基于GIS地圖的工務安全監控管理系統研發與實踐

李 劍

(太原鐵路局工務處，山西 太原 030012)

基于GIS地圖的工務安全監控管理系統研發與實踐

李 劍

(太原鐵路局工務處，山西 太原 030012)

結合系統開發背景，介紹了系統構成及工作原理，從GIS地圖定位、人員定位、生產管理、雨量監測、電子檢查本等方面，對其主要功能進行了詳細說明，并對其系統特點及創新進行了闡述。

工務系統，GIS地圖，電子檢查本，雨量監測

1 系統開發背景

目前，我國鐵路在工務現場施工作業安全控制方面一直以傳統的對講通信和制度制約為主,對實際作業過程缺少有效的監控手段。太原鐵路局管轄著部分大的樞紐站場及客車通道線路，面臨著天窗點少、時間短、任務重的壓力，尤其是大秦、北同蒲、南同蒲等繁忙干線，每月僅有3個～4個天窗點，每月天窗作業時間合計6 h～8 h，施工作業任務巨大，迫切需要對作業情況的全過程監控。全路均在對上線施工作業過程監控的有效方法進行探索，尤其對于重載作業過程的盯控處于空白。研發工務作業施工監控系統，是實現工務系統安全生產有序管理、科學管理和現代化管理的有效途徑。

工務系統需要監控的內容較多，如上道作業人員、作業計劃、重點地段、雨量、軌溫等，在用的軟件多而雜，難以實現對各項內容的全方位監控、集中管理，很有必要開發一套適用于工務調度指揮的安全風險防控系統。

2 系統構成及工作原理

工務安全監控管理系統基于GIS地圖開發，結合鐵路專用地圖，實時顯示各工務段當日作業情況、作業人員的位置、運行軌跡、現場圖片、人員上下道情況以及重點地段、雨量/軌溫監測、汽車管理、斷軌監測、高鐵門禁管理等功能。系統依托GPRS/3G網絡及Internet網絡建設，通過為段、車間、工區人員配備定位終端設備，利用GPRS/3G無線傳輸技術，實現對工務上道人員的有效卡控，對違規上道作業予以報警提示，并轉發報警短信到相關人員的定位終端設備。

2.1 系統構成

工務安全監控管理系統由鐵路局/工務段監控中心軟件平臺和配套設備構成。配套設備主要包括：安裝在調度指揮中心的調度對講臺、電話語音盒；工務作業人員配備的定位終端設備。

2.2 功能模塊組成

工務安全監控管理系統通過接入雨量、軌溫、斷軌，以及軌道車定位監控、汽車定位等信息，形成了一套功能強大的綜合性工務安全監控管理平臺。主要功能模塊包括：GIS地圖、人員定位、生產管理、雨量監測、軌溫監測、斷軌監測、汽車管理、電子檢查本、門禁管理、料具管理等。本系統采用模塊化設計，擴展性極強。對以后業務模塊繼續擴展以及各模塊之間的數據共享、流程管控等奠定了基礎。

系統主要功能模塊構成如圖1所示。

2.3 工作原理

系統采用B/S架構、結合GIS地理信息系統及鐵路專用地理數據，圍繞保障安全生產、強化過程控制這一目標，設計開發集實時定位、軌跡回放、語音對講、視頻監控、雨量/軌溫/斷軌監測、車輛定位、人工檢查管理等多功能于一體的綜合管理系統。系統采集統一的接口標準，采用四級架構模式，鐵路局位于系統的頂層，滿足日常管理業務的需要，匯總全局各工務段的業務數據信息，可實時接收全局各工務段的信息和現場圖像，查看現場人員定位信息和軌跡、數據統計。各工務段調度中心是主要職能部門，也是本系統應用的關鍵環節，既要對數據信息統一匯總管理，又要對工區、車間作業人員進行監控管理，音視頻通信、現場人員定位信息和軌跡回放的功能。工區、車間工作人員通過手持終端設備實現GPS定位、實時現場拍照上傳，語音對講等功能(見圖2)。

