基于GIS地图的工务安全监控管理系统研发与实践

李 剑

(太原铁路局工务处，山西 太原 030012)

基于GIS地图的工务安全监控管理系统研发与实践

李 剑

(太原铁路局工务处，山西 太原 030012)

结合系统开发背景，介绍了系统构成及工作原理，从GIS地图定位、人员定位、生产管理、雨量监测、电子检查本等方面，对其主要功能进行了详细说明，并对其系统特点及创新进行了阐述。

工务系统，GIS地图，电子检查本，雨量监测

1 系统开发背景

目前，我国铁路在工务现场施工作业安全控制方面一直以传统的对讲通信和制度制约为主,对实际作业过程缺少有效的监控手段。太原铁路局管辖着部分大的枢纽站场及客车通道线路，面临着天窗点少、时间短、任务重的压力，尤其是大秦、北同蒲、南同蒲等繁忙干线，每月仅有3个～4个天窗点，每月天窗作业时间合计6 h～8 h，施工作业任务巨大，迫切需要对作业情况的全过程监控。全路均在对上线施工作业过程监控的有效方法进行探索，尤其对于重载作业过程的盯控处于空白。研发工务作业施工监控系统，是实现工务系统安全生产有序管理、科学管理和现代化管理的有效途径。

工务系统需要监控的内容较多，如上道作业人员、作业计划、重点地段、雨量、轨温等，在用的软件多而杂，难以实现对各项内容的全方位监控、集中管理，很有必要开发一套适用于工务调度指挥的安全风险防控系统。

2 系统构成及工作原理

工务安全监控管理系统基于GIS地图开发，结合铁路专用地图，实时显示各工务段当日作业情况、作业人员的位置、运行轨迹、现场图片、人员上下道情况以及重点地段、雨量/轨温监测、汽车管理、断轨监测、高铁门禁管理等功能。系统依托GPRS/3G网络及Internet网络建设，通过为段、车间、工区人员配备定位终端设备，利用GPRS/3G无线传输技术，实现对工务上道人员的有效卡控，对违规上道作业予以报警提示，并转发报警短信到相关人员的定位终端设备。

2.1 系统构成

工务安全监控管理系统由铁路局/工务段监控中心软件平台和配套设备构成。配套设备主要包括：安装在调度指挥中心的调度对讲台、电话语音盒；工务作业人员配备的定位终端设备。

2.2 功能模块组成

工务安全监控管理系统通过接入雨量、轨温、断轨，以及轨道车定位监控、汽车定位等信息，形成了一套功能强大的综合性工务安全监控管理平台。主要功能模块包括：GIS地图、人员定位、生产管理、雨量监测、轨温监测、断轨监测、汽车管理、电子检查本、门禁管理、料具管理等。本系统采用模块化设计，扩展性极强。对以后业务模块继续扩展以及各模块之间的数据共享、流程管控等奠定了基础。

系统主要功能模块构成如图1所示。

2.3 工作原理

系统采用B/S架构、结合GIS地理信息系统及铁路专用地理数据，围绕保障安全生产、强化过程控制这一目标，设计开发集实时定位、轨迹回放、语音对讲、视频监控、雨量/轨温/断轨监测、车辆定位、人工检查管理等多功能于一体的综合管理系统。系统采集统一的接口标准，采用四级架构模式，铁路局位于系统的顶层，满足日常管理业务的需要，汇总全局各工务段的业务数据信息，可实时接收全局各工务段的信息和现场图像，查看现场人员定位信息和轨迹、数据统计。各工务段调度中心是主要职能部门，也是本系统应用的关键环节，既要对数据信息统一汇总管理，又要对工区、车间作业人员进行监控管理，音视频通信、现场人员定位信息和轨迹回放的功能。工区、车间工作人员通过手持终端设备实现GPS定位、实时现场拍照上传，语音对讲等功能(见图2)。

平台地图采用Google地图为开发者提供的Maps编程API。铁路GIS子系统为工务安全防控管理平台的GIS基础数据支撑子系统，包括铁路线路、场站、道岔、曲线等铁路设备信息，通过子系统切换、地图切换、图层控制、弹窗显示、一键跳转等功能，全面了解工务安全各子系统动态。

3 主要功能说明

3.1 GIS地图定位

以所辖范围的地图为主界面，实现各风险监控项目的地图定位，直观显示。主要包括：人员、上传资料、作业计划、重点地段、轨道车、雨量监测、轨温监测、断轨监测等。同时可通过图层控制来实现地图界面显示的主要内容。报警提示框实时显示本系统接收到的报警信息，快捷方便地实现报警信息的地图定位。系统的地图包括铁路地图、二维地图、卫星地图3种形式，3种地图可自由切换。

3.2 人员定位

人员定位包括“地图界面”的人员定位、轨迹回放、轨迹查询、现场资料图片查看和“报表”的轨迹查询、轨迹回放、上传资料的查看。按组织机构的人员、角色查看人员的实时轨迹和历史轨迹，并统计局、段、车间、工区各级部门的离线/在线人员数量，并可查看人员详细信息及上传现场资料，包括图片、录音、对讲、视频。

