通信现场作业智能化监管系统的研发与应用

王洪琴 上海铁路局上海通信段

通信现场作业智能化监管系统的研发与应用

王洪琴 上海铁路局上海通信段

针对上海通信段管辖范围大、设备分布广的特点，为强化现场作业和施工配合中的安全卡控、信息沟通，促进现场作业标准化，研发了通信现场作业智能化监管系统。该系统以智能移动终端为载体，充分利用计算机信息技术与通信技术，实现作业人员监控、调度、管理的可视化、智能化监管平台。

通信；作业；监控；管理

1 概述

上海通信段管辖范围横跨三省一市，营业里程9 891.5 km，负责3164个通信机房，96 663 km光电缆线路等通信设备的维护与管理，设备分布广，范围大，在现场作业与施工配合中，安全卡控、信息沟通和按标作业显得尤为重要。为了规范段管内施工（维护）作业安全管理，解决作业中的实时盯控、作业统计、作业质量检测等缺乏直观有效的实时信息问题，研发了通信现场作业智能化监管系统。该系统以移动智能终端为载体，利用通信技术，计算机技术，实现具有通信段特色的人员动态监控、调度、管理的可视化智能化管理平台，在实时掌握作业及施工配合人员的现场状况，促进作业人员按标作业和落实全过程安全盯控等方面发挥作用，并能为作业人员提供标准化的图纸资料和应急预案，为提高现场故障处理和应急处置能力提供有效技术手段。

2 系统结构与技术应用

2.1 系统网络拓扑结构

系统主要由通信2 M或FE传输电路，计算机终端、服务器、以太网交换机、网闸、移动智能终端等硬件组成，实现GPS经纬度信息、工器具二维码、设备信息、监控信息等信息采集、处理。系统网络拓扑结构如图1。

2.2 系统主要硬件

2.2.1 网闸

为确保系统的安全性，网闸由内、外网处理单元和安全数据交换单元组成，安全数据交换单元在内外网主机间按照指定的周期进行安全数据的摆渡，保证内外网隔离，实现可靠、高效的安全数据交换。

图1 系统网络拓扑结构示意图

2.2.2 服务器

外网服务器使用两台戴尔R720E5-2603服务器，服务器互为备用，实现数据双备份，确保信息交换不丢失，同时满足通信不中断要求。

内网分别设置应用服务器、数据库服务器等。应用服务器功能是实时信息收集，数据库服务器功能是保存基础数据，并配置了冗余磁盘阵列，以提高数据存储的可靠性。

2.2.3 其他硬件设备

内、外网交换机实现各节点的连接。协转框、协转实现传输2 M电路接口与以太网口转换，此电路用在普铁通信车间计算机终端到服务器的连接。高铁通信车间和段调度的计算机终端采用以太网电路。移动智能终端采用天翼手机，此手机除有普通手机功能外，还具有对讲、经纬度数据采集、通信作业软件运行等功能。

2.3 系统主要技术应用

该系统借助信息化手段，以PC端与后台服务器为监管平台，智能手机等智能终端为载体，综合运用GPS技术、GIS技术、3 G技术、QChat对讲技术、AnyChat视频技术等高新技术，通过人员定位管理、数字对讲、施工管理、手机视频通话、通信设备检修结果远程查阅、完成计表情况的统计等功能，实现施工、维修、设备克缺的全过程实时动态交互式的可视化、智能化管理。

2.3.1 ArcGIS技术

利用ArcGIS桌面软件把铁路公里标数据（包括编号、经纬度、公里标）制作成矢量地图，配置图层，然后利用ArcMap切片生成位图文件，在服务器端发布成网页地图，在客户端通过ArcGIS瓦片地图叠加技术，实现铁路公里标动态显示。

