通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

王洪琴 上海鐵路局上海通信段

通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

王洪琴 上海鐵路局上海通信段

針對(duì)上海通信段管轄范圍大、設(shè)備分布廣的特點(diǎn)，為強(qiáng)化現(xiàn)場作業(yè)和施工配合中的安全卡控、信息溝通，促進(jìn)現(xiàn)場作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，研發(fā)了通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)以智能移動(dòng)終端為載體，充分利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員監(jiān)控、調(diào)度、管理的可視化、智能化監(jiān)管平臺(tái)。

通信；作業(yè)；監(jiān)控；管理

1 概述

上海通信段管轄范圍橫跨三省一市，營業(yè)里程9 891.5 km，負(fù)責(zé)3164個(gè)通信機(jī)房，96 663 km光電纜線路等通信設(shè)備的維護(hù)與管理，設(shè)備分布廣，范圍大，在現(xiàn)場作業(yè)與施工配合中，安全卡控、信息溝通和按標(biāo)作業(yè)顯得尤為重要。為了規(guī)范段管內(nèi)施工（維護(hù)）作業(yè)安全管理，解決作業(yè)中的實(shí)時(shí)盯控、作業(yè)統(tǒng)計(jì)、作業(yè)質(zhì)量檢測等缺乏直觀有效的實(shí)時(shí)信息問題，研發(fā)了通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)以移動(dòng)智能終端為載體，利用通信技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有通信段特色的人員動(dòng)態(tài)監(jiān)控、調(diào)度、管理的可視化智能化管理平臺(tái)，在實(shí)時(shí)掌握作業(yè)及施工配合人員的現(xiàn)場狀況，促進(jìn)作業(yè)人員按標(biāo)作業(yè)和落實(shí)全過程安全盯控等方面發(fā)揮作用，并能為作業(yè)人員提供標(biāo)準(zhǔn)化的圖紙資料和應(yīng)急預(yù)案，為提高現(xiàn)場故障處理和應(yīng)急處置能力提供有效技術(shù)手段。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與技術(shù)應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由通信2 M或FE傳輸電路，計(jì)算機(jī)終端、服務(wù)器、以太網(wǎng)交換機(jī)、網(wǎng)閘、移動(dòng)智能終端等硬件組成，實(shí)現(xiàn)GPS經(jīng)緯度信息、工器具二維碼、設(shè)備信息、監(jiān)控信息等信息采集、處理。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

2.2 系統(tǒng)主要硬件

2.2.1 網(wǎng)閘

為確保系統(tǒng)的安全性，網(wǎng)閘由內(nèi)、外網(wǎng)處理單元和安全數(shù)據(jù)交換單元組成，安全數(shù)據(jù)交換單元在內(nèi)外網(wǎng)主機(jī)間按照指定的周期進(jìn)行安全數(shù)據(jù)的擺渡，保證內(nèi)外網(wǎng)隔離，實(shí)現(xiàn)可靠、高效的安全數(shù)據(jù)交換。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 服務(wù)器

外網(wǎng)服務(wù)器使用兩臺(tái)戴爾R720E5-2603服務(wù)器，服務(wù)器互為備用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙備份，確保信息交換不丟失，同時(shí)滿足通信不中斷要求。

內(nèi)網(wǎng)分別設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等。應(yīng)用服務(wù)器功能是實(shí)時(shí)信息收集，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器功能是保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并配置了冗余磁盤陣列，以提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。

2.2.3 其他硬件設(shè)備

內(nèi)、外網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的連接。協(xié)轉(zhuǎn)框、協(xié)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)傳輸2 M電路接口與以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換，此電路用在普鐵通信車間計(jì)算機(jī)終端到服務(wù)器的連接。高鐵通信車間和段調(diào)度的計(jì)算機(jī)終端采用以太網(wǎng)電路。移動(dòng)智能終端采用天翼手機(jī)，此手機(jī)除有普通手機(jī)功能外，還具有對(duì)講、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)采集、通信作業(yè)軟件運(yùn)行等功能。

2.3 系統(tǒng)主要技術(shù)應(yīng)用

該系統(tǒng)借助信息化手段，以PC端與后臺(tái)服務(wù)器為監(jiān)管平臺(tái)，智能手機(jī)等智能終端為載體，綜合運(yùn)用GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、3 G技術(shù)、QChat對(duì)講技術(shù)、AnyChat視頻技術(shù)等高新技術(shù)，通過人員定位管理、數(shù)字對(duì)講、施工管理、手機(jī)視頻通話、通信設(shè)備檢修結(jié)果遠(yuǎn)程查閱、完成計(jì)表情況的統(tǒng)計(jì)等功能，實(shí)現(xiàn)施工、維修、設(shè)備克缺的全過程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交互式的可視化、智能化管理。