平臺地圖采用Google地圖為開發者提供的Maps編程API。鐵路GIS子系統為工務安全防控管理平臺的GIS基礎數據支撐子系統，包括鐵路線路、場站、道岔、曲線等鐵路設備信息，通過子系統切換、地圖切換、圖層控制、彈窗顯示、一鍵跳轉等功能，全面了解工務安全各子系統動態。

3 主要功能說明

3.1 GIS地圖定位

以所轄范圍的地圖為主界面，實現各風險監控項目的地圖定位，直觀顯示。主要包括：人員、上傳資料、作業計劃、重點地段、軌道車、雨量監測、軌溫監測、斷軌監測等。同時可通過圖層控制來實現地圖界面顯示的主要內容。報警提示框實時顯示本系統接收到的報警信息，快捷方便地實現報警信息的地圖定位。系統的地圖包括鐵路地圖、二維地圖、衛星地圖3種形式，3種地圖可自由切換。

3.2 人員定位

人員定位包括“地圖界面”的人員定位、軌跡回放、軌跡查詢、現場資料圖片查看和“報表”的軌跡查詢、軌跡回放、上傳資料的查看。按組織機構的人員、角色查看人員的實時軌跡和歷史軌跡，并統計局、段、車間、工區各級部門的離線/在線人員數量，并可查看人員詳細信息及上傳現場資料，包括圖片、錄音、對講、視頻。

3.3 生產管理

該功能模塊主要實現作業計劃的地圖定位、監控登記、報警分析等。地圖界面按作業類型不同，顯示不同圖標，匹配不同的作業人員圖標(見表1)。導入計劃具有極強的容錯功能，滿足多層次的管理需求；監控登記模塊用于記錄實際作業情況，系統在外接“通話設備”“調度對講臺”的情況下，自動識別呼入的電話號碼或定位終端號碼，匹配相應的作業計劃，并置頂，很方便的記錄駐站上臺時間，分配上下道命令號、記錄上下道時間。人員統計功能按車間統計定位手機在各類施工計劃執行中的利用率和使用率。違規作業報警分4種：早到報警、超時報警、超范圍作業報警、未到現場報警等。

表1 地圖界面

3.4 重點地段管理

重點地段的地圖定位、視頻監控、信息查詢，包括防洪點、道口、岔區、沉降點、大軌縫、凍害點、防護柵欄、橋、隧、涵、護網通道口等。由于重點地段的種類較多，為滿足重點地段監控的需要，系統采用圖層控制的方式，勾選顯示需要監控的重點地段。

3.5 雨量監測

系統通過地圖和報表2種形式實現了雨量監測相關功能。地圖界面直觀顯示雨量監測點的分布情況，及當前各監測點的實時降雨情況，降雨達到報警門限時，地圖界面通過不同顏色區分報警級別及報警區段。數據報表主要實現各種雨量數據的查詢、統計等，包括實時雨量數據、雨量報警數據、歷史降雨數據、日月年降雨量統計等。

3.6 軌溫監測

軌溫監測也包括地圖和報表兩種功能，地圖界面實時顯示各監測點的實時軌溫情況，達到報警后，監測點圖標變色同時，對應監測區段變紅提示。軌溫數據表實現軌溫監測數據的查詢、高低溫查詢、統計等。

3.7 斷軌監測

主要實現斷軌監測區段的地圖定位、報警區段顯示及報警數據查詢等功能。

3.8 電子檢查本

電子檢查本基于平板電腦開發，用于代替紙質檢查本，根據人員檢查的需要，設計了多種檢查記錄表，并將病害評定標準植入系統，實現了人工檢查數據的實時上傳、自動分析、不同病害等級的變色提示，以及檢查人員的實時定位、軌跡回放等功能，能夠有效避免漏圈漏報情況。電子檢查本相關數據、圖片等實時上傳至本平臺，實現了人工檢查數據的查詢、匯總、統計等。