2.3.2 QChat系统

采用QChat系统，使移动智能终端不单具备手机的常用功能，还具备语音对讲功能。

2.3.3 FollowMe软件

采用FollowMe软件，实现对现场作业人员实时定位功能。FollowMe软件在移动智能终端上运行一常驻内存的服务，每隔30 s检查设定的定位间隔，若到达了定位时间，则会自动获取定位数据，并把定位数据打包向服务平台发送。

2.3.4 电子围栏技术

采用电子围栏技术，根据预先输入的维修计划，设定维修起止时间和作业范围。作业人员在非作业时间段停留在作业区域，或作业时间段不在作业区域内，系统自动发送警告短信至相关管理人员，以防止违章作业发生。

2.3.5 AnyChat组件

在调度中心客户端与移动智能终端均安装AnyChat音视频组件，其采用H.264标准算法压缩与解压缩音视频数据，较低的码率即可承载较高的音视频质量。实现调度中心与移动智能终端的音视频交互，从而实现音视频实时监控功能。2.3.6移动智能终端Excel文件处理

移动终端可自动调用移动智能终端嵌入式软件，实现移动智能终端自动接收Excel文件、填报、编辑、上传服务器，以二进制流的格式发送到服务平台。

2.3.7 信息采集、存储、查询

移动智能终端采集的数据信息经无线网络传输到Internet，经防火墙检验得到有效信息，再通过外网交换机上传到外网服务器，此信息经过网闸安全检验通过后，经内网交换机上传到内网服务器保存，以便终端用户查询、分析。

为存储系统的经纬度数据、地图数据、铁路线数据、WORD文件、EXCEL表格数据、图片数据、视频数据、语音数据、工器具二维码数据、施工作业数据库等诸多复杂数据信息，系统采用了智能数据库，实现用稳定的数据库处理多变的数据。本系统主要数据库有：地理信息数据库、铁路线路数据库、人员信息数据库、作业信息数据库等。

3 系统主要功能

系统开发采用模块化编程，使系统具有柔性扩展功能。

3.1 实时定位与电子围栏

系统定制的移动智能终端，其应用软件内嵌实时上报定位信息功能，每隔指定时间间隔上报施工人员、防护员的定位信息到系统服务器，实现人员实时定位、历史轨迹回放等功能。在系统电子地图界面上画出一个区域即可设定为电子围栏，通过与相应人员信息绑定，当相应人员超出此区域时，系统即可产生报警信息。

3.2 作业记录电子化

作业人员携带移动智能终端，在现场作业中即可将维修数据实时上传到服务器，管理人员能实时调看相关维修作业记录，掌握设备维修情况。段技术部门定期根据维修数据组织分析设备质量，实现有针对性的预防修。

3.3 多媒体通信

系统可实现语音、视频对讲及照片上传。语音对讲采用集群通讯技术，实现大范围、跨区域对讲通讯和灵活、个性化的组群音频对讲。视频对讲通过移动智能终端可实现与调度指挥中心、网调工区的视频通话，视频对讲信息上传至服务器，可供查询、播放。同时利用移动智能终端可将照片上传到服务器，照片附带经纬度、文字描述、拍摄时间、拍摄人员信息。

3.4 信息集成与共享

全段作业计划、维修记录、动静图、音视频录像、设备图纸资料和作业指导书等信息，根据操作权限实现信息共享。段管理人员可调阅所有资料，车间可调阅本车间相关的维修作业信息、设备图纸资料和应急预案等。

4 系统应用

4.1 应急救援通信

系统可以为铁路应急救援提供动、静图、语音对讲等功能。在铁路应急救援时，救援现场使用四部移动智能终端，即可满足现场应急指挥对语音对讲的需要，克服了原有应急救援系统设备复杂、携带安装不方便，救援响应慢，信息获取不足的缺陷。移动智能终端通过软件实现与117立接台通话。系统信息管理模块中的图片管理功能，实现现场静图实时上传，视频对讲功能不仅能实现现场动图上传，而且能提供应急指挥人员实时视频通话且信息自动保存到系统中以备查询；录像管理功能提供现场实时高清动图，满足应急指挥人员实时掌握现场信息需求（见图2）。

