LKJ數(shù)據(jù)灌制校驗系統(tǒng)研究與開發(fā)

張亞軍，張冬冬，李 陽，周志輝

LKJ 車載數(shù)據(jù)文件由鐵路線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［1］構(gòu)成，是LKJ 穩(wěn)定、安全工作的基礎(chǔ)信息。目前由于存在線路改造、車站改造等施工作業(yè)［2］，線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)經(jīng)常處于變化的狀態(tài)，導(dǎo)致LKJ 數(shù)據(jù)頻繁地進(jìn)行換裝作業(yè)，給安全生產(chǎn)帶來了巨大的風(fēng)險和壓力。為避免LKJ 數(shù)據(jù)的漏換、錯換，電務(wù)部門雖然采用了多種技術(shù)手段，對安全風(fēng)險進(jìn)行有效規(guī)避［3］，但依然存在LKJ數(shù)據(jù)灌制分散，LKJ數(shù)據(jù)換裝作業(yè)設(shè)備器材錯拿、錯用，無法知悉所換作業(yè)設(shè)備內(nèi)LKJ數(shù)據(jù)的相關(guān)信息等問題［4］。

國鐵集團(tuán)工電部“關(guān)于加強(qiáng)LKJ 數(shù)據(jù)管理的通知”再次強(qiáng)調(diào)，要通過技術(shù)手段避免數(shù)據(jù)錯換的問題，要在LKJ 數(shù)據(jù)灌制、驗證環(huán)節(jié)引入技術(shù)手段。為此，本文設(shè)計了LKJ 數(shù)據(jù)灌制校驗系統(tǒng)，實現(xiàn)LKJ 數(shù)據(jù)換裝作業(yè)的安全管理、自動驗證、流程卡控、過程可追溯，人物匹配、設(shè)備數(shù)據(jù)查詢等功能，有效封堵LKJ 數(shù)據(jù)換裝作業(yè)環(huán)節(jié)漏洞，進(jìn)一步提高LKJ數(shù)據(jù)換裝的準(zhǔn)確性［5］。

1 研制目標(biāo)

1）研制專用設(shè)備，提高數(shù)據(jù)換裝作業(yè)的專業(yè)性，并能通過標(biāo)簽、攝像頭、掃描器等設(shè)備，實現(xiàn)對設(shè)備和人員的管理。

2）數(shù)據(jù)換裝作業(yè)有計劃、有校核、有記錄、可追溯［6］。

3）結(jié)合換裝計劃，自動校驗寫入數(shù)據(jù)，降低人工作業(yè)風(fēng)險。

4）提供有效識別LKJ 數(shù)據(jù)換裝作業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)信息的手段，降低錯誤風(fēng)險。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

LKJ數(shù)據(jù)灌制校驗系統(tǒng)以工控機(jī)為主體，利用軟件開發(fā)技術(shù)，將外部設(shè)備進(jìn)行整合，實現(xiàn)與LKJ數(shù)據(jù)換裝作業(yè)設(shè)備相關(guān)的應(yīng)用功能［7］，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 LKJ數(shù)據(jù)灌制校驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）一體化平臺。以一體機(jī)形態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)運行平臺，支持觸摸操作，界面布局簡潔、清晰；支持聲音播放，通過聲音進(jìn)行操作同步提示。

2）高清攝像頭。為人臉識別系統(tǒng)提供清晰的人臉圖像，通過人臉識別系統(tǒng)保障系統(tǒng)安全。

3）設(shè)備讀寫接口。配備讀寫LKJ 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器、IC 卡接口。其中，轉(zhuǎn)存器專用接口6 個，IC卡專用接口6 個，方便用戶一次進(jìn)行多設(shè)備操作，大幅提高數(shù)據(jù)灌制效率。

4）二維碼掃描器。每一列設(shè)備讀寫接口配備一個掃描器（共4 個），插入接口后自動讀取轉(zhuǎn)存器/IC 卡的標(biāo)簽信息，確保設(shè)備校驗時能夠準(zhǔn)確檢查設(shè)備標(biāo)簽與設(shè)備數(shù)據(jù)內(nèi)容是否一致。

