物聯網技術在鐵路行車安全監控系統中的應用

引言：本文通過對已有文獻的整理明確了物聯網技術的定義和基本特征，并且分析了物聯網技術的體系架構。通過對于鐵路行車安全保障體系的分析，闡述了物聯網技術在鐵路行車安全監控系統中的應用和具體架構。最后文章分析了基于物聯網的鐵路行車安全監控系統的優勢。

一、物聯網相關理論

（一）物聯網定義與基本特征

物聯網的基本概念，是由美國麻省理工學院的Sanjey Sarma和David Brock教授1999年提出，其核心思想是應用EPC為全球每一個物體提供唯一的標識符，運用RFID技術完成數據采集，通過互聯網使多個服務器達成信息共享[1]。

（二）物聯網的體系架構

目前，物聯網的體系架構已經基本形成，通常一個完整的物聯網架構主要包含以下五個層面。

1、數據采集層

數據采集層的主要任務是將在物聯網處理范圍內的各種現實物理量，通過各種手段，實時、自動的轉儲為數字化的信息和數據。

2、數據匯聚層

數據匯聚層的主要任務是將采集層采集到的數據，通過各種處理技術進行匯總，將該處理范圍內的各種信息進行綜合分析，并加以整合方便集約處理。

3、數據傳輸層

傳輸層的主要任務是利用已有的有線或無線的網絡，完成主要信息的實時傳輸。

4、數據管理層

數據管理層由各種應用服務器組成（包括數據庫服務器），通過數據處理技術，利用內部的數據處理軟件，對于采集到的數據進行整理分析，并通過構建模型，使之能夠符合用戶的現實使用需要。

5、應用層

應用層是利用各種匯編語言、編譯軟件開發的能夠集成底層系統功能的，面向各行各業的實際應用體系。如智能交通、遠程醫療與健康監護、鐵路行車安全監控等。[2]

二、鐵路行車安全監控應用

（一）鐵路行車安全保障體系

在現場生產實際過程中，鐵路行車安全受到很多因素的制約，根據大系統理論的觀點，行車安全主要受到以下四類因素影響——人員、設備、運行環境和運營管理。在長時間的生產實踐中，我國鐵路形成了一套行之有效的行車安全保障體系。鐵路行車安全保障體系是一個實時監控、開放的“人-機-環”動態控制體系。該體系利用了最新的安全技術，例如現代安全監測技術、信息傳輸技術、控制技術，實現了對于設備的實時監測、信息的實時傳輸和故障的實時處置。

（二）鐵路行車安全監控系統架構

鐵路行車安全事故的發生也是隨機的、突發的，表示鐵路行車安全的數據是海量的、離散的，難以通過統計學的理論方法進行準確的統計分析，達到預測的目的，所以調度指揮系統很難直接使用。鐵路行車安全監控系統可以結合數據的內部關聯性，通過建模進行智能處理，使之可以轉化為能夠滿足調度指揮系統需要的數據。

因為影響行車安全的因素很多，所以鐵路行車安全監控必須監控大量的對象，根據監控對象的不同，可分別實現對機車車輛系統、線路橋隧系統、牽引供電系統、通信信號系統的監測、預警和應急處置，為鐵路的安全運行提供技術保證。為了更好的完成鐵路行車安全的保障任務，鐵路行車安全監控系統有監測、信息傳輸、安全管理、維修應急處置等功能，并分別由對應的子系統完成。其主要結構如下圖。

三、基于物聯網的鐵路行車安全監控系統的優勢

物聯網技術在故障智能感知、設備智能監測、事故智能控制、應急輔助決策等領域都有著十分明顯的優勢，因此可以將其充分應用到鐵路行車安全監控系統中，物聯網可以大大提高鐵路行車危險源辨識、危險源評價、風險評級、風險管理、預警、輔助決策的水平，具體表現在一下幾個方面：

（1）全面化與智能化的感知定位災害、故障、危險。運用物聯網中的射頻識別技術、傳感技術和智能視頻分析技術，通過智能射頻識別設備、各種傳感器設備、智能信息采集設備，實現了對鐵路與行車相關的各個監控區域危險源的實時感知、只能辨識、演化機理分析。提高了鐵路各部門對于設備故障、自然災害、突發事件、人為破壞的預警力度，防患于未然，變被動防御為主動監控。

（2）多樣化的傳輸網絡。鐵路行車安全監控系統的信息傳輸網絡主要是通過GSM-R的鐵路通信專網和鐵路專門通信光纜，運用了物聯網技術之后，可以充分利用互聯網資源，對于部分可以通過外網傳輸的信息利用無線傳感器網絡、移動通信網和多媒體網絡等多種形式的異構網絡進行傳輸通信。當鐵路通信專網或通信光纜發生故障或者擁堵時，系統能夠立即轉換傳輸方式，通過其他共存的網絡完成數據傳輸，直到鐵路通信專網和鐵路專門通信光纜恢復正常工作時為止。

（3）統一的、數據共享的監控平臺。鐵路行車安全監控系統通過物聯網數據傳輸、融合、分析、共享等技術實現從監測現場到站段級調度到路局調度所級到總公司調度級的縱向傳輸、共享，還實現了車、機、工、電、輛等不同業務工種間的橫向傳輸、共享。物聯網技術構建了統一的監控平臺，避免了鐵路由于管理機制產生的條塊分割的人為信息不暢，有力的解決了信息孤島問題，實現了數據共享，為下一步的風險研判，智能決策，應急處置提供了基礎和平臺。

參考文獻

[1]王良民，熊書明.物聯網工程概論[M].北京：清華大學出版社.2011.12.

[2]肖維斯，物聯網在鐵路安全監控領域應用研究[D].北京交通大學，2012.

（作者單位：西南交通大學交通運輸與物流學院）