3.9 其他功能

系統還集成了工務作業記錄儀、汽車管理、軌道車定位監控等功能，主要實現作業人員定位、軌跡回放、視頻即拍即傳功能，以及汽車定位、軌跡回放、超時報警功能；軌道車定位監控、地圖定位、軌跡回放等。

4 系統特點及創新

1)各種監控項目全部在GIS地圖的相應位置顯示，簡潔直觀、界面友好。

2)地圖緩存服務構建，減輕了地圖服務器的壓力，提高了服務器的響應能力，加快了客戶端訪問速度及系統效能。

3)通過監控系統自動分析功能，在客戶端地圖界面的直觀顯示各個監控項目的狀態及報警信息，從而減少調度指揮中心監控人員的工作量，準確監控各種問題。

4)軌跡采用了軌跡修正算法，使軌跡更接近于真實。

5)實時響應效能：報警數據實時推送，GIS地圖實時顯示，使得系統預警處置更加直觀、明確、方便、快捷，提高調度指揮中心的業務處理能力。

6)數據導入容錯能力：導入客戶真實數據，并給出錯誤提示和修正標準，避免了數據導入過程中因數據不標準導致的信息無法入庫，無需反復修改，提高了工作人員的工作效率。

7)具有與現場工務人員進行語音對講、電話撥打錄音等功能，提高了調度指揮中心工作效率和便利性。

8)模塊化設計，可根據用戶需求配置相應的功能模塊。

9)擴展性強，可以根據用戶需要，對系統模塊進行擴展。

5 結語

工務安全監控管理系統在太原鐵路局各段推廣應用之后，實現了路局工務處、工務段調度中心對上道作業過程監控及現場作業人員的有效卡控，特別是作業計劃監控登記中電話錄音、對講、自動生成上下道命令號等功能的使用對施工監控起到了實時、自動、流程化管理。

系統集成了工務安全各方面信息，直觀顯示預警信息和報警信息，有效的減少人工的統計、篩選工作，為管理人員生產決策提供可靠數據，避免了信息孤島的問題，避免了生產決策的盲目性，并且操作靈活便捷。系統采用推送技術保證了數據的實時性和報警信息的及時性，工務人員可實時獲取各子系統信息，使預警信息在規定時間及時的消除，降低和預防潛在的安全風險，極大地方便了工務人員管理和工務安全生產的卡控。軟件平臺與電話語音盒、調度對講臺的結合使用，實現了施工計劃過程的自動監控，電話、對講號碼管理和撥號、對講全部在線，避免了聯絡現場人員時查找號碼、誤撥等問題，同時所有通話記錄可自動存儲、任意調用，為事后追溯提供了真實數據。系統根據業務規則，實時自動生成上下道命令號，避免了監控人員手工錄出錯的可能性，也節約了錄入時間，便捷快速，極大提升了工務調度指揮的工作效率。

系統使工務安全生產防控管理的大量工作完全由計算機實現，不僅大大降低工務人員的工作強度，而且能夠避免出錯情況發生。系統對實現工務安全生產防控管理工作的智能化、網絡化管理具有重要意義。

[1] 譚敦之，孫玉波，魯五一，等.基于GPS的工務巡道作業監控系統的研究[J].測控技術，2003(8)：57-58.

[2] 吳 峰,陳偉革.電務現場作業監控系統[J].上海鐵路局合肥電務段(科技成果)，2007(8)：26.

The research and development and practice of working security monitoring and management system based on GIS map

Li Jian

(WorkingSection,TaiyuanRailwayBureau,Taiyuan030012,China)

Combining with the background of system development, this paper introduced the system constitution and working principle, from the GIS map positioning, personnel positioning, production management, rainfall monitoring, electronic check book and other aspects, described in detail its main functions, and elaborated its system characteristics and innovation.

working system, GIS map, electronic check book, rainfall monitoring

1009-6825(2017)20-0237-03

2017-05-07

李 劍(1983- )，男，工程師

TU714

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