铁路工具防遗失实时定位显示系统设计

史青玮　尚俊男　包晓航

摘 要：铁路维护作业人员都离不开工具，维护人员夜间维护作业时随身携带的工具包或工具箱时常会发生工具遗失的现象，带来一定的安全隐患。本文设计了一款铁路工具防遗失实时定位显示系统，着重进行理论方案设计。

关键词：铁路工具 实时定位系统 设计

由于铁路维护作业的特殊性，可能会发生维护工具遗漏的现象，工具遗失很可能会诱发铁路运行车辆事故。因此对于工具的管理一定要十分严格，不容小觑。铁路工具的管理存在铁路工具种类繁多、规格大小不同、使用区域分散、借用归还难以准确记录、耗费人力、工作效率低下且安全隐患高等问题。这种低效率的人工工作模式已不能满足当前铁路发展的需求，本文设计的铁路工具防遗失实时定位显示系统可达到铁路维护工具信息化和智能化管理的目的。

一、硬件设计

铁路工具防遗失硬件系统的组成主要包括无线射频系统、读写器、报警模块。

硬件系统结构如图1所示。

射频识别系统：电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合，在耦合通道内根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。阅读器和电子标签之间的射频信号采用的是电磁反向散射耦合，雷达原理模型，发射出去的电磁波的能量一部分被目标吸收一部分以不同的强度散射到各个方向。在散射的能量中，一小部分反射回发射天线并被天线接收，对接收的信号进行放大和处理，即可获得目标的有关工具信息。

读写器：即无线射频识别，通过无线射频识别接收到的信号自动识别维护工具并获取相关位置数据，无须人工干预，并可同时识别多个RFID标签，产生要发往标签的信号，同时对标签返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，操作简便。

报警模块：报警器一般由子机和母机两部分组成，采用无线电波的发射抑制原理，当工作时子机发出稳定的无线电波，主机接收到子机无线电波后不报警。通过利用GSM系统可以迅速将工具的位置信息传至手机或电脑上，做到实时定位。将子机的RFID标签放在工具上，这样当作业人员夜间维修遗漏工具时，当子机离主机超过一段距离时，主机就会发出报警提示，有效减少遗忘或丢失工具给铁路安全造成一定的損失。

二、软件设计

“铁路工具防遗失实时定位显示系统”软件系统的组成主要包括数据库、GPS系统、Wi-Fi模块三部分。

数据传输模块：数据传输模块在各个行业领域中有着广泛的应用，通过数据采集终端对工具的借用、归还、遗漏、损坏的数据进行采集，将采集到的数据通过通用接口链接到GPRS数据传输模块（GPRS DTU），在数据中心一端以配置专门的模块统一收/发数据，通过对数据的透明传输，将分布到各个地方的数据收集/发送到相应的数据中心。

GPS通信模块：GSM是由配件主机、天线、数据线、电源适配器等组成。GPS定位系统是利用卫星基本三角定位原理、GPS接收装置以量测无线电信号的传输时间来量测距离。GPS定位系统内设置了全国地图的地图数据，可追踪每个工具的实时数据，构建移动终端的即时位置信息、轨迹查询等。当工具丢失后可在第一时间内定位该工具的地理位置。根据GPS全球定位系统、GSM通信技术、嵌入式语音播报技术、GIS技术等，可将GPS模块获得的定位数据通过移动通信模块传至Internet上的一台服务器上，从而实现在电脑或手机上查询终端位置。

Wi-Fi模块：Wi-Fi模块功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现工具智能化管理互联网应用的重要组成部分。WiFi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，为该系统的运行带来了很大的便利。

三、系统总体结构

四、结论

铁路工具防遗失实时定位显示系统可实现工具借还管理、工具借还历史记录、自动识读、自动处理、处理图形旋转变化等功能，从而对高铁工具进行统一的智能化管理，提高了人工记录库房工具及备件信息的效率，减少了工作人员的压力，大大降低工具的损失率，提高维护工作的效率和铁路安全的可靠性。

参考文献

[1]路德维格.波格丹诺夫.射频电路设计[J].电子工业出版社，2013，（08）.

[2]谢钢.GPS原理与接收机设计[J].电子工业出版社，2017，（01）.