5）標(biāo)簽打印機(jī)?？纱蛴Ｓ枚S碼的標(biāo)簽，且標(biāo)簽應(yīng)具備耐高溫、防潮、耐摩擦等特性，確保設(shè)備使用過程中標(biāo)簽字跡清晰，不會脫落。

6）USB接口。方便用戶向一體機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 人臉識別技術(shù)

通過對動態(tài)采集的視頻進(jìn)行幀處理和識別，完成人臉特征采集。與系統(tǒng)已存儲的用戶人臉特征信息進(jìn)行比對識別，若識別成功，則獲取用戶信息、角色，并初始化系統(tǒng)權(quán)限?；趹?yīng)用環(huán)境，人臉圖像采集采用可見光攝像頭，如有特殊應(yīng)用場景，考慮設(shè)置補(bǔ)光燈或紅外、可見光雙攝像頭。使用人臉識別方式登錄系統(tǒng)，杜絕了一人登錄多賬號，冒名頂替等影響數(shù)據(jù)安全的操作發(fā)生。

3.2 二維碼技術(shù)

設(shè)備粘貼任務(wù)標(biāo)簽，有助于維護(hù)人員有效識別所用設(shè)備信息。原有設(shè)備標(biāo)簽以文字形式打印，雖然可以正確地反饋設(shè)備信息，但驗證標(biāo)簽信息時需要人工通過設(shè)備讀寫軟件讀取，不能實現(xiàn)自動化，且易發(fā)生人工校驗錯誤。采用二維碼技術(shù)，可將設(shè)備信息及換裝數(shù)據(jù)信息寫入設(shè)備標(biāo)簽的二維碼，通過識別比較二維碼信息與任務(wù)信息，保證了換裝數(shù)據(jù)的正確性。

3.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

作為信息系統(tǒng)的核心技術(shù)，數(shù)據(jù)庫可對LKJ數(shù)據(jù)換裝作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一組織和管理。根據(jù)LKJ 數(shù)據(jù)換裝作業(yè)的特點，先形成數(shù)據(jù)關(guān)系模型，按照指定的結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)庫；再利用數(shù)據(jù)庫管理和挖掘系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理和分析，達(dá)到有組織、動態(tài)地管理LKJ數(shù)據(jù)換裝作業(yè)流程及LKJ數(shù)據(jù)的目的。

4 技術(shù)創(chuàng)新點

4.1 LKJ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器識別

LKJ 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器接入計算機(jī)后，系統(tǒng)自動安裝設(shè)備驅(qū)動并分配盤符。在使用原有LKJ 轉(zhuǎn)存器讀寫程序讀寫信息時，需要選擇設(shè)備專用盤符后才可繼續(xù)操作［8］。為了保證在數(shù)據(jù)灌制及校驗過程中設(shè)備接口與設(shè)備的正確對應(yīng)，需要對使用設(shè)備及接入接口進(jìn)行識別。轉(zhuǎn)存器插入接口后，系統(tǒng)獲取Windows 消息，消息內(nèi)容附帶設(shè)備盤符，通過查詢檢索WMI 對象，得到所有轉(zhuǎn)存器所接集線器的特征值及端口信息，經(jīng)與系統(tǒng)配置參數(shù)匹配，即可得到接口接入設(shè)備情況及盤符。LKJ 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器自動識別流程見圖2。

圖2 LKJ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器自動識別

4.2 LKJ數(shù)據(jù)換裝設(shè)備校驗

LKJ數(shù)據(jù)采用三位一體的校驗方式，保證數(shù)據(jù)換裝的準(zhǔn)確性。只有標(biāo)簽信息、設(shè)備內(nèi)信息與任務(wù)創(chuàng)建時錄入換裝信息完全相同，才可確認(rèn)數(shù)據(jù)校驗通過，有效避免了作業(yè)人員錯換問題。

數(shù)據(jù)灌制不但要將LKJ 數(shù)據(jù)寫入換裝設(shè)備中，還要將換裝信息寫入設(shè)備。設(shè)備完成數(shù)據(jù)灌制后，需要粘貼任務(wù)標(biāo)簽，這樣有助于技術(shù)人員有效識別所用設(shè)備信息。雖然采用二維碼技術(shù)，保證了換裝數(shù)據(jù)的正確性，但由于設(shè)備標(biāo)簽紙帶大小限制，無法將數(shù)據(jù)信息寫入二維碼，故需將數(shù)據(jù)信息先生成MD5校驗碼，再寫入二維碼中。

