編組站外勤移動系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

齊現(xiàn)委，晏子峰

（卡斯柯信號有限公司， 上海 200071）

編組站有大量的室外工作業(yè)務(wù),如貨檢、列檢、摘風(fēng)管、列尾和貨運(yùn)安全員等崗位都要進(jìn)行外勤作業(yè)。這部分作業(yè)是列車編組流水線上不可缺少的環(huán)節(jié)。通常，在作業(yè)現(xiàn)場工作的工作人員靠紙筆進(jìn)行記錄，通過對講機(jī)或電話機(jī)接收指令、紙質(zhì)確報打印、紙質(zhì)貨票交接等方式,與內(nèi)勤人員進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這種作業(yè)方式存在接受的信息和實際情況不一致、紙筆記錄信息效率低下和外勤人員作業(yè)效率不高的問題，為此，設(shè)計了編組站外勤移動系統(tǒng)。該系統(tǒng)借助無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及無線手持終端設(shè)備，通過使用不同功能的手持終端應(yīng)用軟件實現(xiàn)各類外勤作業(yè)人員和內(nèi)勤人員之間進(jìn)行信息交換，實現(xiàn)外勤人員的移動辦公，減輕外勤人員的勞動強(qiáng)度，減少技術(shù)作業(yè)時間，提高作業(yè)效率[1]。

1 外勤移動系統(tǒng)設(shè)計

采用多載波無線信息本地環(huán)路（McWiLL）無線通信系統(tǒng)技術(shù)搭建無線網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)指標(biāo)McWiLL為全I(xiàn)P架構(gòu)[2]。McWiLL寬帶無線接入技術(shù)能夠在最大范圍內(nèi)支持固定或移動模式下的多種多媒體功能。

定制工業(yè)水準(zhǔn)的具有防水、防摔和其它滿足現(xiàn)場自然環(huán)境下使用的終端設(shè)備，針對外勤作業(yè)人員開發(fā)滿足現(xiàn)場作業(yè)需求功能的應(yīng)用軟件。外勤人員通過手持機(jī)登錄系統(tǒng)，完成作業(yè)信息的實時交互。

1.1 外勤人員作業(yè)管理過程

貨檢作業(yè)是改善貨車裝載質(zhì)量、保障列車與貨物運(yùn)輸安全的重要環(huán)節(jié)[3]。列檢作業(yè)是在列車開車前始發(fā)檢查，列車到達(dá)后到達(dá)檢查。列車只停留短時間或有加掛、甩車作業(yè)時，對該列車進(jìn)行通過列車檢查或中轉(zhuǎn)列車檢查。摘風(fēng)管是摘掛調(diào)車作業(yè)中最基本的一項。列尾作業(yè)主要有列尾裝置的安裝、摘解、制號、時鐘查詢等。貨運(yùn)安全員作業(yè)主要組織車輛的日常管理、維修、保養(yǎng)，保證車輛的整潔和安全。各外勤人員作業(yè)管理過程如下。

（1）貨檢：接收技檢通知，接收確報及重點事項，報告作業(yè)開始，提供修改順位、記事欄、篷布數(shù)及扣車信息，報告作業(yè)完成。

（2）列檢：接收技檢通知，接收確報，報告作業(yè)開始，提供輸入扣車及關(guān)門車信息，報告作業(yè)完成。

（3）摘風(fēng)管：接收作業(yè)通知，接收拉風(fēng)計劃，報告作業(yè)開始，報告作業(yè)完成。

（4）列尾：接收作業(yè)通知，報告作業(yè)開始，報告作業(yè)完成，接收調(diào)車作業(yè)單，接收調(diào)車作業(yè)單執(zhí)行指令。

（5）貨運(yùn)安全員：接收倒裝信息，報告作業(yè)開始，報告作業(yè)完成。

1.2 系統(tǒng)組成

McWiLL系統(tǒng)由終端設(shè)備、無線系統(tǒng)以及網(wǎng)元管理系統(tǒng)3個部分組成[4]。因此，基于McWiLL系統(tǒng)技術(shù)搭建的外勤移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按照核心層、匯聚層和接入層3個層次進(jìn)行設(shè)計，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 外勤移動系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2.1 核心層

