甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

夏群山，王 鑫

（1.神華甘泉鐵路有限責(zé)任公司，包頭 015399；2.中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司，武漢 430034；3.橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430034)

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

夏群山1，王 鑫2，3

（1.神華甘泉鐵路有限責(zé)任公司，包頭 015399；2.中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司，武漢 430034；3.橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430034)

闡述基于Android設(shè)備的巡檢終端軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。該軟件實(shí)現(xiàn)了鐵路橋梁隧道的周期檢查、春/秋檢、質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定、計(jì)劃等業(yè)務(wù)邏輯，具有病害的多媒體采集，設(shè)備評(píng)價(jià)，病害位置標(biāo)記，設(shè)備臺(tái)賬查詢，附近設(shè)備標(biāo)識(shí)定位，人員GPS/GSM跟蹤定位等功能，提升了巡檢檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的信息化、智能化程度，為質(zhì)量檢測(cè)信息的統(tǒng)一性、完整性提供了保障。

鐵路；橋梁；隧道；巡檢終端；Android

甘泉鐵路是神華能源股份有限責(zé)任公司控股的國(guó)際能源大通道。神華集團(tuán)為了對(duì)甘泉鐵路沿線的橋梁、隧道的質(zhì)量進(jìn)行信息化管控，決定建立橋梁隧道質(zhì)量信息管理系統(tǒng)。橋隧巡檢終端軟件，作為質(zhì)量信息管理系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)采集軟件，是本文介紹的重點(diǎn)。

在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代，有效地利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，能夠?yàn)檠矙z工作提供有力的技術(shù)支撐與信息化保障，鐵路橋隧巡檢終端軟件應(yīng)運(yùn)而生。依據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，巡檢終端軟件在設(shè)計(jì)層面，考慮了對(duì)巡檢內(nèi)容的規(guī)范化，作業(yè)流程的標(biāo)準(zhǔn)化；在業(yè)務(wù)層面，實(shí)現(xiàn)了鐵路橋隧的周期檢查、春/秋檢、質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定、計(jì)劃等業(yè)務(wù)邏輯；在功能層面，利用智能手機(jī)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打造科技含量高、易于使用的巡檢軟件。

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件能夠?qū)﹁F路沿線上的橋梁、隧道進(jìn)行標(biāo)識(shí)定位，引導(dǎo)巡檢人員找到附近設(shè)備。巡檢人員通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化選擇、拍照和錄音對(duì)巡檢信息進(jìn)行采集，并能夠離線保存后上傳至云計(jì)算中心服務(wù)器。能夠?qū)ρ矙z人員進(jìn)行GPS/GSM定位，記錄巡檢人員路徑軌跡。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

該軟件系統(tǒng)采用客戶端、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)3層架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

1.1 客戶端

客戶端是指巡檢終端軟件，開發(fā)工具為Eclipse、Andorid sdk，使用Java語(yǔ)言開發(fā)。通過(guò)不同的權(quán)限劃分，有工區(qū)用戶、工區(qū)工長(zhǎng)、技術(shù)部和領(lǐng)導(dǎo)4個(gè)角色權(quán)限，客戶端通過(guò)http請(qǐng)求與應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行交互。

1.2 應(yīng)用服務(wù)器

應(yīng)用服務(wù)器使用Tomcat。通過(guò)Java servlet與Android客戶端進(jìn)行交互。數(shù)據(jù)交互格式使用輕量級(jí)的JSON作為數(shù)據(jù)格式。應(yīng)用服務(wù)器提供了巡檢病害質(zhì)量數(shù)據(jù)的上傳和下載、地圖跟蹤定位服務(wù)、線路設(shè)備臺(tái)賬以及附近設(shè)備引導(dǎo)服務(wù)。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)包括鐵路設(shè)備數(shù)據(jù)、質(zhì)量病害數(shù)據(jù)以及巡檢項(xiàng)目等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)JDBC與SqlServer數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)圍繞橋梁、隧道的質(zhì)量巡檢工作，依據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)、字段內(nèi)容。

2.1 橋梁、隧道設(shè)備

通過(guò)橋梁、隧道設(shè)備表，如表1所示，將甘泉鐵路的設(shè)備數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)線路、中心里程換算出經(jīng)緯度坐標(biāo)。這樣通過(guò)手機(jī)能夠查詢到橋梁、隧道設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)，也能夠通過(guò)手機(jī)GPS/GSM信息，獲取附近的設(shè)備數(shù)據(jù)。

表1 橋梁、隧道設(shè)備表

2.2 病害質(zhì)量問(wèn)題

病害質(zhì)量問(wèn)題表，如表2所示，能夠記錄周期檢查、春/秋檢所記錄的病害，在Android端能夠?qū)⒉『?、照片、錄音和坐?biāo)等信息記錄在本地，然后上傳至應(yīng)用服務(wù)器。

表2 病害質(zhì)量問(wèn)題表

3 系統(tǒng)功能與實(shí)現(xiàn)

