基于GIS地圖的工務安全監(jiān)控管理系統(tǒng)研發(fā)與實踐

李 劍

(太原鐵路局工務處，山西 太原 030012)

基于GIS地圖的工務安全監(jiān)控管理系統(tǒng)研發(fā)與實踐

李 劍

(太原鐵路局工務處，山西 太原 030012)

結合系統(tǒng)開發(fā)背景，介紹了系統(tǒng)構成及工作原理，從GIS地圖定位、人員定位、生產(chǎn)管理、雨量監(jiān)測、電子檢查本等方面，對其主要功能進行了詳細說明，并對其系統(tǒng)特點及創(chuàng)新進行了闡述。

工務系統(tǒng)，GIS地圖，電子檢查本，雨量監(jiān)測

1 系統(tǒng)開發(fā)背景

目前，我國鐵路在工務現(xiàn)場施工作業(yè)安全控制方面一直以傳統(tǒng)的對講通信和制度制約為主,對實際作業(yè)過程缺少有效的監(jiān)控手段。太原鐵路局管轄著部分大的樞紐站場及客車通道線路，面臨著天窗點少、時間短、任務重的壓力，尤其是大秦、北同蒲、南同蒲等繁忙干線，每月僅有3個～4個天窗點，每月天窗作業(yè)時間合計6 h～8 h，施工作業(yè)任務巨大，迫切需要對作業(yè)情況的全過程監(jiān)控。全路均在對上線施工作業(yè)過程監(jiān)控的有效方法進行探索，尤其對于重載作業(yè)過程的盯控處于空白。研發(fā)工務作業(yè)施工監(jiān)控系統(tǒng)，是實現(xiàn)工務系統(tǒng)安全生產(chǎn)有序管理、科學管理和現(xiàn)代化管理的有效途徑。

工務系統(tǒng)需要監(jiān)控的內容較多，如上道作業(yè)人員、作業(yè)計劃、重點地段、雨量、軌溫等，在用的軟件多而雜，難以實現(xiàn)對各項內容的全方位監(jiān)控、集中管理，很有必要開發(fā)一套適用于工務調度指揮的安全風險防控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)構成及工作原理

工務安全監(jiān)控管理系統(tǒng)基于GIS地圖開發(fā)，結合鐵路專用地圖，實時顯示各工務段當日作業(yè)情況、作業(yè)人員的位置、運行軌跡、現(xiàn)場圖片、人員上下道情況以及重點地段、雨量/軌溫監(jiān)測、汽車管理、斷軌監(jiān)測、高鐵門禁管理等功能。系統(tǒng)依托GPRS/3G網(wǎng)絡及Internet網(wǎng)絡建設，通過為段、車間、工區(qū)人員配備定位終端設備，利用GPRS/3G無線傳輸技術，實現(xiàn)對工務上道人員的有效卡控，對違規(guī)上道作業(yè)予以報警提示，并轉發(fā)報警短信到相關人員的定位終端設備。

2.1 系統(tǒng)構成

工務安全監(jiān)控管理系統(tǒng)由鐵路局/工務段監(jiān)控中心軟件平臺和配套設備構成。配套設備主要包括：安裝在調度指揮中心的調度對講臺、電話語音盒；工務作業(yè)人員配備的定位終端設備。

2.2 功能模塊組成

工務安全監(jiān)控管理系統(tǒng)通過接入雨量、軌溫、斷軌，以及軌道車定位監(jiān)控、汽車定位等信息，形成了一套功能強大的綜合性工務安全監(jiān)控管理平臺。主要功能模塊包括：GIS地圖、人員定位、生產(chǎn)管理、雨量監(jiān)測、軌溫監(jiān)測、斷軌監(jiān)測、汽車管理、電子檢查本、門禁管理、料具管理等。本系統(tǒng)采用模塊化設計，擴展性極強。對以后業(yè)務模塊繼續(xù)擴展以及各模塊之間的數(shù)據(jù)共享、流程管控等奠定了基礎。

系統(tǒng)主要功能模塊構成如圖1所示。

2.3 工作原理

系統(tǒng)采用B/S架構、結合GIS地理信息系統(tǒng)及鐵路專用地理數(shù)據(jù)，圍繞保障安全生產(chǎn)、強化過程控制這一目標，設計開發(fā)集實時定位、軌跡回放、語音對講、視頻監(jiān)控、雨量/軌溫/斷軌監(jiān)測、車輛定位、人工檢查管理等多功能于一體的綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采集統(tǒng)一的接口標準，采用四級架構模式，鐵路局位于系統(tǒng)的頂層，滿足日常管理業(yè)務的需要，匯總全局各工務段的業(yè)務數(shù)據(jù)信息，可實時接收全局各工務段的信息和現(xiàn)場圖像，查看現(xiàn)場人員定位信息和軌跡、數(shù)據(jù)統(tǒng)計。各工務段調度中心是主要職能部門，也是本系統(tǒng)應用的關鍵環(huán)節(jié)，既要對數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一匯總管理，又要對工區(qū)、車間作業(yè)人員進行監(jiān)控管理，音視頻通信、現(xiàn)場人員定位信息和軌跡回放的功能。工區(qū)、車間工作人員通過手持終端設備實現(xiàn)GPS定位、實時現(xiàn)場拍照上傳，語音對講等功能(見圖2)。

