永煤集团移动信息化系统的设计与实现
摘 要：近年来，高速铁路在我国迅速发展，里程数稳居世界第一。为了保障高铁的正常运行，各铁路局下属的工务部门必须每天对高铁线路进行检查和维护，这是一项长期的、定期的并具有一定重复性的劳动。伴随着信息化、数字化的大潮，国内外铁路系统都加大了对铁路管理信息化的投入，然而，当前国内的大部分信息化系统只能覆盖到车间一级，下面工区的人员在实际上线作业过程中，还是依靠传统的纸质表格和摄像手电记录数据和保障安全，不能纳入到数字化铁路的框架下。得益于移动互联网的高速发展，本系统将移动终端直接部署到高铁工务上线作业的负责人和车辆上，提供了实时定位、通道门导航、作业管理、安全管理等实用功能，将工务作业的的最后一个也是最基础的环节通过无线网络联系起来，为将来融合进整个“数字铁路”打下良好基础。
关键词： 高铁工务作业；信息化系统；数字铁路
1 简介
近年来，高速铁路在我国迅速发展，里程数稳居世界第一。为了保障高铁的正常运行，各铁路局下属的工务部门必须每天对高铁线路进行检查和维护，这是一项长期的、定期的并具有一定重复性的劳动。随着信息化、数字化的大潮，国内外铁路部门都加大了对铁路管理信息化的投入。然而，当前国内的大部分信息化系统只能覆盖到车间一级，下面工区的人员在实际上线作业过程中，还是依靠传统的纸质表格和摄像手电记录数据和保障安全，不能纳入到数字化铁路的整体中来。
“基于移动终端的高速铁路工务上线作业安全管理系统”是针对高铁工务上线作业全过程而设计开发的一套安全管理系统。包括了实时位置管理、作业流程管理、远程门禁控制、通道门导航、信息反馈等五大主要功能。
实时位置管理可以有效地提高管理者对作业人员和车辆的掌控力——通过给作业人员和车辆配备装载了GPS定位系统的移动终端，管理者不仅能够实时的查看作业人员和车辆当前的地理位置，还能获取当天的作业进度信息。
本系统结合高铁工务上线作业的流程，实现了全流程电子化、无纸化的作业流程管理，能够通过系统下达和制定作业计划，在作业过程中填写作业信息并实时地上传到服务器，以及随时查看完成的作业计划。其中，重点突出了对人员、工（机）具等可能存在安全风险的对象的监管，将人员点名、工（机）具查漏功能融入了作业流程管理中。
针对进出通道门这一高铁上线作业的重要安全环节，本系统从硬件和软件两方面做出了改进，代替了原来的钥匙开门。硬件方面，将普通门锁替换为电控锁，并采用太阳能供电系统，实现了偏远地区门禁的自动控制；另外，加装的监控摄像头提供了额外的安全保障。软件方面，结合移动终端的NFC掃描功能，实现了门禁状态监测、远程呼叫/开启通道门、视频实时监控和回放的功能。
针对高铁通道门位置相对偏远、施工便道经常变动的实际情况，本系统设计了一套专门的导航系统，在常规的路网导航功能之外，增加了司机自己采集的施工便道路径，这样就能够灵活应对施工便道经常变动的情况。
在高铁上线作业过程中，如遇到需要记录的问题，本系统提供了多种形式的反馈通道，作业人员可以通过文字、语音、音频和视频的形式将问题记录并反馈到服务器中，以便管理者进行查看。
得益于移动互联网的高速发展，本系统将移动终端直接部署到高铁工务上线作业的负责人和车辆上，将工务作业的的最后一个也是最基础的环节通过无线网络联系起来，为将来融合进整个“数字铁路”打下良好基础。
2 作业人员和车辆的实时位置管理
本系统采用了铁路专题电子地图制作技术，为用户提供包含铁路设施信息的大比例尺电子地图。作业人员的手持移动终端和汽车上的车载移动终端都装有GPS定位模块，能够获取人员和车辆的实时位置信息，然后系统通过无线网络将该信息实时发送到服务器上，再通过地图显示技术，将人员、车辆的实时位置标注在网页端和管理者移动端的地图上，这样管理人员就能随时掌握人员和车辆的动向以及当前状态，确保人员作业和行车安全，如图1所示。
另外，系统会定时记录人员和车辆的位置信息，这样通过系统网页端，管理人员还能查看特定人员和车辆的当前轨迹和历史轨迹，让其对作业过程有一个更全面的了解，及时发现安全隐患。如图2所示，是通过网页端查询的作业车辆陕西省大荔县行进的历史轨迹。
3 到达高铁通道门的路径导航