3.1 功能介紹

3.1.1 總體介紹

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件功能如圖2所示，主要包括出勤、檢查、計(jì)劃、驗(yàn)收、臺(tái)賬、消息、地圖、學(xué)習(xí)和設(shè)置9個(gè)模塊。其中，檢查又分為周期檢查、春/秋檢、記錄上傳。驗(yàn)收分為保養(yǎng)評(píng)定、維修驗(yàn)收、大修驗(yàn)收。

圖2 軟件功能圖

3.1.2 功能演示

通過(guò)登錄界面，輸入用戶名、密碼聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證進(jìn)入系統(tǒng)主界面。如圖3 、圖4所示。

圖3 登錄界面

圖4 主界面圖

出勤功能主要用來(lái)獲取巡檢任務(wù)，以及需要檢查的設(shè)備列表，開始出勤后會(huì)使用GPS/GSM定位人員坐標(biāo)，并上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)人員跟蹤定位。

周期檢查、春/秋檢通過(guò)臺(tái)賬或搜索附近設(shè)備的方式，找到需要檢查的橋梁、隧道設(shè)備，依據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，生成巡檢表格，提供相應(yīng)病害供巡檢人員選擇，并對(duì)病害進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和錄入，如圖5、圖6所示。

臺(tái)賬管理通過(guò)里程、設(shè)備號(hào)、設(shè)備名搜索設(shè)備，也可以通過(guò)定位搜索當(dāng)前位置附近設(shè)備，如圖7所示。保養(yǎng)質(zhì)量評(píng)定、維修驗(yàn)收、大修驗(yàn)收依據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估打分、以及提供逐級(jí)上報(bào)的消息機(jī)制，如圖8所示。

圖5 病害采集界面

圖6 病害錄入界面

圖7 附近設(shè)備搜索

圖8 保養(yǎng)評(píng)定界面

通過(guò)地圖能夠查看自己當(dāng)前位置，也能夠查看附近設(shè)備，以及病害的位置。通過(guò)設(shè)置能夠進(jìn)行版本更新、離線地圖下載、修改用戶密碼功。

3.2 周期檢查

周期檢查是工作人員日常記錄橋隧病害的一種檢查方式，它的使用頻率較高，所以對(duì)程序的易用性與穩(wěn)定性有較高要求。

其工作與實(shí)現(xiàn)流程如圖9所示。

3.2.1 選擇設(shè)備

周期檢查的第1步，確定需要檢查的設(shè)備。設(shè)備信息包含：設(shè)備名、設(shè)備號(hào)、線名、行別、中心里程、所在區(qū)間、設(shè)備順號(hào)、經(jīng)度、緯度、設(shè)備類型、全長(zhǎng)、維修長(zhǎng)和換算米?？梢酝ㄟ^(guò)3種方式來(lái)選擇設(shè)備：任務(wù)單中的設(shè)備；臺(tái)賬設(shè)備；附近的設(shè)備。

選擇任務(wù)單中的設(shè)備，首先要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取當(dāng)日的作業(yè)任務(wù)單，任務(wù)單信息包括：作業(yè)地點(diǎn)、作業(yè)項(xiàng)目、計(jì)劃工時(shí)、作業(yè)人員、開始里程、結(jié)束里程、安全預(yù)想、駐站聯(lián)絡(luò)員、工地防護(hù)員、中間聯(lián)絡(luò)員以及要檢查的設(shè)備。通過(guò)任務(wù)單設(shè)備列表，選擇要檢查的設(shè)備。獲取任務(wù)信息是通過(guò)發(fā)送登錄本機(jī)的用戶名、所在工區(qū)到服務(wù)器，查詢當(dāng)前日期是否制定了檢查計(jì)劃與作業(yè)任務(wù)，然后返回給手機(jī)端顯示。

圖9 周期檢查流程圖

選擇臺(tái)賬設(shè)備，是將甘泉鐵路上的設(shè)備，按照橋梁、隧道、涵渠歸類，通過(guò)設(shè)備號(hào)、設(shè)備名稱、起始終止里程進(jìn)行篩選，能夠方便地查看線路上所有的設(shè)備，進(jìn)而選擇需要檢查的設(shè)備。設(shè)備示例“甘泉鐵路-單-94.984-64-趙村中橋-43.85-2012-32m-預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T形”。實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要是通過(guò)讀取本地存儲(chǔ)的Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)，在公共類中SqlData，通過(guò)SQLiteDatabase來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)，在使用公共類時(shí)，使用了單例模式，通過(guò)getInstace（Context context）獲取類的對(duì)象，使用關(guān)鍵字synchronized，來(lái)確保每次讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的線程只有一個(gè)。