2.3.1 ArcGIS技術(shù)

利用ArcGIS桌面軟件把鐵路公里標(biāo)數(shù)據(jù)（包括編號(hào)、經(jīng)緯度、公里標(biāo)）制作成矢量地圖，配置圖層，然后利用ArcMap切片生成位圖文件，在服務(wù)器端發(fā)布成網(wǎng)頁地圖，在客戶端通過ArcGIS瓦片地圖疊加技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鐵路公里標(biāo)動(dòng)態(tài)顯示。

2.3.2 QChat系統(tǒng)

采用QChat系統(tǒng)，使移動(dòng)智能終端不單具備手機(jī)的常用功能，還具備語音對(duì)講功能。

2.3.3 FollowMe軟件

采用FollowMe軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場作業(yè)人員實(shí)時(shí)定位功能。FollowMe軟件在移動(dòng)智能終端上運(yùn)行一常駐內(nèi)存的服務(wù)，每隔30 s檢查設(shè)定的定位間隔，若到達(dá)了定位時(shí)間，則會(huì)自動(dòng)獲取定位數(shù)據(jù)，并把定位數(shù)據(jù)打包向服務(wù)平臺(tái)發(fā)送。

2.3.4 電子圍欄技術(shù)

采用電子圍欄技術(shù)，根據(jù)預(yù)先輸入的維修計(jì)劃，設(shè)定維修起止時(shí)間和作業(yè)范圍。作業(yè)人員在非作業(yè)時(shí)間段停留在作業(yè)區(qū)域，或作業(yè)時(shí)間段不在作業(yè)區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送警告短信至相關(guān)管理人員，以防止違章作業(yè)發(fā)生。

2.3.5 AnyChat組件

在調(diào)度中心客戶端與移動(dòng)智能終端均安裝AnyChat音視頻組件，其采用H.264標(biāo)準(zhǔn)算法壓縮與解壓縮音視頻數(shù)據(jù)，較低的碼率即可承載較高的音視頻質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心與移動(dòng)智能終端的音視頻交互，從而實(shí)現(xiàn)音視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。2.3.6移動(dòng)智能終端Excel文件處理

移動(dòng)終端可自動(dòng)調(diào)用移動(dòng)智能終端嵌入式軟件，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)智能終端自動(dòng)接收Excel文件、填報(bào)、編輯、上傳服務(wù)器，以二進(jìn)制流的格式發(fā)送到服務(wù)平臺(tái)。

2.3.7 信息采集、存儲(chǔ)、查詢

移動(dòng)智能終端采集的數(shù)據(jù)信息經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絀nternet，經(jīng)防火墻檢驗(yàn)得到有效信息，再通過外網(wǎng)交換機(jī)上傳到外網(wǎng)服務(wù)器，此信息經(jīng)過網(wǎng)閘安全檢驗(yàn)通過后，經(jīng)內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)上傳到內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器保存，以便終端用戶查詢、分析。

為存儲(chǔ)系統(tǒng)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、鐵路線數(shù)據(jù)、WORD文件、EXCEL表格數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、工器具二維碼數(shù)據(jù)、施工作業(yè)數(shù)據(jù)庫等諸多復(fù)雜數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)采用了智能數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)用穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫處理多變的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)庫有：地理信息數(shù)據(jù)庫、鐵路線路數(shù)據(jù)庫、人員信息數(shù)據(jù)庫、作業(yè)信息數(shù)據(jù)庫等。

3 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)開發(fā)采用模塊化編程，使系統(tǒng)具有柔性擴(kuò)展功能。

3.1 實(shí)時(shí)定位與電子圍欄

系統(tǒng)定制的移動(dòng)智能終端，其應(yīng)用軟件內(nèi)嵌實(shí)時(shí)上報(bào)定位信息功能，每隔指定時(shí)間間隔上報(bào)施工人員、防護(hù)員的定位信息到系統(tǒng)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)人員實(shí)時(shí)定位、歷史軌跡回放等功能。在系統(tǒng)電子地圖界面上畫出一個(gè)區(qū)域即可設(shè)定為電子圍欄，通過與相應(yīng)人員信息綁定，當(dāng)相應(yīng)人員超出此區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)即可產(chǎn)生報(bào)警信息。