高速铁路的应急通道门大都处在较为偏远的地区，作业人员需要乘车前往。为了方便不熟悉道路的司机到达通道门，本系统移动终端的应用程序中加入了通道门导航功能。常见的导航设备或应用（如导航仪、百度地图等）更加偏重于城市地区，在城市中的导航精度高，但由于高铁通道门地处偏远，普通导航地图的分辨率不够，则其能够精确导航到的终点离目的地通道门还有很远的距离，不能满足司机的需要。
本系统从两方面解决导航精度不够的问题。提供分辨率更高的导航地图。本系统从1：2000、1：500的航拍图中提取路网信息，并制作了铁路的专题电子地图。另外，距离高铁通道门几百米甚至超过一千米范围内的道路通常为乡间土路和施工便道，这种道路不在路网中，却经常由于下雨或人为因素被堵住或改道，是出工时司机最头疼的问题。因此，本系统研发了一套自主路径采集系统，用来解决这一问题。
根据实际出工需求，本系统将导航目的地固定为各个通道门，最终显示的导航路径由两部分构成——路网路径和采集路径，如图3所示：
其中，灰色线为路网路径，通过Supermap提供的路径规划模块，能够算出从工区或其它地方到距离目的地通道门最近的路网上的点之间的路径。而黑色的采集路径是由系统的路径采集功能生成的路径。用户使用时可以先根据语音提示到达离通道门最近的路网点，然后依据显示的自采路径到达通道门。
导航系统会根据用户当前所处的位置，智能地显示出路网路径和采集路径。基于移动终端的自主路径采集功能是本项目的创新点之一，它能够灵活地适应通道门附近小路经常性的变动，让用户可以自己添加和更新采集路径。其流程分为两步：第一步，用户需要通过移动终端采集路径点。第二步，用户需要根据采集到的路径点，通过网页端绘制出完整的路径线。
4 高铁工务上线作业流程管理
为了保障高铁线路的正常稳定运行，高铁工务段各工区需要每天对其管辖的区段进行巡查维护。其中，要为每天的任务制定计划，并严格按照计划进行作业，最终将作业结果填入日写实表中提交存档。为了实现该过程的系统化管理，管理系统应该覆盖从日计划制定，到日写实查看之间的全过程，不仅能够控制工务上线作业按照流程分阶段地进行，还能够保障作业安全。通过调研得知，可以将一天的作业分为以下五个阶段：班前准备阶段、上道阶段、作业阶段、下道阶段、作业完成阶段。每天执行作业任务前，作业人员可以通过系统PC终端创建当天的日计划表并输入相关信息，如图4所示，该日计划会通过系统发送到作业人员的手持移动终端上，并指导作业人员按照计划分阶段完成当天的任务。
5 高铁门禁的远程控制
高铁门禁安全系统将普通的门禁设备与远程控制、地图直观显示相结合，实时监控高铁安全通道的状态、人员进出情况，实现了高铁安全通道的实时监控、有效管理。本系统加强了对作业人员上线作业的监控管理，防止出现违规上线施工的情况，同时避免因钥匙丢失造成更大的安全隐患。
6 实时信息反馈系统
为了应对作业过程中可能出现的紧急情况，本系统提供了灵活的信息反馈系统，如图5所示。作业人员可以通过移动终端实进行拍照、摄像、录音和输入文字，并实时地将得到的图片、视频、语音和文字上传到服务器中保存下来。管理者能够通过网页端查看保存的反馈信息，并且能在电子地图上看到反馈发生的位置。
7 结束语
当前高铁工务上线作业的安全管理主要依靠工人的自觉性，不利于管理并且存在一定的安全风险，着眼于此，开发出一套可靠的高效的管理系统很有必要。地理信息系统是能够最直接地反映出对象信息的平台。首先，得益于移动设备和无线通信技术的高速发展，本系统实现了人员和车辆的实时定位以及信息的实时传输，能让管理者随时获得人员和车辆的位置和工作状态，有效加强了管理力度。其次，通过移动终端和服务器的互联，本系统实现了全作业流程的安全管理系统化，使用移动终端进行点名、清点工机具、通道门导航、反馈信息和传输作业数据，并在发生疏漏时及时报警提示，能有效提高作業过程的可靠性和安全性。另外，针对高铁通道门的安全管理，本系统设计并实现了能够远程自动控制的门禁系统，代替原来的钥匙开门，使高铁门禁管理更加科学安全。
作者简介：谢斯（1987-），男，湖北新洲人，硕士，助理工程师，研究方向：遥感测绘、计算机应用。