平臺地圖采用Google地圖為開發(fā)者提供的Maps編程API。鐵路GIS子系統(tǒng)為工務安全防控管理平臺的GIS基礎數(shù)據(jù)支撐子系統(tǒng)，包括鐵路線路、場站、道岔、曲線等鐵路設備信息，通過子系統(tǒng)切換、地圖切換、圖層控制、彈窗顯示、一鍵跳轉等功能，全面了解工務安全各子系統(tǒng)動態(tài)。

3 主要功能說明

3.1 GIS地圖定位

以所轄范圍的地圖為主界面，實現(xiàn)各風險監(jiān)控項目的地圖定位，直觀顯示。主要包括：人員、上傳資料、作業(yè)計劃、重點地段、軌道車、雨量監(jiān)測、軌溫監(jiān)測、斷軌監(jiān)測等。同時可通過圖層控制來實現(xiàn)地圖界面顯示的主要內容。報警提示框實時顯示本系統(tǒng)接收到的報警信息，快捷方便地實現(xiàn)報警信息的地圖定位。系統(tǒng)的地圖包括鐵路地圖、二維地圖、衛(wèi)星地圖3種形式，3種地圖可自由切換。

3.2 人員定位

人員定位包括“地圖界面”的人員定位、軌跡回放、軌跡查詢、現(xiàn)場資料圖片查看和“報表”的軌跡查詢、軌跡回放、上傳資料的查看。按組織機構的人員、角色查看人員的實時軌跡和歷史軌跡，并統(tǒng)計局、段、車間、工區(qū)各級部門的離線/在線人員數(shù)量，并可查看人員詳細信息及上傳現(xiàn)場資料，包括圖片、錄音、對講、視頻。

3.3 生產(chǎn)管理

該功能模塊主要實現(xiàn)作業(yè)計劃的地圖定位、監(jiān)控登記、報警分析等。地圖界面按作業(yè)類型不同，顯示不同圖標，匹配不同的作業(yè)人員圖標(見表1)。導入計劃具有極強的容錯功能，滿足多層次的管理需求；監(jiān)控登記模塊用于記錄實際作業(yè)情況，系統(tǒng)在外接“通話設備”“調度對講臺”的情況下，自動識別呼入的電話號碼或定位終端號碼，匹配相應的作業(yè)計劃，并置頂，很方便的記錄駐站上臺時間，分配上下道命令號、記錄上下道時間。人員統(tǒng)計功能按車間統(tǒng)計定位手機在各類施工計劃執(zhí)行中的利用率和使用率。違規(guī)作業(yè)報警分4種：早到報警、超時報警、超范圍作業(yè)報警、未到現(xiàn)場報警等。

表1 地圖界面

3.4 重點地段管理

重點地段的地圖定位、視頻監(jiān)控、信息查詢，包括防洪點、道口、岔區(qū)、沉降點、大軌縫、凍害點、防護柵欄、橋、隧、涵、護網(wǎng)通道口等。由于重點地段的種類較多，為滿足重點地段監(jiān)控的需要，系統(tǒng)采用圖層控制的方式，勾選顯示需要監(jiān)控的重點地段。

3.5 雨量監(jiān)測

系統(tǒng)通過地圖和報表2種形式實現(xiàn)了雨量監(jiān)測相關功能。地圖界面直觀顯示雨量監(jiān)測點的分布情況，及當前各監(jiān)測點的實時降雨情況，降雨達到報警門限時，地圖界面通過不同顏色區(qū)分報警級別及報警區(qū)段。數(shù)據(jù)報表主要實現(xiàn)各種雨量數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計等，包括實時雨量數(shù)據(jù)、雨量報警數(shù)據(jù)、歷史降雨數(shù)據(jù)、日月年降雨量統(tǒng)計等。

3.6 軌溫監(jiān)測

軌溫監(jiān)測也包括地圖和報表兩種功能，地圖界面實時顯示各監(jiān)測點的實時軌溫情況，達到報警后，監(jiān)測點圖標變色同時，對應監(jiān)測區(qū)段變紅提示。軌溫數(shù)據(jù)表實現(xiàn)軌溫監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、高低溫查詢、統(tǒng)計等。

3.7 斷軌監(jiān)測

主要實現(xiàn)斷軌監(jiān)測區(qū)段的地圖定位、報警區(qū)段顯示及報警數(shù)據(jù)查詢等功能。

3.8 電子檢查本

電子檢查本基于平板電腦開發(fā)，用于代替紙質檢查本，根據(jù)人員檢查的需要，設計了多種檢查記錄表，并將病害評定標準植入系統(tǒng)，實現(xiàn)了人工檢查數(shù)據(jù)的實時上傳、自動分析、不同病害等級的變色提示，以及檢查人員的實時定位、軌跡回放等功能，能夠有效避免漏圈漏報情況。電子檢查本相關數(shù)據(jù)、圖片等實時上傳至本平臺，實現(xiàn)了人工檢查數(shù)據(jù)的查詢、匯總、統(tǒng)計等。

