标志功能（由文字和图案实现），也具有地面电子标识的数字化功能（由二维码实现），能够应用于建设工程领域中各类建筑物标识的数字化管理。具有科学、使用寿命长、高辨识度、美观、经济、操作方便、安装灵活的优点，避免了传统的建筑物标识无法满足信息化管理的缺陷，以及现有地面电子标识的缺点和不足，进而为建设工程的智能巡检、在线监控等信息化管理提供了良好条件。

参考文献

[1]陈丹晖，刘红.条码技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]任健，戴昱，田玉柱，等.防伪二维码标识[P].中国： ZL201521117001.0，2016-8-10.

[3]DAEMEN J，RIJMEN V.高级加密标准（AES）算法——Rjindael的设计[M].谷大武，徐胜波译.北京：清华大学出版社，2003.

[4]浙江省水利水电勘测设计院，兰溪市钱塘江堤防加固工程（二期）初步设计报告[R].2016.

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