通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)的研發(fā)與應用

王洪琴 上海鐵路局上海通信段

通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)的研發(fā)與應用

王洪琴 上海鐵路局上海通信段

針對上海通信段管轄范圍大、設備分布廣的特點，為強化現(xiàn)場作業(yè)和施工配合中的安全卡控、信息溝通，促進現(xiàn)場作業(yè)標準化，研發(fā)了通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)以智能移動終端為載體，充分利用計算機信息技術與通信技術，實現(xiàn)作業(yè)人員監(jiān)控、調度、管理的可視化、智能化監(jiān)管平臺。

通信；作業(yè)；監(jiān)控；管理

1 概述

上海通信段管轄范圍橫跨三省一市，營業(yè)里程9 891.5 km，負責3164個通信機房，96 663 km光電纜線路等通信設備的維護與管理，設備分布廣，范圍大，在現(xiàn)場作業(yè)與施工配合中，安全卡控、信息溝通和按標作業(yè)顯得尤為重要。為了規(guī)范段管內施工（維護）作業(yè)安全管理，解決作業(yè)中的實時盯控、作業(yè)統(tǒng)計、作業(yè)質量檢測等缺乏直觀有效的實時信息問題，研發(fā)了通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)以移動智能終端為載體，利用通信技術，計算機技術，實現(xiàn)具有通信段特色的人員動態(tài)監(jiān)控、調度、管理的可視化智能化管理平臺，在實時掌握作業(yè)及施工配合人員的現(xiàn)場狀況，促進作業(yè)人員按標作業(yè)和落實全過程安全盯控等方面發(fā)揮作用，并能為作業(yè)人員提供標準化的圖紙資料和應急預案，為提高現(xiàn)場故障處理和應急處置能力提供有效技術手段。

2 系統(tǒng)結構與技術應用

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構

系統(tǒng)主要由通信2 M或FE傳輸電路，計算機終端、服務器、以太網(wǎng)交換機、網(wǎng)閘、移動智能終端等硬件組成，實現(xiàn)GPS經緯度信息、工器具二維碼、設備信息、監(jiān)控信息等信息采集、處理。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構如圖1。

2.2 系統(tǒng)主要硬件

2.2.1 網(wǎng)閘

為確保系統(tǒng)的安全性，網(wǎng)閘由內、外網(wǎng)處理單元和安全數(shù)據(jù)交換單元組成，安全數(shù)據(jù)交換單元在內外網(wǎng)主機間按照指定的周期進行安全數(shù)據(jù)的擺渡，保證內外網(wǎng)隔離，實現(xiàn)可靠、高效的安全數(shù)據(jù)交換。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構示意圖

2.2.2 服務器

外網(wǎng)服務器使用兩臺戴爾R720E5-2603服務器，服務器互為備用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙備份，確保信息交換不丟失，同時滿足通信不中斷要求。

內網(wǎng)分別設置應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器等。應用服務器功能是實時信息收集，數(shù)據(jù)庫服務器功能是保存基礎數(shù)據(jù)，并配置了冗余磁盤陣列，以提高數(shù)據(jù)存儲的可靠性。

2.2.3 其他硬件設備

內、外網(wǎng)交換機實現(xiàn)各節(jié)點的連接。協(xié)轉框、協(xié)轉實現(xiàn)傳輸2 M電路接口與以太網(wǎng)口轉換，此電路用在普鐵通信車間計算機終端到服務器的連接。高鐵通信車間和段調度的計算機終端采用以太網(wǎng)電路。移動智能終端采用天翼手機，此手機除有普通手機功能外，還具有對講、經緯度數(shù)據(jù)采集、通信作業(yè)軟件運行等功能。

2.3 系統(tǒng)主要技術應用

該系統(tǒng)借助信息化手段，以PC端與后臺服務器為監(jiān)管平臺，智能手機等智能終端為載體，綜合運用GPS技術、GIS技術、3 G技術、QChat對講技術、AnyChat視頻技術等高新技術，通過人員定位管理、數(shù)字對講、施工管理、手機視頻通話、通信設備檢修結果遠程查閱、完成計表情況的統(tǒng)計等功能，實現(xiàn)施工、維修、設備克缺的全過程實時動態(tài)交互式的可視化、智能化管理。

2.3.1 ArcGIS技術

利用ArcGIS桌面軟件把鐵路公里標數(shù)據(jù)（包括編號、經緯度、公里標）制作成矢量地圖，配置圖層，然后利用ArcMap切片生成位圖文件，在服務器端發(fā)布成網(wǎng)頁地圖，在客戶端通過ArcGIS瓦片地圖疊加技術，實現(xiàn)鐵路公里標動態(tài)顯示。

2.3.2 QChat系統(tǒng)

采用QChat系統(tǒng)，使移動智能終端不單具備手機的常用功能，還具備語音對講功能。

2.3.3 FollowMe軟件

采用FollowMe軟件，實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)人員實時定位功能。FollowMe軟件在移動智能終端上運行一常駐內存的服務，每隔30 s檢查設定的定位間隔，若到達了定位時間，則會自動獲取定位數(shù)據(jù)，并把定位數(shù)據(jù)打包向服務平臺發(fā)送。