3.9 其他功能

系統(tǒng)還集成了工務作業(yè)記錄儀、汽車管理、軌道車定位監(jiān)控等功能，主要實現(xiàn)作業(yè)人員定位、軌跡回放、視頻即拍即傳功能，以及汽車定位、軌跡回放、超時報警功能；軌道車定位監(jiān)控、地圖定位、軌跡回放等。

4 系統(tǒng)特點及創(chuàng)新

1)各種監(jiān)控項目全部在GIS地圖的相應位置顯示，簡潔直觀、界面友好。

2)地圖緩存服務構建，減輕了地圖服務器的壓力，提高了服務器的響應能力，加快了客戶端訪問速度及系統(tǒng)效能。

3)通過監(jiān)控系統(tǒng)自動分析功能，在客戶端地圖界面的直觀顯示各個監(jiān)控項目的狀態(tài)及報警信息，從而減少調度指揮中心監(jiān)控人員的工作量，準確監(jiān)控各種問題。

4)軌跡采用了軌跡修正算法，使軌跡更接近于真實。

5)實時響應效能：報警數(shù)據(jù)實時推送，GIS地圖實時顯示，使得系統(tǒng)預警處置更加直觀、明確、方便、快捷，提高調度指揮中心的業(yè)務處理能力。

6)數(shù)據(jù)導入容錯能力：導入客戶真實數(shù)據(jù)，并給出錯誤提示和修正標準，避免了數(shù)據(jù)導入過程中因數(shù)據(jù)不標準導致的信息無法入庫，無需反復修改，提高了工作人員的工作效率。

7)具有與現(xiàn)場工務人員進行語音對講、電話撥打錄音等功能，提高了調度指揮中心工作效率和便利性。

8)模塊化設計，可根據(jù)用戶需求配置相應的功能模塊。

9)擴展性強，可以根據(jù)用戶需要，對系統(tǒng)模塊進行擴展。

5 結語

工務安全監(jiān)控管理系統(tǒng)在太原鐵路局各段推廣應用之后，實現(xiàn)了路局工務處、工務段調度中心對上道作業(yè)過程監(jiān)控及現(xiàn)場作業(yè)人員的有效卡控，特別是作業(yè)計劃監(jiān)控登記中電話錄音、對講、自動生成上下道命令號等功能的使用對施工監(jiān)控起到了實時、自動、流程化管理。

系統(tǒng)集成了工務安全各方面信息，直觀顯示預警信息和報警信息，有效的減少人工的統(tǒng)計、篩選工作，為管理人員生產(chǎn)決策提供可靠數(shù)據(jù)，避免了信息孤島的問題，避免了生產(chǎn)決策的盲目性，并且操作靈活便捷。系統(tǒng)采用推送技術保證了數(shù)據(jù)的實時性和報警信息的及時性，工務人員可實時獲取各子系統(tǒng)信息，使預警信息在規(guī)定時間及時的消除，降低和預防潛在的安全風險，極大地方便了工務人員管理和工務安全生產(chǎn)的卡控。軟件平臺與電話語音盒、調度對講臺的結合使用，實現(xiàn)了施工計劃過程的自動監(jiān)控，電話、對講號碼管理和撥號、對講全部在線，避免了聯(lián)絡現(xiàn)場人員時查找號碼、誤撥等問題，同時所有通話記錄可自動存儲、任意調用，為事后追溯提供了真實數(shù)據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務規(guī)則，實時自動生成上下道命令號，避免了監(jiān)控人員手工錄出錯的可能性，也節(jié)約了錄入時間，便捷快速，極大提升了工務調度指揮的工作效率。

系統(tǒng)使工務安全生產(chǎn)防控管理的大量工作完全由計算機實現(xiàn)，不僅大大降低工務人員的工作強度，而且能夠避免出錯情況發(fā)生。系統(tǒng)對實現(xiàn)工務安全生產(chǎn)防控管理工作的智能化、網(wǎng)絡化管理具有重要意義。

[1] 譚敦之，孫玉波，魯五一，等.基于GPS的工務巡道作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].測控技術，2003(8)：57-58.

[2] 吳 峰,陳偉革.電務現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)[J].上海鐵路局合肥電務段(科技成果)，2007(8)：26.

The research and development and practice of working security monitoring and management system based on GIS map

Li Jian

(WorkingSection,TaiyuanRailwayBureau,Taiyuan030012,China)

Combining with the background of system development, this paper introduced the system constitution and working principle, from the GIS map positioning, personnel positioning, production management, rainfall monitoring, electronic check book and other aspects, described in detail its main functions, and elaborated its system characteristics and innovation.

working system, GIS map, electronic check book, rainfall monitoring

1009-6825(2017)20-0237-03

2017-05-07

李 劍(1983- )，男，工程師

TU714

A