選擇附近設(shè)備，是通過(guò)手機(jī)的當(dāng)前坐標(biāo)位置與數(shù)據(jù)庫(kù)位置的坐標(biāo)比對(duì)，將設(shè)備列表按照當(dāng)前位置距離由近到遠(yuǎn)排序。手機(jī)端通過(guò)注冊(cè)Service的方法，在服務(wù)中啟動(dòng)定位線程調(diào)用GPS/GSM進(jìn)行定位，獲取用戶位置。在獲取設(shè)備列表時(shí)，通過(guò)http請(qǐng)求將當(dāng)前位置發(fā)送到SqlServer數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)橋隧設(shè)備的經(jīng)緯度與手機(jī)的經(jīng)緯度，計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離，然據(jù)此進(jìn)行排序。用戶在手機(jī)端能夠看到設(shè)備距當(dāng)前位置的米數(shù)，從而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇需要檢查的設(shè)備。

3.2.2 選擇巡檢項(xiàng)目

周期檢查的第2步，在選定設(shè)備后，根據(jù)設(shè)備的類型，查找橋梁、隧道、涵洞對(duì)應(yīng)的巡檢項(xiàng)目，巡檢項(xiàng)目在數(shù)據(jù)庫(kù)中以二級(jí)表的方式進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在手機(jī)中通過(guò)ListView與Button動(dòng)態(tài)生成表格界面，同時(shí)檢索本地存儲(chǔ)的病害表，查詢?cè)撛O(shè)備的某一巡檢項(xiàng)是否存在病害，如果有就動(dòng)態(tài)標(biāo)紅、顯示病害數(shù)量。用戶能夠點(diǎn)擊病害項(xiàng)進(jìn)行選擇。

3.2.3 記錄病害

周期檢查的第3步，選擇巡檢項(xiàng)目之后，進(jìn)入病害錄入界面。根據(jù)巡檢項(xiàng)檢索出對(duì)應(yīng)的病害項(xiàng)，供用戶選擇。通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)MediaStore中ACTION_IMAGE_CAPTURE進(jìn)行拍照。通過(guò)調(diào)用MediaRecorder，以按住說(shuō)話的方式進(jìn)行語(yǔ)音的捕捉。用戶也可在EditText中，填寫病害的描述意見，通過(guò)點(diǎn)擊保存按鈕，保存在本地Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.2.4 上傳病害

當(dāng)檢查完畢，在上傳界面中列出本地保存的病害，病害能夠多選、刪除，經(jīng)確認(rèn)無(wú)誤后，通過(guò)http請(qǐng)求調(diào)用服務(wù)器端的Servlet上傳照片、錄音到服務(wù)器的磁盤中，將數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫(kù)SqlServer服務(wù)器中。至此，完成周期檢查的整個(gè)流程。

4 結(jié)束語(yǔ)

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了甘泉鐵路橋梁隧道質(zhì)量巡檢工作的信息化、互聯(lián)網(wǎng)化，為現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供了“互聯(lián)網(wǎng)+”式巡檢工具，具有廣泛的應(yīng)用范圍及應(yīng)用前景。

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵運(yùn)[2010]38號(hào) 鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則[S].北京：中華人民共和國(guó)鐵道部，2009，12.

[2]王衛(wèi)東，劉 超，劉武成.基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的鐵路監(jiān)理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2015，12（4）.

[3]譚 川,宋 剛，孟利波.基于云平臺(tái)的大型橋梁管養(yǎng)系統(tǒng)研究[J].公路交通技術(shù),2014（4）.

[4]劉睿徹，嚴(yán)梅月，敬宇澄，等.鐵路巡檢智能移動(dòng)終端設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2014，23（11）.

[5]聶功武，孫利民.橋梁養(yǎng)護(hù)巡檢與健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息的融合[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（S1）.

[6]閆新盛.大準(zhǔn)鐵路綜合巡檢管理系統(tǒng)的實(shí)施方案[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011（24）.

責(zé)任編輯 陳 蓉

Bridge and tunnel inspection terminal software for Ganquan Railway

XIA Qunshan1,WANG Xin2,3
( 1.Shenhua Ganquan Railway,Co.Ltd.Baotou 015399,China;2.China Railway Bridge Science Research Institute,Co.Ltd.,Wuhan 430034,China;3.State Key Laboratory of Bridge Structure Health and Safety,Wuhan 430034,China)

This paper described the design and implementation of the inspection terminal software based on Android device.The software implemented the business logic periodic inspection,spring / autumn inspection,quality acceptance and evaluation,planning for the railway bridge and tunnel.The software had the functions of multimedia collection of diseases,equipment evaluation,disease location marker,equipment account query,identifying and positioning for nearby equipment,GPS/GSM personnel tracking and positioning,and so on.It was also improved the information and intelligence level of the feld inspection work,and provided the guarantee for the unity and integrity of the quality inspection information.

railway;bridge;tunnel;inspection terminal;Android

U245.7+U257∶TP39

A

1005-8451（2016）07-0035-04

2015-12-10

甘泉鐵路科技創(chuàng)新項(xiàng)目編號(hào)（SHGF-12-49）。

夏群山，助理工程師；王 鑫，工程師。