編組站外勤移動系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

齊現(xiàn)委，晏子峰

（卡斯柯信號有限公司， 上海 200071）

編組站有大量的室外工作業(yè)務,如貨檢、列檢、摘風管、列尾和貨運安全員等崗位都要進行外勤作業(yè)。這部分作業(yè)是列車編組流水線上不可缺少的環(huán)節(jié)。通常，在作業(yè)現(xiàn)場工作的工作人員靠紙筆進行記錄，通過對講機或電話機接收指令、紙質確報打印、紙質貨票交接等方式,與內勤人員進行數(shù)據(jù)交換。這種作業(yè)方式存在接受的信息和實際情況不一致、紙筆記錄信息效率低下和外勤人員作業(yè)效率不高的問題，為此，設計了編組站外勤移動系統(tǒng)。該系統(tǒng)借助無線網(wǎng)絡技術及無線手持終端設備，通過使用不同功能的手持終端應用軟件實現(xiàn)各類外勤作業(yè)人員和內勤人員之間進行信息交換，實現(xiàn)外勤人員的移動辦公，減輕外勤人員的勞動強度，減少技術作業(yè)時間，提高作業(yè)效率[1]。

1 外勤移動系統(tǒng)設計

采用多載波無線信息本地環(huán)路（McWiLL）無線通信系統(tǒng)技術搭建無線網(wǎng)絡，系統(tǒng)指標McWiLL為全IP架構[2]。McWiLL寬帶無線接入技術能夠在最大范圍內支持固定或移動模式下的多種多媒體功能。

定制工業(yè)水準的具有防水、防摔和其它滿足現(xiàn)場自然環(huán)境下使用的終端設備，針對外勤作業(yè)人員開發(fā)滿足現(xiàn)場作業(yè)需求功能的應用軟件。外勤人員通過手持機登錄系統(tǒng)，完成作業(yè)信息的實時交互。

1.1 外勤人員作業(yè)管理過程

貨檢作業(yè)是改善貨車裝載質量、保障列車與貨物運輸安全的重要環(huán)節(jié)[3]。列檢作業(yè)是在列車開車前始發(fā)檢查，列車到達后到達檢查。列車只停留短時間或有加掛、甩車作業(yè)時，對該列車進行通過列車檢查或中轉列車檢查。摘風管是摘掛調車作業(yè)中最基本的一項。列尾作業(yè)主要有列尾裝置的安裝、摘解、制號、時鐘查詢等。貨運安全員作業(yè)主要組織車輛的日常管理、維修、保養(yǎng)，保證車輛的整潔和安全。各外勤人員作業(yè)管理過程如下。

（1）貨檢：接收技檢通知，接收確報及重點事項，報告作業(yè)開始，提供修改順位、記事欄、篷布數(shù)及扣車信息，報告作業(yè)完成。

（2）列檢：接收技檢通知，接收確報，報告作業(yè)開始，提供輸入扣車及關門車信息，報告作業(yè)完成。

（3）摘風管：接收作業(yè)通知，接收拉風計劃，報告作業(yè)開始，報告作業(yè)完成。

（4）列尾：接收作業(yè)通知，報告作業(yè)開始，報告作業(yè)完成，接收調車作業(yè)單，接收調車作業(yè)單執(zhí)行指令。

（5）貨運安全員：接收倒裝信息，報告作業(yè)開始，報告作業(yè)完成。

1.2 系統(tǒng)組成

McWiLL系統(tǒng)由終端設備、無線系統(tǒng)以及網(wǎng)元管理系統(tǒng)3個部分組成[4]。因此，基于McWiLL系統(tǒng)技術搭建的外勤移動系統(tǒng)網(wǎng)絡結構按照核心層、匯聚層和接入層3個層次進行設計，其架構如圖1所示。