當(dāng)數(shù)據(jù)校驗時，先將設(shè)備接入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動識別設(shè)備類型與設(shè)備接入接口，通過串口向標(biāo)簽掃描器發(fā)送命令，獲取標(biāo)簽上的二維碼信息。當(dāng)二維碼標(biāo)簽信息、設(shè)備信息與換裝任務(wù)信息三者的MD5 碼完全一致時，則校驗通過；否則，校驗不通過。數(shù)據(jù)校驗流程見圖3。

圖3 數(shù)據(jù)校驗流程

5 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)將LKJ 數(shù)據(jù)灌制校驗作業(yè)分為：任務(wù)創(chuàng)建、數(shù)據(jù)灌制、數(shù)據(jù)校驗、設(shè)備驗證與領(lǐng)用和設(shè)備歸還5個步驟，工作流程見圖4［9］。

圖4 系統(tǒng)工作流程

Step 1LKJ 數(shù)據(jù)主管工程師接到數(shù)據(jù)換裝指令，創(chuàng)建換裝任務(wù)。

Step 2數(shù)據(jù)灌制人員領(lǐng)取換裝設(shè)備，對換裝設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)灌制，灌制完成一個設(shè)備，打印一個與之相對應(yīng)的標(biāo)簽，并粘貼。

Step 3完成數(shù)據(jù)灌制任務(wù)后，數(shù)據(jù)校驗人員將設(shè)備插入一體機(jī)相應(yīng)接口，系統(tǒng)自動掃描標(biāo)簽，記錄標(biāo)簽信息；校驗數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)比較標(biāo)簽、設(shè)備信息及任務(wù)信息，完全一致時，校驗通過。

Step 4工區(qū)工長領(lǐng)用設(shè)備，需要進(jìn)行設(shè)備驗證。驗證內(nèi)容為標(biāo)簽與設(shè)備信息是否一致，未經(jīng)校驗的設(shè)備無法驗證與領(lǐng)用；工區(qū)工人領(lǐng)用設(shè)備，同樣需要進(jìn)行設(shè)備驗證，未經(jīng)校驗的設(shè)備無法工作。

Step 5完成設(shè)備數(shù)據(jù)換裝任務(wù)后歸還設(shè)備，所有設(shè)備歸還時，任務(wù)流程結(jié)束。

LKJ數(shù)據(jù)灌制校驗系統(tǒng)引入流程管控，每一臺換裝設(shè)備在完成每一流程后，均需記錄流程流轉(zhuǎn)情況，當(dāng)存在未完成流程的換裝設(shè)備，流程無法進(jìn)入下一階段。

6 結(jié)論

LKJ數(shù)據(jù)灌制校驗系統(tǒng)已于2021年6月起在北京電務(wù)段北京車載設(shè)備車間實際運用，車間技術(shù)人員通過使用人臉識別登錄、數(shù)據(jù)批量灌制、數(shù)據(jù)自動校驗及操作記錄管理等功能，驗證了該系統(tǒng)操作簡單、性能穩(wěn)定、安全可靠，提升LKJ 數(shù)據(jù)換裝作業(yè)安全性的同時，可大幅提高工作效率。

LKJ數(shù)據(jù)灌制校驗系統(tǒng)以行規(guī)、操規(guī)、技規(guī)作為標(biāo)準(zhǔn)，充分挖掘和利用已有的LKJ 數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗［10］，在LKJ 數(shù)據(jù)灌制、校驗環(huán)節(jié)引入人臉識別、工作流及二維碼等技術(shù)手段，促進(jìn)了LKJ 數(shù)據(jù)灌制校驗自動化與安全管理的有機(jī)融合，有效降低數(shù)據(jù)換裝作業(yè)人員的安全風(fēng)險操作。該系統(tǒng)的運用，將大幅度提升數(shù)據(jù)灌制工作效率，并降低日常管理工作難度，實現(xiàn)對換裝作業(yè)人員與設(shè)備的自動化與流程閉環(huán)管理，同時為推動LKJ 數(shù)據(jù)換裝作業(yè)安全風(fēng)險管控的自動化做出重要貢獻(xiàn)。