鐵路室外作業人員實時定位監控系統的研發與應用

鮑金福 王永生 中國鐵路上海局集團有限公司徐州北站

鐵路室外作業人員主要包括調車、列檢、貨檢、檢修、巡線等工種，具有覆蓋面廣、作業環境復雜等特點，傳統的視頻監控、民用定位系統等手段難以滿足現場作業監控的需要。為此，徐州北站聯合上海華鐵智能系統工程有限公司和惠州峰華經緯科技有限公司研發了具有亞米級精度的鐵路室外作業人員實時定位監控系統。

該系統由無線網絡定位基站及天線、智能方位燈、定位信息采集與人員定位監控軟件系統組成，采用多頻及多模差分定位技術，可有效抵消星鐘、星歷、電離層、對流層等因素產生的誤差，從而實現誤差在一米以內的衛星導航定位精度。

本文主要介紹了基于無線網絡及精確位置測定技術的鐵路室外作業人員實時定位監控系統的研發與應用，主要包括系統設計、軟件架構、硬件設計、系統分析等。該系統能在Web界面的電子地圖上實時顯示作業人員的具體位置，并可對作業人員的運行軌跡進行記錄，同時具有查詢作業人員的運行軌跡的歷史記錄回放功能，實現了對室外作業人員的實時信息化管理。

1 系統設計

鐵路室外作業人員實時定位監控系統主要由差分基準站、差分管理系統、定位終端、應用管理平臺四部分組成（見圖 1）。

圖1 系統關系圖

本系統支持1+N的配置模式，即一套差分基站和管理系統、應用平臺可以支持若干個定位終端。

1.1 定位增強系統

定位增強系統（見圖2）通過基準站向差分服務器(即定位增強服務器)發送北斗定位的差分校正數據，發送的方式是TCP或者UDP協議。圖2中“定位增強服務器”要處理的任務有：接收各個基準站的北斗差分數據，同時接收終端(即圖中用戶1-N)的位置信息，根據終端位置找到最優基站，把該基準站的差分校正數據發送給用戶終端。

圖2 定位增強系統架構圖

1.2 差分基準站

XD-T100基準站（見圖3）采用雙系統（BDS+GPS）及多頻技術，通過復雜的數學模型，計算出衛星信號在通過地球大氣層時所引起的誤差，提取準確的糾正信息，發送到系統的應用終端；在終端所得的定位信息結合校正信息后，把計算定位過程中的最主要的誤差源消除，從而得到亞米級的精確定位。

XD-T100體積輕巧，方便安裝，可短時間內安裝于任何空曠地方或樓頂上。金屬機殼配以防水封條，使其足以應對室外惡劣環境并長期工作。

圖3 XD-T100基準站

1.3 差分管理系統

監控中心軟件采用C/S和B/S相結合的結構形式，軟件運行在Windows 2000/XP中文操作平臺上，采用Visual C++6.0、ActiveX、SQL lite數據庫編制，采用多進程、多線程技術，實時并發處理多任務，軟件功能豐富。

1.4 定位終端

為方便室外作業人員攜帶，定位終端為智能方位燈（見圖4）的形式，采用集定位數據測定、無線通訊及傳統的方位燈功能與一體的集成化方案。即通過DGPS、AGPS采集衛星定位信息實時通過無線傳輸系統傳輸到基站，并通過基站解算計算出室外人員的位置。通過手動開關開啟或關閉高亮度的閃爍方位燈以替代傳統的簡易方位燈。

圖4 智能方位燈

1.5 應用管理平臺

應用管理平臺（見圖5）綜合應用了數據庫技術、地理信息系統技術、無線局域網技術。該平臺包括系統管理、用戶管理、人員跟蹤、查詢統計、歷史數據的查詢和報表打印等模塊。能跟蹤室外作業人員動態分布情況、數量以及其所在的位置。同時具有選擇跟蹤、實時跟蹤、位置查詢和活動軌跡查看等功能。并提供了靈活的交互式界面，方便瀏覽維護。

圖5 應用管理平臺

2 系統試用情況

鐵路室外作業人員實時定位監控系統自2016年10月在徐州北站上到場開始使用，主要用于上到場貨檢作業人員室外作業時的定位監控。使用情況如下：

2.1 實時定位

貨檢作業人員出務作業時攜帶智能定位終端，應用管理平臺上能實時顯示作業人員的位置和移動情況，正確顯示作業人員所處的股道信息。實時傳送數據，誤差不超過2 s。

2.2 查詢分析

通過應用管理平臺，能查詢任意注冊的室外作業人員和指定時間所處的位置；能查詢任意指定位置的人員情況，能查詢各部門員工的分配情況。同時可以顯示室外作業人員的區域內的人員數量，分布范圍，并能查詢指定日期室外作業的當日運動軌跡，并進行報表打印。

2.3 使用方便

智能定位終端將定位系統與方位燈一體化，方便作業人員攜帶，不增加額外負擔。定位終端采用可充電電池，一次充電可連續工作48 h以上，能滿足四班作業需要。頻率對人身無害，工作溫度-30℃～75℃，防水、防塵、在惡劣環境下24 h正常工作。

3 結束語

鐵路室外作業人員實時定位監控系統達到了設計目的，可有效提高室外作業人員管理化水平，能大大提高鐵路室外作業人員的安全系數，同時也可以解決室外人員監控管理難度大的問題。同時，該系統的應用，對提高鐵路現代化及自動化起到了現實的推動意義。這一人員管理的現代化手段，具有低成本、高效率、易操作和管理等特點，有利于在鐵路系統推廣使用。