圖1 外勤移動系統(tǒng)架構圖

1.2.1 核心層

核心層包括核心網(wǎng)設備、信息網(wǎng)服務器、網(wǎng)管平臺和安全交換平臺，通過防火墻和安全交換平臺訪問信息網(wǎng)。核心網(wǎng)設備全面解決數(shù)據(jù)類、視頻類，移動語音類、集群調度類功能業(yè)務，從而為站場中的手持機、視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供無線數(shù)據(jù)接入，完成信息系統(tǒng)的相關功能。信息網(wǎng)服務器包括信息系統(tǒng)的主服務器、應用服務器和管理服務器，負責手持機的管理，手持機認證和為手持機分配任務。網(wǎng)管平臺負責對硬件、軟件進行綜合與協(xié)調，對網(wǎng)絡資源進行監(jiān)視、測試、配置、分析、評價和控制。網(wǎng)管系統(tǒng)具有拓撲管理、配置管理、故障管理、性能管理和安全管理功能[5]。通過安全交換平臺和防火墻在外勤移動系統(tǒng)網(wǎng)絡和外部控制網(wǎng)之間進行信息交換和數(shù)據(jù)調用。

1.2.2 匯聚層

業(yè)務匯聚層包括無線基站以及IP/光纖傳輸網(wǎng)，主要提供無線業(yè)務的匯聚和數(shù)據(jù)包的路由轉發(fā)傳輸。基站實現(xiàn)空中接口與有線網(wǎng)絡接入的轉換，通過RJ45以太網(wǎng)接口連接IP光纖傳輸網(wǎng)絡，提供無線數(shù)據(jù)網(wǎng)與有線IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的轉換，將無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務匯聚，并通過安全交換平臺送到信息系統(tǒng)。

1.2.3 接入層

智能手持終端或其他終端設備通過基站接入無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交換。

1.3 系統(tǒng)功能

（1）外勤人員登錄及身份確認：外勤人員（車號、貨檢、列檢、摘風管、連結員、監(jiān)裝卸貨運員等）通過登錄工作界面確認身份。

（2）手持機派班：根據(jù)階段計劃，手持機管理系統(tǒng)為外勤人員派班（安排作業(yè)的列車），并通知接車股道。

（3）數(shù)據(jù)傳輸：自動為外勤人員傳送作業(yè)所需信息，如：與鐵路車號自動識別（AEI）匹配的確報信息、摘風管計劃等。

（4）語音通話：在傳數(shù)據(jù)同時，可進行對話；并具有語音提示功能。

（5）現(xiàn)場拍照上傳：對扣車原因進行拍照，并上傳給列檢和貨檢值班員。

（6）崗位作業(yè)移動處理：車號人員可核查并修改與ATIS匹配后的確報信息，包括車號、品名、到站、篷布號、記事欄等相關信息；貨檢輸入扣車信息和照片；列檢作業(yè)可錄入扣車信息和照片；連結員根據(jù)摘風管作業(yè)計劃進行作業(yè)；貨運安全員裝卸任務及安全注意事項，記錄裝卸作業(yè)時間。

（7）信息實時上傳：各崗位上傳作業(yè)信息并通知作業(yè)完成。

2 關鍵技術

實現(xiàn)外勤移動子系統(tǒng)的關鍵技術是基于Mc-WiLL無線通信技術搭建無線網(wǎng)絡，覆蓋整個編組站外勤人員作業(yè)區(qū)域，從而實現(xiàn)外勤作業(yè)人員與內勤人員之間信息的快速、準確傳遞。

2.1 SAC200核心網(wǎng)設備

在編組站的信息監(jiān)控中心增加一套SAC200核心網(wǎng)設備，SAC200支持500用戶數(shù)的容量，同時滿足的話音并發(fā)數(shù)為96，能夠對最多10個基站進行管理維護，并且能夠提供數(shù)據(jù)、語音以及視頻監(jiān)控等業(yè)務[6]。基站采用400 MHz的McBTS，該基站性能穩(wěn)定，維修方便，網(wǎng)絡結構簡單，易于搭建以及維護，成本低廉，功能完善。