2.3.4 電子圍欄技術

采用電子圍欄技術，根據(jù)預先輸入的維修計劃，設定維修起止時間和作業(yè)范圍。作業(yè)人員在非作業(yè)時間段停留在作業(yè)區(qū)域，或作業(yè)時間段不在作業(yè)區(qū)域內，系統(tǒng)自動發(fā)送警告短信至相關管理人員，以防止違章作業(yè)發(fā)生。

2.3.5 AnyChat組件

在調度中心客戶端與移動智能終端均安裝AnyChat音視頻組件，其采用H.264標準算法壓縮與解壓縮音視頻數(shù)據(jù)，較低的碼率即可承載較高的音視頻質量。實現(xiàn)調度中心與移動智能終端的音視頻交互，從而實現(xiàn)音視頻實時監(jiān)控功能。2.3.6移動智能終端Excel文件處理

移動終端可自動調用移動智能終端嵌入式軟件，實現(xiàn)移動智能終端自動接收Excel文件、填報、編輯、上傳服務器，以二進制流的格式發(fā)送到服務平臺。

2.3.7 信息采集、存儲、查詢

移動智能終端采集的數(shù)據(jù)信息經無線網(wǎng)絡傳輸?shù)絀nternet，經防火墻檢驗得到有效信息，再通過外網(wǎng)交換機上傳到外網(wǎng)服務器，此信息經過網(wǎng)閘安全檢驗通過后，經內網(wǎng)交換機上傳到內網(wǎng)服務器保存，以便終端用戶查詢、分析。

為存儲系統(tǒng)的經緯度數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、鐵路線數(shù)據(jù)、WORD文件、EXCEL表格數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、工器具二維碼數(shù)據(jù)、施工作業(yè)數(shù)據(jù)庫等諸多復雜數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)采用了智能數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)用穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫處理多變的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)庫有：地理信息數(shù)據(jù)庫、鐵路線路數(shù)據(jù)庫、人員信息數(shù)據(jù)庫、作業(yè)信息數(shù)據(jù)庫等。

3 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)開發(fā)采用模塊化編程，使系統(tǒng)具有柔性擴展功能。

3.1 實時定位與電子圍欄

系統(tǒng)定制的移動智能終端，其應用軟件內嵌實時上報定位信息功能，每隔指定時間間隔上報施工人員、防護員的定位信息到系統(tǒng)服務器，實現(xiàn)人員實時定位、歷史軌跡回放等功能。在系統(tǒng)電子地圖界面上畫出一個區(qū)域即可設定為電子圍欄，通過與相應人員信息綁定，當相應人員超出此區(qū)域時，系統(tǒng)即可產生報警信息。

3.2 作業(yè)記錄電子化

作業(yè)人員攜帶移動智能終端，在現(xiàn)場作業(yè)中即可將維修數(shù)據(jù)實時上傳到服務器，管理人員能實時調看相關維修作業(yè)記錄，掌握設備維修情況。段技術部門定期根據(jù)維修數(shù)據(jù)組織分析設備質量，實現(xiàn)有針對性的預防修。

3.3 多媒體通信

系統(tǒng)可實現(xiàn)語音、視頻對講及照片上傳。語音對講采用集群通訊技術，實現(xiàn)大范圍、跨區(qū)域對講通訊和靈活、個性化的組群音頻對講。視頻對講通過移動智能終端可實現(xiàn)與調度指揮中心、網(wǎng)調工區(qū)的視頻通話，視頻對講信息上傳至服務器，可供查詢、播放。同時利用移動智能終端可將照片上傳到服務器，照片附帶經緯度、文字描述、拍攝時間、拍攝人員信息。

3.4 信息集成與共享

全段作業(yè)計劃、維修記錄、動靜圖、音視頻錄像、設備圖紙資料和作業(yè)指導書等信息，根據(jù)操作權限實現(xiàn)信息共享。段管理人員可調閱所有資料，車間可調閱本車間相關的維修作業(yè)信息、設備圖紙資料和應急預案等。

4 系統(tǒng)應用

4.1 應急救援通信

系統(tǒng)可以為鐵路應急救援提供動、靜圖、語音對講等功能。在鐵路應急救援時，救援現(xiàn)場使用四部移動智能終端，即可滿足現(xiàn)場應急指揮對語音對講的需要，克服了原有應急救援系統(tǒng)設備復雜、攜帶安裝不方便，救援響應慢，信息獲取不足的缺陷。移動智能終端通過軟件實現(xiàn)與117立接臺通話。系統(tǒng)信息管理模塊中的圖片管理功能，實現(xiàn)現(xiàn)場靜圖實時上傳，視頻對講功能不僅能實現(xiàn)現(xiàn)場動圖上傳，而且能提供應急指揮人員實時視頻通話且信息自動保存到系統(tǒng)中以備查詢；錄像管理功能提供現(xiàn)場實時高清動圖，滿足應急指揮人員實時掌握現(xiàn)場信息需求（見圖2）。