核心層包括核心網(wǎng)設(shè)備、信息網(wǎng)服務(wù)器、網(wǎng)管平臺和安全交換平臺，通過防火墻和安全交換平臺訪問信息網(wǎng)。核心網(wǎng)設(shè)備全面解決數(shù)據(jù)類、視頻類，移動語音類、集群調(diào)度類功能業(yè)務(wù)，從而為站場中的手持機(jī)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供無線數(shù)據(jù)接入，完成信息系統(tǒng)的相關(guān)功能。信息網(wǎng)服務(wù)器包括信息系統(tǒng)的主服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和管理服務(wù)器，負(fù)責(zé)手持機(jī)的管理，手持機(jī)認(rèn)證和為手持機(jī)分配任務(wù)。網(wǎng)管平臺負(fù)責(zé)對硬件、軟件進(jìn)行綜合與協(xié)調(diào)，對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)視、測試、配置、分析、評價和控制。網(wǎng)管系統(tǒng)具有拓?fù)涔芾怼⑴渲霉芾?、故障管理、性能管理和安全管理功能[5]。通過安全交換平臺和防火墻在外勤移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和外部控制網(wǎng)之間進(jìn)行信息交換和數(shù)據(jù)調(diào)用。

1.2.2 匯聚層

業(yè)務(wù)匯聚層包括無線基站以及IP/光纖傳輸網(wǎng)，主要提供無線業(yè)務(wù)的匯聚和數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā)傳輸?；緦崿F(xiàn)空中接口與有線網(wǎng)絡(luò)接入的轉(zhuǎn)換，通過RJ45以太網(wǎng)接口連接IP光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，提供無線數(shù)據(jù)網(wǎng)與有線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，將無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)匯聚，并通過安全交換平臺送到信息系統(tǒng)。

1.2.3 接入層

智能手持終端或其他終端設(shè)備通過基站接入無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交換。

1.3 系統(tǒng)功能

（1）外勤人員登錄及身份確認(rèn)：外勤人員（車號、貨檢、列檢、摘風(fēng)管、連結(jié)員、監(jiān)裝卸貨運(yùn)員等）通過登錄工作界面確認(rèn)身份。

（2）手持機(jī)派班：根據(jù)階段計劃，手持機(jī)管理系統(tǒng)為外勤人員派班（安排作業(yè)的列車），并通知接車股道。

（3）數(shù)據(jù)傳輸：自動為外勤人員傳送作業(yè)所需信息，如：與鐵路車號自動識別（AEI）匹配的確報信息、摘風(fēng)管計劃等。

（4）語音通話：在傳數(shù)據(jù)同時，可進(jìn)行對話；并具有語音提示功能。

（5）現(xiàn)場拍照上傳：對扣車原因進(jìn)行拍照，并上傳給列檢和貨檢值班員。

（6）崗位作業(yè)移動處理：車號人員可核查并修改與ATIS匹配后的確報信息，包括車號、品名、到站、篷布號、記事欄等相關(guān)信息；貨檢輸入扣車信息和照片；列檢作業(yè)可錄入扣車信息和照片；連結(jié)員根據(jù)摘風(fēng)管作業(yè)計劃進(jìn)行作業(yè)；貨運(yùn)安全員裝卸任務(wù)及安全注意事項，記錄裝卸作業(yè)時間。

（7）信息實時上傳：各崗位上傳作業(yè)信息并通知作業(yè)完成。

2 關(guān)鍵技術(shù)

實現(xiàn)外勤移動子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是基于Mc-WiLL無線通信技術(shù)搭建無線網(wǎng)絡(luò)，覆蓋整個編組站外勤人員作業(yè)區(qū)域，從而實現(xiàn)外勤作業(yè)人員與內(nèi)勤人員之間信息的快速、準(zhǔn)確傳遞。

2.1 SAC200核心網(wǎng)設(shè)備

在編組站的信息監(jiān)控中心增加一套SAC200核心網(wǎng)設(shè)備，SAC200支持500用戶數(shù)的容量，同時滿足的話音并發(fā)數(shù)為96，能夠?qū)ψ疃?0個基站進(jìn)行管理維護(hù)，并且能夠提供數(shù)據(jù)、語音以及視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)[6]。基站采用400 MHz的McBTS，該基站性能穩(wěn)定，維修方便，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，易于搭建以及維護(hù)，成本低廉，功能完善。