3.2 作業(yè)記錄電子化

作業(yè)人員攜帶移動(dòng)智能終端，在現(xiàn)場作業(yè)中即可將維修數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器，管理人員能實(shí)時(shí)調(diào)看相關(guān)維修作業(yè)記錄，掌握設(shè)備維修情況。段技術(shù)部門定期根據(jù)維修數(shù)據(jù)組織分析設(shè)備質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的預(yù)防修。

3.3 多媒體通信

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)語音、視頻對(duì)講及照片上傳。語音對(duì)講采用集群通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨區(qū)域?qū)χv通訊和靈活、個(gè)性化的組群音頻對(duì)講。視頻對(duì)講通過移動(dòng)智能終端可實(shí)現(xiàn)與調(diào)度指揮中心、網(wǎng)調(diào)工區(qū)的視頻通話，視頻對(duì)講信息上傳至服務(wù)器，可供查詢、播放。同時(shí)利用移動(dòng)智能終端可將照片上傳到服務(wù)器，照片附帶經(jīng)緯度、文字描述、拍攝時(shí)間、拍攝人員信息。

3.4 信息集成與共享

全段作業(yè)計(jì)劃、維修記錄、動(dòng)靜圖、音視頻錄像、設(shè)備圖紙資料和作業(yè)指導(dǎo)書等信息，根據(jù)操作權(quán)限實(shí)現(xiàn)信息共享。段管理人員可調(diào)閱所有資料，車間可調(diào)閱本車間相關(guān)的維修作業(yè)信息、設(shè)備圖紙資料和應(yīng)急預(yù)案等。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 應(yīng)急救援通信

系統(tǒng)可以為鐵路應(yīng)急救援提供動(dòng)、靜圖、語音對(duì)講等功能。在鐵路應(yīng)急救援時(shí)，救援現(xiàn)場使用四部移動(dòng)智能終端，即可滿足現(xiàn)場應(yīng)急指揮對(duì)語音對(duì)講的需要，克服了原有應(yīng)急救援系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜、攜帶安裝不方便，救援響應(yīng)慢，信息獲取不足的缺陷。移動(dòng)智能終端通過軟件實(shí)現(xiàn)與117立接臺(tái)通話。系統(tǒng)信息管理模塊中的圖片管理功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場靜圖實(shí)時(shí)上傳，視頻對(duì)講功能不僅能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場動(dòng)圖上傳，而且能提供應(yīng)急指揮人員實(shí)時(shí)視頻通話且信息自動(dòng)保存到系統(tǒng)中以備查詢；錄像管理功能提供現(xiàn)場實(shí)時(shí)高清動(dòng)圖，滿足應(yīng)急指揮人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場信息需求（見圖2）。

圖2 應(yīng)急救援通信界面

4.2 作業(yè)管理

4.2.1 施工盯控

圖3 施工盯控界面

段調(diào)度指揮中心提前將施工計(jì)劃錄入系統(tǒng)，施工人員、防護(hù)員、把關(guān)干部等可通過移動(dòng)智能終端查看施工信息，包括施工位置、施工內(nèi)容、作業(yè)人員數(shù)量和作業(yè)量等。系統(tǒng)可以智能檢測記錄施工負(fù)責(zé)人、防護(hù)員到達(dá)、離開施工現(xiàn)場信息，同時(shí)在防護(hù)員及時(shí)到達(dá)施工現(xiàn)場時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)向防護(hù)員提示安全注意事項(xiàng)及有關(guān)施工要求；施工時(shí)段內(nèi)如防護(hù)員不在施工現(xiàn)場，系統(tǒng)自動(dòng)向監(jiān)管人員發(fā)出預(yù)警，要求及時(shí)采取措施，降低施工安全隱患。利用移動(dòng)智能終端可把施工現(xiàn)場情況拍成照片、視頻等上傳到平臺(tái)，保存施工的現(xiàn)場資料。通過過程控制，可把施工進(jìn)度情況記錄在數(shù)據(jù)庫中，便于管理人員掌握施工進(jìn)度等。通過統(tǒng)計(jì)功能，為管理人員對(duì)施工分析、決策提供科學(xué)的依據(jù)（見圖3）。