2.2 無線基站

無線基站提供10/100 M以太網(wǎng)接口，承載終端的IP業(yè)務數(shù)據(jù)包。無線基站通過光纜與中心網(wǎng)絡相連，手持終端通過無線信號與無線基站相連[7-8]，其中，基站可通過以太網(wǎng)接口直接連接至運站承載網(wǎng)。無線網(wǎng)管系統(tǒng)可與現(xiàn)有辦公網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)部署在相同網(wǎng)段內，實現(xiàn)對所有基站和終端的網(wǎng)絡管理。同時，手持機管理平臺通過有線和無線網(wǎng)絡對手持機進行管理和調度。單個基站網(wǎng)絡結構如圖2所示。

2.3 接入終端

選用的智能手持機通過基站可以方便、有效地進行編組站無線數(shù)據(jù)回傳。為工作場提供無線終端接入設備（CPE），通過以太網(wǎng)接口與鐵路設備連接，實現(xiàn)鐵路設備的無線數(shù)據(jù)回傳。監(jiān)控攝像頭增加視頻編碼器和CPE，視頻編碼器將模擬視頻監(jiān)控信息轉換為基于IP包的視頻流，視頻編碼器與CPE之間通過以太網(wǎng)連接，通過CPE實現(xiàn)視頻監(jiān)控信息的無線上傳。

圖2 基站網(wǎng)絡結構圖

2.4 手持機Android移動應用系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.4.1 前后臺數(shù)據(jù)交互

前端Android系統(tǒng)通過調用Webservice訪問后臺數(shù)據(jù)接口，需要引用jar包，具體步驟為：右鍵點擊項目properties-選擇AddJARs-選擇Ksoap2包。同時，在Androidmanifest.xml文件中聲明如下權限：Android.permission.INTERNET。

2.4.2 語音播報

主要應用文字合成語音（TTS，Text To Speech）技術，Android 1.6及以上版本支持TTS引擎。

實現(xiàn)TTS語音播報引擎需要引用如下jar包：

android.speech.tts.TextToSpeech.OnInitListener，復寫onInit(int i)函數(shù)。其中，int參數(shù)意為TTS語音引擎初始化狀態(tài)，當參數(shù)i為0時，表示初始化成功（TextToSpeech.SUCCESS）。

在進行語音播報操作時，維護1個handler內部消息隊列，以異步的方式處理語音播報消息。

主要的語音播報操作speakInternal調用了Text-ToSpeech類中封裝的語音播報方法：speak(s,0,null)。其中，s即需要播報的內容字符串。

2.4.3 拍照功能

調用android.provider.MediaStore包下封裝的快速拍照功能ACTION_IMAGE_CAPTURE。

需要引用的jar包為：android.provider.Media-Store。需要申明的權限為：android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE。

當用戶拍完一張照片后，以文件形式寫在外部存儲的指定目錄下，以文件訪問的形式對其進行操作。如裁剪可調用Android本地庫中分裝好的裁剪功能com.andorid.camera.action.CROP。

對于加工好的照片，顯示圖片采用Bitmap格式對圖片進行處理，在進行圖片的前后臺交互時，轉碼為Base64Coder的字符流，以便在前后臺之間傳輸和存儲。

2.4.4 CA認證與SSL VPN登錄

CA認證與SSL VPN登錄驗證調用安全軟件開發(fā)包（SDK）產品提供的應用程序接口（API）。數(shù)字證書用.cer文件格式存儲在手持機的存儲卡中，路徑為/sdcard/ca/下，客戶端密匙使用.pem文件格式也存儲在相同路徑下。

進行SSL VPN登錄時，調用SvnApiService.login()方法，需要提交用戶名、口令以及客戶端證書，如果VPN設備的登錄模式設置為口令+證書混合驗證模式，即表示對客戶端上傳的口令和證書進行身份認證。