2.2 無線基站

無線基站提供10/100 M以太網(wǎng)接口，承載終端的IP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包。無線基站通過光纜與中心網(wǎng)絡(luò)相連，手持終端通過無線信號與無線基站相連[7-8]，其中，基站可通過以太網(wǎng)接口直接連接至運(yùn)站承載網(wǎng)。無線網(wǎng)管系統(tǒng)可與現(xiàn)有辦公網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)部署在相同網(wǎng)段內(nèi)，實現(xiàn)對所有基站和終端的網(wǎng)絡(luò)管理。同時，手持機(jī)管理平臺通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)對手持機(jī)進(jìn)行管理和調(diào)度。單個基站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 接入終端

選用的智能手持機(jī)通過基站可以方便、有效地進(jìn)行編組站無線數(shù)據(jù)回傳。為工作場提供無線終端接入設(shè)備（CPE），通過以太網(wǎng)接口與鐵路設(shè)備連接，實現(xiàn)鐵路設(shè)備的無線數(shù)據(jù)回傳。監(jiān)控攝像頭增加視頻編碼器和CPE，視頻編碼器將模擬視頻監(jiān)控信息轉(zhuǎn)換為基于IP包的視頻流，視頻編碼器與CPE之間通過以太網(wǎng)連接，通過CPE實現(xiàn)視頻監(jiān)控信息的無線上傳。

圖2 基站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.4 手持機(jī)Android移動應(yīng)用系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.4.1 前后臺數(shù)據(jù)交互

前端Android系統(tǒng)通過調(diào)用Webservice訪問后臺數(shù)據(jù)接口，需要引用jar包，具體步驟為：右鍵點擊項目properties-選擇AddJARs-選擇Ksoap2包。同時，在Androidmanifest.xml文件中聲明如下權(quán)限：Android.permission.INTERNET。

2.4.2 語音播報

主要應(yīng)用文字合成語音（TTS，Text To Speech）技術(shù)，Android 1.6及以上版本支持TTS引擎。

實現(xiàn)TTS語音播報引擎需要引用如下jar包：

android.speech.tts.TextToSpeech.OnInitListener，復(fù)寫onInit(int i)函數(shù)。其中，int參數(shù)意為TTS語音引擎初始化狀態(tài)，當(dāng)參數(shù)i為0時，表示初始化成功（TextToSpeech.SUCCESS）。

在進(jìn)行語音播報操作時，維護(hù)1個handler內(nèi)部消息隊列，以異步的方式處理語音播報消息。

主要的語音播報操作speakInternal調(diào)用了Text-ToSpeech類中封裝的語音播報方法：speak(s,0,null)。其中，s即需要播報的內(nèi)容字符串。

2.4.3 拍照功能

調(diào)用android.provider.MediaStore包下封裝的快速拍照功能ACTION_IMAGE_CAPTURE。

需要引用的jar包為：android.provider.Media-Store。需要申明的權(quán)限為：android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE。

當(dāng)用戶拍完一張照片后，以文件形式寫在外部存儲的指定目錄下，以文件訪問的形式對其進(jìn)行操作。如裁剪可調(diào)用Android本地庫中分裝好的裁剪功能com.andorid.camera.action.CROP。

對于加工好的照片，顯示圖片采用Bitmap格式對圖片進(jìn)行處理，在進(jìn)行圖片的前后臺交互時，轉(zhuǎn)碼為Base64Coder的字符流，以便在前后臺之間傳輸和存儲。

2.4.4 CA認(rèn)證與SSL VPN登錄

CA認(rèn)證與SSL VPN登錄驗證調(diào)用安全軟件開發(fā)包（SDK）產(chǎn)品提供的應(yīng)用程序接口（API）。數(shù)字證書用.cer文件格式存儲在手持機(jī)的存儲卡中，路徑為/sdcard/ca/下，客戶端密匙使用.pem文件格式也存儲在相同路徑下。

進(jìn)行SSL VPN登錄時，調(diào)用SvnApiService.login()方法，需要提交用戶名、口令以及客戶端證書，如果VPN設(shè)備的登錄模式設(shè)置為口令+證書混合驗證模式，即表示對客戶端上傳的口令和證書進(jìn)行身份認(rèn)證。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 無線基站應(yīng)用

在蘭州北編組站上、下行各場共設(shè)置基站3套。由于蘭州北編組站周邊建筑物主要為平房和樓層較低的辦公或設(shè)備用房，對于基站信號覆蓋來說，系統(tǒng)具有較好的覆蓋效果，能夠保證比較大范圍內(nèi)的非視距高速數(shù)據(jù)傳輸能力。就蘭州北編組站站場區(qū)域內(nèi)，無線網(wǎng)絡(luò)完全能夠滿足需求。