图2 应急救援通信界面

4.2 作业管理

4.2.1 施工盯控

图3 施工盯控界面

段调度指挥中心提前将施工计划录入系统，施工人员、防护员、把关干部等可通过移动智能终端查看施工信息，包括施工位置、施工内容、作业人员数量和作业量等。系统可以智能检测记录施工负责人、防护员到达、离开施工现场信息，同时在防护员及时到达施工现场时，系统自动向防护员提示安全注意事项及有关施工要求；施工时段内如防护员不在施工现场，系统自动向监管人员发出预警，要求及时采取措施，降低施工安全隐患。利用移动智能终端可把施工现场情况拍成照片、视频等上传到平台，保存施工的现场资料。通过过程控制，可把施工进度情况记录在数据库中，便于管理人员掌握施工进度等。通过统计功能，为管理人员对施工分析、决策提供科学的依据（见图3）。

4.2.2 设备维修

段调度指挥中心提前把各车间的维修计划录入系统，段管理人员可通过移动智能终端随时随地审批、下发作业，实现移动办公的便捷，提高了工作效率。作业人员通过移动智能终端可查看维修信息，及时掌握维修任务，提前做好维修准备。

移动智能终端集成了通信维规要求的维修记录电子表格，作业人员携带移动智能终端，在现场作业过程中，即可将维修数据实时上传到服务器，维修记录采用电子签名，实现对作业人员的卡控。作业过程中所拍照片可实时记录检修中的不良板件信息，相关数据实时上传到服务器，服务器对上传信息进行处理，实现对维修质量、维修点、维修中不良板件、设备类型、数量等进行统计。

管理人员能实时调看相关维修作业记录，掌握设备维修情况。系统的统计功能让使用人员及时掌握年月表计划的兑现情况，如自动统计完成的维修设备信息、未完成的维修设备信息、将要维修的设备信息，段技术部门定期根据维修数据组织分析设备质量，实现有针对性的预防修。

4.2.3 线路步巡

段调度指挥中心提前将线路步巡计划录入系统，步巡人员携带移动智能终端开展步巡，系统自动记录步巡人员运动轨迹，监管人员可以通过WEB客户端检查巡线情况，并查询步巡时所上传的照片、视频等。

4.3 故障应急处置

设备发生故障时，应急处置人员可以在故障处置途中利用移动智能终端从服务器下载相关图纸、预案、指导书等资料，同时通过比较预存在系统内的设备正常情况下的面板运行指示灯情况，快速查找定位故障点。

系统根据当班调度输入的故障相关信息，自动将故障地点、应急抢修人员、应急抢修车的地理位置准确地显示在段调度指挥中心大屏上，便于故障应急指挥。故障处理过程的照片及视频可实时上传，应急指挥人员通过视频对讲及时下达命令，实现故障处置有的放矢，全程有序可控。

4.4 防洪监控

对铁路沿线容易受洪水冲击或山体滑坡的重点路段，预先录入系统，在WEB地图上突出显示，同时在移动智能终端地图上也可显示防洪路段，便于在汛期对防洪点有效监控。

5 结束语

通过通信现场作业智能化监管系统的运用，实现了对现场作业情况的实时掌握，强化了对通信现场作业及施工配合过程中安全监督卡控措施的落实，有效促进作业人员按标作业。通过使用移动智能终端，可准确定位作业人员作业轨迹，避免作业人员违章上道或超计划作业，作业人员可在计表作业过程中，完成检修结果的填写提报，数据集中存储在段服务器中，方便段、车间的调阅查询。在故障处理和应急抢险过程中，能实现系统数据库存储的设备图纸资料、故障处置方法和相关应急预案的远程查阅，为提高故障应急处置效率和质量提供技术支撑。随着系统功能的不断完善，本系统将在提升现场作业安全把控水平上发挥更加重要作用。

责任编辑：宋飞 窦国栋

来稿时间：2016-11-10