圖2 應急救援通信界面

4.2 作業(yè)管理

4.2.1 施工盯控

圖3 施工盯控界面

段調度指揮中心提前將施工計劃錄入系統(tǒng)，施工人員、防護員、把關干部等可通過移動智能終端查看施工信息，包括施工位置、施工內容、作業(yè)人員數(shù)量和作業(yè)量等。系統(tǒng)可以智能檢測記錄施工負責人、防護員到達、離開施工現(xiàn)場信息，同時在防護員及時到達施工現(xiàn)場時，系統(tǒng)自動向防護員提示安全注意事項及有關施工要求；施工時段內如防護員不在施工現(xiàn)場，系統(tǒng)自動向監(jiān)管人員發(fā)出預警，要求及時采取措施，降低施工安全隱患。利用移動智能終端可把施工現(xiàn)場情況拍成照片、視頻等上傳到平臺，保存施工的現(xiàn)場資料。通過過程控制，可把施工進度情況記錄在數(shù)據(jù)庫中，便于管理人員掌握施工進度等。通過統(tǒng)計功能，為管理人員對施工分析、決策提供科學的依據(jù)（見圖3）。

4.2.2 設備維修

段調度指揮中心提前把各車間的維修計劃錄入系統(tǒng)，段管理人員可通過移動智能終端隨時隨地審批、下發(fā)作業(yè)，實現(xiàn)移動辦公的便捷，提高了工作效率。作業(yè)人員通過移動智能終端可查看維修信息，及時掌握維修任務，提前做好維修準備。

移動智能終端集成了通信維規(guī)要求的維修記錄電子表格，作業(yè)人員攜帶移動智能終端，在現(xiàn)場作業(yè)過程中，即可將維修數(shù)據(jù)實時上傳到服務器，維修記錄采用電子簽名，實現(xiàn)對作業(yè)人員的卡控。作業(yè)過程中所拍照片可實時記錄檢修中的不良板件信息，相關數(shù)據(jù)實時上傳到服務器，服務器對上傳信息進行處理，實現(xiàn)對維修質量、維修點、維修中不良板件、設備類型、數(shù)量等進行統(tǒng)計。

管理人員能實時調看相關維修作業(yè)記錄，掌握設備維修情況。系統(tǒng)的統(tǒng)計功能讓使用人員及時掌握年月表計劃的兌現(xiàn)情況，如自動統(tǒng)計完成的維修設備信息、未完成的維修設備信息、將要維修的設備信息，段技術部門定期根據(jù)維修數(shù)據(jù)組織分析設備質量，實現(xiàn)有針對性的預防修。

4.2.3 線路步巡

段調度指揮中心提前將線路步巡計劃錄入系統(tǒng)，步巡人員攜帶移動智能終端開展步巡，系統(tǒng)自動記錄步巡人員運動軌跡，監(jiān)管人員可以通過WEB客戶端檢查巡線情況，并查詢步巡時所上傳的照片、視頻等。

4.3 故障應急處置

設備發(fā)生故障時，應急處置人員可以在故障處置途中利用移動智能終端從服務器下載相關圖紙、預案、指導書等資料，同時通過比較預存在系統(tǒng)內的設備正常情況下的面板運行指示燈情況，快速查找定位故障點。

系統(tǒng)根據(jù)當班調度輸入的故障相關信息，自動將故障地點、應急搶修人員、應急搶修車的地理位置準確地顯示在段調度指揮中心大屏上，便于故障應急指揮。故障處理過程的照片及視頻可實時上傳，應急指揮人員通過視頻對講及時下達命令，實現(xiàn)故障處置有的放矢，全程有序可控。

4.4 防洪監(jiān)控

對鐵路沿線容易受洪水沖擊或山體滑坡的重點路段，預先錄入系統(tǒng)，在WEB地圖上突出顯示，同時在移動智能終端地圖上也可顯示防洪路段，便于在汛期對防洪點有效監(jiān)控。

5 結束語

通過通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)的運用，實現(xiàn)了對現(xiàn)場作業(yè)情況的實時掌握，強化了對通信現(xiàn)場作業(yè)及施工配合過程中安全監(jiān)督卡控措施的落實，有效促進作業(yè)人員按標作業(yè)。通過使用移動智能終端，可準確定位作業(yè)人員作業(yè)軌跡，避免作業(yè)人員違章上道或超計劃作業(yè)，作業(yè)人員可在計表作業(yè)過程中，完成檢修結果的填寫提報，數(shù)據(jù)集中存儲在段服務器中，方便段、車間的調閱查詢。在故障處理和應急搶險過程中，能實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲的設備圖紙資料、故障處置方法和相關應急預案的遠程查閱，為提高故障應急處置效率和質量提供技術支撐。隨著系統(tǒng)功能的不斷完善，本系統(tǒng)將在提升現(xiàn)場作業(yè)安全把控水平上發(fā)揮更加重要作用。

責任編輯：宋飛 竇國棟

來稿時間：2016-11-10