鐵路室外作業(yè)人員實(shí)時定位監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

鮑金福 王永生 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司徐州北站

鐵路室外作業(yè)人員主要包括調(diào)車、列檢、貨檢、檢修、巡線等工種，具有覆蓋面廣、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控、民用定位系統(tǒng)等手段難以滿足現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)控的需要。為此，徐州北站聯(lián)合上海華鐵智能系統(tǒng)工程有限公司和惠州峰華經(jīng)緯科技有限公司研發(fā)了具有亞米級精度的鐵路室外作業(yè)人員實(shí)時定位監(jiān)控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由無線網(wǎng)絡(luò)定位基站及天線、智能方位燈、定位信息采集與人員定位監(jiān)控軟件系統(tǒng)組成，采用多頻及多模差分定位技術(shù)，可有效抵消星鐘、星歷、電離層、對流層等因素產(chǎn)生的誤差，從而實(shí)現(xiàn)誤差在一米以內(nèi)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度。

本文主要介紹了基于無線網(wǎng)絡(luò)及精確位置測定技術(shù)的鐵路室外作業(yè)人員實(shí)時定位監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，主要包括系統(tǒng)設(shè)計、軟件架構(gòu)、硬件設(shè)計、系統(tǒng)分析等。該系統(tǒng)能在Web界面的電子地圖上實(shí)時顯示作業(yè)人員的具體位置，并可對作業(yè)人員的運(yùn)行軌跡進(jìn)行記錄，同時具有查詢作業(yè)人員的運(yùn)行軌跡的歷史記錄回放功能，實(shí)現(xiàn)了對室外作業(yè)人員的實(shí)時信息化管理。

1 系統(tǒng)設(shè)計

鐵路室外作業(yè)人員實(shí)時定位監(jiān)控系統(tǒng)主要由差分基準(zhǔn)站、差分管理系統(tǒng)、定位終端、應(yīng)用管理平臺四部分組成（見圖 1）。

圖1 系統(tǒng)關(guān)系圖

本系統(tǒng)支持1+N的配置模式，即一套差分基站和管理系統(tǒng)、應(yīng)用平臺可以支持若干個定位終端。

1.1 定位增強(qiáng)系統(tǒng)

定位增強(qiáng)系統(tǒng)（見圖2）通過基準(zhǔn)站向差分服務(wù)器(即定位增強(qiáng)服務(wù)器)發(fā)送北斗定位的差分校正數(shù)據(jù)，發(fā)送的方式是TCP或者UDP協(xié)議。圖2中“定位增強(qiáng)服務(wù)器”要處理的任務(wù)有：接收各個基準(zhǔn)站的北斗差分?jǐn)?shù)據(jù)，同時接收終端(即圖中用戶1-N)的位置信息，根據(jù)終端位置找到最優(yōu)基站，把該基準(zhǔn)站的差分校正數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶終端。

圖2 定位增強(qiáng)系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2 差分基準(zhǔn)站

XD-T100基準(zhǔn)站（見圖3）采用雙系統(tǒng)（BDS+GPS）及多頻技術(shù)，通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，計算出衛(wèi)星信號在通過地球大氣層時所引起的誤差，提取準(zhǔn)確的糾正信息，發(fā)送到系統(tǒng)的應(yīng)用終端；在終端所得的定位信息結(jié)合校正信息后，把計算定位過程中的最主要的誤差源消除，從而得到亞米級的精確定位。

XD-T100體積輕巧，方便安裝，可短時間內(nèi)安裝于任何空曠地方或樓頂上。金屬機(jī)殼配以防水封條，使其足以應(yīng)對室外惡劣環(huán)境并長期工作。

圖3 XD-T100基準(zhǔn)站

1.3 差分管理系統(tǒng)

監(jiān)控中心軟件采用C/S和B/S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，軟件運(yùn)行在Windows 2000/XP中文操作平臺上，采用Visual C++6.0、ActiveX、SQL lite數(shù)據(jù)庫編制，采用多進(jìn)程、多線程技術(shù)，實(shí)時并發(fā)處理多任務(wù)，軟件功能豐富。

1.4 定位終端

為方便室外作業(yè)人員攜帶，定位終端為智能方位燈（見圖4）的形式，采用集定位數(shù)據(jù)測定、無線通訊及傳統(tǒng)的方位燈功能與一體的集成化方案。即通過DGPS、AGPS采集衛(wèi)星定位信息實(shí)時通過無線傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)交?，并通過基站解算計算出室外人員的位置。通過手動開關(guān)開啟或關(guān)閉高亮度的閃爍方位燈以替代傳統(tǒng)的簡易方位燈。

圖4 智能方位燈

1.5 應(yīng)用管理平臺

應(yīng)用管理平臺（見圖5）綜合應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)。該平臺包括系統(tǒng)管理、用戶管理、人員跟蹤、查詢統(tǒng)計、歷史數(shù)據(jù)的查詢和報表打印等模塊。能跟蹤室外作業(yè)人員動態(tài)分布情況、數(shù)量以及其所在的位置。同時具有選擇跟蹤、實(shí)時跟蹤、位置查詢和活動軌跡查看等功能。并提供了靈活的交互式界面，方便瀏覽維護(hù)。

圖5 應(yīng)用管理平臺

2 系統(tǒng)試用情況

鐵路室外作業(yè)人員實(shí)時定位監(jiān)控系統(tǒng)自2016年10月在徐州北站上到場開始使用，主要用于上到場貨檢作業(yè)人員室外作業(yè)時的定位監(jiān)控。使用情況如下：

2.1 實(shí)時定位

貨檢作業(yè)人員出務(wù)作業(yè)時攜帶智能定位終端，應(yīng)用管理平臺上能實(shí)時顯示作業(yè)人員的位置和移動情況，正確顯示作業(yè)人員所處的股道信息。實(shí)時傳送數(shù)據(jù)，誤差不超過2 s。

2.2 查詢分析

通過應(yīng)用管理平臺，能查詢?nèi)我庾缘氖彝庾鳂I(yè)人員和指定時間所處的位置；能查詢?nèi)我庵付ㄎ恢玫娜藛T情況，能查詢各部門員工的分配情況。同時可以顯示室外作業(yè)人員的區(qū)域內(nèi)的人員數(shù)量，分布范圍，并能查詢指定日期室外作業(yè)的當(dāng)日運(yùn)動軌跡，并進(jìn)行報表打印。

2.3 使用方便

智能定位終端將定位系統(tǒng)與方位燈一體化，方便作業(yè)人員攜帶，不增加額外負(fù)擔(dān)。定位終端采用可充電電池，一次充電可連續(xù)工作48 h以上，能滿足四班作業(yè)需要。頻率對人身無害，工作溫度-30℃～75℃，防水、防塵、在惡劣環(huán)境下24 h正常工作。

3 結(jié)束語

鐵路室外作業(yè)人員實(shí)時定位監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計目的，可有效提高室外作業(yè)人員管理化水平，能大大提高鐵路室外作業(yè)人員的安全系數(shù)，同時也可以解決室外人員監(jiān)控管理難度大的問題。同時，該系統(tǒng)的應(yīng)用，對提高鐵路現(xiàn)代化及自動化起到了現(xiàn)實(shí)的推動意義。這一人員管理的現(xiàn)代化手段，具有低成本、高效率、易操作和管理等特點(diǎn)，有利于在鐵路系統(tǒng)推廣使用。