4.2.2 設(shè)備維修

段調(diào)度指揮中心提前把各車間的維修計(jì)劃錄入系統(tǒng)，段管理人員可通過移動(dòng)智能終端隨時(shí)隨地審批、下發(fā)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公的便捷，提高了工作效率。作業(yè)人員通過移動(dòng)智能終端可查看維修信息，及時(shí)掌握維修任務(wù)，提前做好維修準(zhǔn)備。

移動(dòng)智能終端集成了通信維規(guī)要求的維修記錄電子表格，作業(yè)人員攜帶移動(dòng)智能終端，在現(xiàn)場作業(yè)過程中，即可將維修數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器，維修記錄采用電子簽名，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)人員的卡控。作業(yè)過程中所拍照片可實(shí)時(shí)記錄檢修中的不良板件信息，相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)上傳信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)維修質(zhì)量、維修點(diǎn)、維修中不良板件、設(shè)備類型、數(shù)量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

管理人員能實(shí)時(shí)調(diào)看相關(guān)維修作業(yè)記錄，掌握設(shè)備維修情況。系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)功能讓使用人員及時(shí)掌握年月表計(jì)劃的兌現(xiàn)情況，如自動(dòng)統(tǒng)計(jì)完成的維修設(shè)備信息、未完成的維修設(shè)備信息、將要維修的設(shè)備信息，段技術(shù)部門定期根據(jù)維修數(shù)據(jù)組織分析設(shè)備質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的預(yù)防修。

4.2.3 線路步巡

段調(diào)度指揮中心提前將線路步巡計(jì)劃錄入系統(tǒng)，步巡人員攜帶移動(dòng)智能終端開展步巡，系統(tǒng)自動(dòng)記錄步巡人員運(yùn)動(dòng)軌跡，監(jiān)管人員可以通過WEB客戶端檢查巡線情況，并查詢步巡時(shí)所上傳的照片、視頻等。

4.3 故障應(yīng)急處置

設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)急處置人員可以在故障處置途中利用移動(dòng)智能終端從服務(wù)器下載相關(guān)圖紙、預(yù)案、指導(dǎo)書等資料，同時(shí)通過比較預(yù)存在系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備正常情況下的面板運(yùn)行指示燈情況，快速查找定位故障點(diǎn)。

系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)班調(diào)度輸入的故障相關(guān)信息，自動(dòng)將故障地點(diǎn)、應(yīng)急搶修人員、應(yīng)急搶修車的地理位置準(zhǔn)確地顯示在段調(diào)度指揮中心大屏上，便于故障應(yīng)急指揮。故障處理過程的照片及視頻可實(shí)時(shí)上傳，應(yīng)急指揮人員通過視頻對(duì)講及時(shí)下達(dá)命令，實(shí)現(xiàn)故障處置有的放矢，全程有序可控。

4.4 防洪監(jiān)控

對(duì)鐵路沿線容易受洪水沖擊或山體滑坡的重點(diǎn)路段，預(yù)先錄入系統(tǒng)，在WEB地圖上突出顯示，同時(shí)在移動(dòng)智能終端地圖上也可顯示防洪路段，便于在汛期對(duì)防洪點(diǎn)有效監(jiān)控。

5 結(jié)束語

通過通信現(xiàn)場作業(yè)智能化監(jiān)管系統(tǒng)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場作業(yè)情況的實(shí)時(shí)掌握，強(qiáng)化了對(duì)通信現(xiàn)場作業(yè)及施工配合過程中安全監(jiān)督卡控措施的落實(shí)，有效促進(jìn)作業(yè)人員按標(biāo)作業(yè)。通過使用移動(dòng)智能終端，可準(zhǔn)確定位作業(yè)人員作業(yè)軌跡，避免作業(yè)人員違章上道或超計(jì)劃作業(yè)，作業(yè)人員可在計(jì)表作業(yè)過程中，完成檢修結(jié)果的填寫提報(bào)，數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在段服務(wù)器中，方便段、車間的調(diào)閱查詢。在故障處理和應(yīng)急搶險(xiǎn)過程中，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的設(shè)備圖紙資料、故障處置方法和相關(guān)應(yīng)急預(yù)案的遠(yuǎn)程查閱，為提高故障應(yīng)急處置效率和質(zhì)量提供技術(shù)支撐。隨著系統(tǒng)功能的不斷完善，本系統(tǒng)將在提升現(xiàn)場作業(yè)安全把控水平上發(fā)揮更加重要作用。

責(zé)任編輯：宋飛 竇國棟

來稿時(shí)間：2016-11-10