3.3 生产管理

该功能模块主要实现作业计划的地图定位、监控登记、报警分析等。地图界面按作业类型不同，显示不同图标，匹配不同的作业人员图标(见表1)。导入计划具有极强的容错功能，满足多层次的管理需求；监控登记模块用于记录实际作业情况，系统在外接“通话设备”“调度对讲台”的情况下，自动识别呼入的电话号码或定位终端号码，匹配相应的作业计划，并置顶，很方便的记录驻站上台时间，分配上下道命令号、记录上下道时间。人员统计功能按车间统计定位手机在各类施工计划执行中的利用率和使用率。违规作业报警分4种：早到报警、超时报警、超范围作业报警、未到现场报警等。

表1 地图界面

3.4 重点地段管理

重点地段的地图定位、视频监控、信息查询，包括防洪点、道口、岔区、沉降点、大轨缝、冻害点、防护栅栏、桥、隧、涵、护网通道口等。由于重点地段的种类较多，为满足重点地段监控的需要，系统采用图层控制的方式，勾选显示需要监控的重点地段。

3.5 雨量监测

系统通过地图和报表2种形式实现了雨量监测相关功能。地图界面直观显示雨量监测点的分布情况，及当前各监测点的实时降雨情况，降雨达到报警门限时，地图界面通过不同颜色区分报警级别及报警区段。数据报表主要实现各种雨量数据的查询、统计等，包括实时雨量数据、雨量报警数据、历史降雨数据、日月年降雨量统计等。

3.6 轨温监测

轨温监测也包括地图和报表两种功能，地图界面实时显示各监测点的实时轨温情况，达到报警后，监测点图标变色同时，对应监测区段变红提示。轨温数据表实现轨温监测数据的查询、高低温查询、统计等。

3.7 断轨监测

主要实现断轨监测区段的地图定位、报警区段显示及报警数据查询等功能。

3.8 电子检查本

电子检查本基于平板电脑开发，用于代替纸质检查本，根据人员检查的需要，设计了多种检查记录表，并将病害评定标准植入系统，实现了人工检查数据的实时上传、自动分析、不同病害等级的变色提示，以及检查人员的实时定位、轨迹回放等功能，能够有效避免漏圈漏报情况。电子检查本相关数据、图片等实时上传至本平台，实现了人工检查数据的查询、汇总、统计等。

3.9 其他功能

系统还集成了工务作业记录仪、汽车管理、轨道车定位监控等功能，主要实现作业人员定位、轨迹回放、视频即拍即传功能，以及汽车定位、轨迹回放、超时报警功能；轨道车定位监控、地图定位、轨迹回放等。

4 系统特点及创新

1)各种监控项目全部在GIS地图的相应位置显示，简洁直观、界面友好。

2)地图缓存服务构建，减轻了地图服务器的压力，提高了服务器的响应能力，加快了客户端访问速度及系统效能。

3)通过监控系统自动分析功能，在客户端地图界面的直观显示各个监控项目的状态及报警信息，从而减少调度指挥中心监控人员的工作量，准确监控各种问题。

4)轨迹采用了轨迹修正算法，使轨迹更接近于真实。

5)实时响应效能：报警数据实时推送，GIS地图实时显示，使得系统预警处置更加直观、明确、方便、快捷，提高调度指挥中心的业务处理能力。

6)数据导入容错能力：导入客户真实数据，并给出错误提示和修正标准，避免了数据导入过程中因数据不标准导致的信息无法入库，无需反复修改，提高了工作人员的工作效率。

7)具有与现场工务人员进行语音对讲、电话拨打录音等功能，提高了调度指挥中心工作效率和便利性。

8)模块化设计，可根据用户需求配置相应的功能模块。

9)扩展性强，可以根据用户需要，对系统模块进行扩展。

5 结语

工务安全监控管理系统在太原铁路局各段推广应用之后，实现了路局工务处、工务段调度中心对上道作业过程监控及现场作业人员的有效卡控，特别是作业计划监控登记中电话录音、对讲、自动生成上下道命令号等功能的使用对施工监控起到了实时、自动、流程化管理。

系统集成了工务安全各方面信息，直观显示预警信息和报警信息，有效的减少人工的统计、筛选工作，为管理人员生产决策提供可靠数据，避免了信息孤岛的问题，避免了生产决策的盲目性，并且操作灵活便捷。系统采用推送技术保证了数据的实时性和报警信息的及时性，工务人员可实时获取各子系统信息，使预警信息在规定时间及时的消除，降低和预防潜在的安全风险，极大地方便了工务人员管理和工务安全生产的卡控。软件平台与电话语音盒、调度对讲台的结合使用，实现了施工计划过程的自动监控，电话、对讲号码管理和拨号、对讲全部在线，避免了联络现场人员时查找号码、误拨等问题，同时所有通话记录可自动存储、任意调用，为事后追溯提供了真实数据。系统根据业务规则，实时自动生成上下道命令号，避免了监控人员手工录出错的可能性，也节约了录入时间，便捷快速，极大提升了工务调度指挥的工作效率。

系统使工务安全生产防控管理的大量工作完全由计算机实现，不仅大大降低工务人员的工作强度，而且能够避免出错情况发生。系统对实现工务安全生产防控管理工作的智能化、网络化管理具有重要意义。

[1] 谭敦之，孙玉波，鲁五一，等.基于GPS的工务巡道作业监控系统的研究[J].测控技术，2003(8)：57-58.

[2] 吴 峰,陈伟革.电务现场作业监控系统[J].上海铁路局合肥电务段(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 剑(1983- )，男，工程师

TU714

A