3 系統(tǒng)應用

3.1 無線基站應用

在蘭州北編組站上、下行各場共設置基站3套。由于蘭州北編組站周邊建筑物主要為平房和樓層較低的辦公或設備用房，對于基站信號覆蓋來說，系統(tǒng)具有較好的覆蓋效果，能夠保證比較大范圍內的非視距高速數(shù)據(jù)傳輸能力。就蘭州北編組站站場區(qū)域內，無線網(wǎng)絡完全能夠滿足需求。

3.2 手持機應用

3.2.1 登錄頁面

點擊手持機蘭州北編組站外勤移動子系統(tǒng)桌面應用圖標，進入登錄頁面。在登錄頁面用戶代碼處輸入為外勤人員分配的用戶代碼，點擊屏幕任意一處，系統(tǒng)會根據(jù)用戶代碼自動匹配用戶崗位與用戶姓名。輸入用戶名密碼，點擊登錄，進入系統(tǒng)頁面，如圖3所示。

3.2.2 任務列表頁面

任務列表頁面是登陸外勤作業(yè)系統(tǒng)展示的系統(tǒng)頁面，系統(tǒng)會根據(jù)登陸用戶的不同，自動判斷登陸人員類別，進入不同的任務列表頁面。如圖4所示，系統(tǒng)根據(jù)用戶類別，進入貨檢頁面。以下以貨檢工作為例，任務列表頁面的基本操作。

圖3 登錄頁面

圖4 任務列表頁面

進入任務列表頁面，顯示下發(fā)的任務列表，列表分別展示車次、股道、到發(fā)、作業(yè)人位置、派班時間等任務信息。頁面最下方會顯示外勤人員相關信息。當接收到新任務時，任務列表會自動增加一條新任務，并會有語音提示，有新的任務到達。通過手持側面上下鍵或者點擊屏幕,可以選擇具體要執(zhí)行的任務，當點擊任務時，會進入詳細任務執(zhí)行頁面，此時,語音播報詳細任務。當選擇執(zhí)行任務時，系統(tǒng)會自動將任務已接受的回執(zhí)發(fā)回服務端，此外,還可以點擊任務列表頁面回執(zhí)按鈕，手持機會將接收到的任務回執(zhí)信息發(fā)回服務端，完成回執(zhí)。點擊任務列表的語音鍵，系統(tǒng)會自動播報當前選擇任務及任務信息。點擊任務列表頁面退出按鈕，系統(tǒng)退出。

3.2.3 任務執(zhí)行頁面

點擊任務進入任務時，會進入任務排序頁面。頁面分別顯示順位號、車號、記事欄、作業(yè)時間等信息，如圖5所示。

根據(jù)現(xiàn)場外勤人員作業(yè)情況，外勤人員在車頭時，可選擇正序作業(yè)，當外勤人員恰好在列尾時，可選擇反序作業(yè)。點擊開始按鈕或者按手持側鍵確認按鈕，開始進入詳細內容頁面，正式開始作業(yè)，進入確報詳細頁面，該頁面主要顯示每一車的順位號、車號、車種、發(fā)站、到站、品名、記事欄、重點內容以及完成時間等內容。另外頁面上還顯示上下、拍照、語音播報、返回等菜單鍵。通過上下側鍵，可以選擇執(zhí)行任務。

圖5 任務執(zhí)行頁面

外勤人員在貨檢作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)有車輛需要拍照的情況，可以點擊屏幕上的拍照按鈕，為車輛拍照。每個確報信息可以拍攝9張照片，手持系統(tǒng)會自動將照片上傳至后臺服務器，供作業(yè)中心指揮參考。

4 結束語

外勤移動系統(tǒng)已經(jīng)在蘭州北編組站應用，通過搭建無線網(wǎng)絡和開發(fā)手持機應用軟件，實現(xiàn)了蘭州北編組站確報、現(xiàn)車、鉤計劃、裝卸車等信息在現(xiàn)場操作人員和后臺數(shù)據(jù)庫之間的雙向、實時傳輸和共享。避免了一些人為因素造成的失誤，減少了外勤人員工作中的來回走動，提高了外勤人員的工作效率，改善了外勤作業(yè)人員的勞動強度。