3.2 手持機(jī)應(yīng)用

3.2.1 登錄頁面

點擊手持機(jī)蘭州北編組站外勤移動子系統(tǒng)桌面應(yīng)用圖標(biāo)，進(jìn)入登錄頁面。在登錄頁面用戶代碼處輸入為外勤人員分配的用戶代碼，點擊屏幕任意一處，系統(tǒng)會根據(jù)用戶代碼自動匹配用戶崗位與用戶姓名。輸入用戶名密碼，點擊登錄，進(jìn)入系統(tǒng)頁面，如圖3所示。

3.2.2 任務(wù)列表頁面

任務(wù)列表頁面是登陸外勤作業(yè)系統(tǒng)展示的系統(tǒng)頁面，系統(tǒng)會根據(jù)登陸用戶的不同，自動判斷登陸人員類別，進(jìn)入不同的任務(wù)列表頁面。如圖4所示，系統(tǒng)根據(jù)用戶類別，進(jìn)入貨檢頁面。以下以貨檢工作為例，任務(wù)列表頁面的基本操作。

圖3 登錄頁面

圖4 任務(wù)列表頁面

進(jìn)入任務(wù)列表頁面，顯示下發(fā)的任務(wù)列表，列表分別展示車次、股道、到發(fā)、作業(yè)人位置、派班時間等任務(wù)信息。頁面最下方會顯示外勤人員相關(guān)信息。當(dāng)接收到新任務(wù)時，任務(wù)列表會自動增加一條新任務(wù)，并會有語音提示，有新的任務(wù)到達(dá)。通過手持側(cè)面上下鍵或者點擊屏幕,可以選擇具體要執(zhí)行的任務(wù)，當(dāng)點擊任務(wù)時，會進(jìn)入詳細(xì)任務(wù)執(zhí)行頁面，此時,語音播報詳細(xì)任務(wù)。當(dāng)選擇執(zhí)行任務(wù)時，系統(tǒng)會自動將任務(wù)已接受的回執(zhí)發(fā)回服務(wù)端，此外,還可以點擊任務(wù)列表頁面回執(zhí)按鈕，手持機(jī)會將接收到的任務(wù)回執(zhí)信息發(fā)回服務(wù)端，完成回執(zhí)。點擊任務(wù)列表的語音鍵，系統(tǒng)會自動播報當(dāng)前選擇任務(wù)及任務(wù)信息。點擊任務(wù)列表頁面退出按鈕，系統(tǒng)退出。

3.2.3 任務(wù)執(zhí)行頁面

點擊任務(wù)進(jìn)入任務(wù)時，會進(jìn)入任務(wù)排序頁面。頁面分別顯示順位號、車號、記事欄、作業(yè)時間等信息，如圖5所示。

根據(jù)現(xiàn)場外勤人員作業(yè)情況，外勤人員在車頭時，可選擇正序作業(yè)，當(dāng)外勤人員恰好在列尾時，可選擇反序作業(yè)。點擊開始按鈕或者按手持側(cè)鍵確認(rèn)按鈕，開始進(jìn)入詳細(xì)內(nèi)容頁面，正式開始作業(yè)，進(jìn)入確報詳細(xì)頁面，該頁面主要顯示每一車的順位號、車號、車種、發(fā)站、到站、品名、記事欄、重點內(nèi)容以及完成時間等內(nèi)容。另外頁面上還顯示上下、拍照、語音播報、返回等菜單鍵。通過上下側(cè)鍵，可以選擇執(zhí)行任務(wù)。

圖5 任務(wù)執(zhí)行頁面

外勤人員在貨檢作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)有車輛需要拍照的情況，可以點擊屏幕上的拍照按鈕，為車輛拍照。每個確報信息可以拍攝9張照片，手持系統(tǒng)會自動將照片上傳至后臺服務(wù)器，供作業(yè)中心指揮參考。

4 結(jié)束語

外勤移動系統(tǒng)已經(jīng)在蘭州北編組站應(yīng)用，通過搭建無線網(wǎng)絡(luò)和開發(fā)手持機(jī)應(yīng)用軟件，實現(xiàn)了蘭州北編組站確報、現(xiàn)車、鉤計劃、裝卸車等信息在現(xiàn)場操作人員和后臺數(shù)據(jù)庫之間的雙向、實時傳輸和共享。避免了一些人為因素造成的失誤，減少了外勤人員工作中的來回走動，提高了外勤人員的工作效率，改善了外勤作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度。