鐵路智能巡檢系統(tǒng)

1、*有限公司鐵路設施gps巡檢管理系統(tǒng)系統(tǒng)設計方案版本www.greatg2012.9第一章、需求分析第一節(jié)、項目背景現(xiàn)代社會飛速發(fā)展，鐵路設施已成為經(jīng)濟發(fā)展的重要公用基礎設施之一，并關系到廣大百姓的日常生活。鐵路設施有其特定功能，因此必須加強對管理。目前鐵路行業(yè)主要通過人員的日常巡檢巡視和遠程監(jiān)測系統(tǒng)相結合的方式對鐵路設施實現(xiàn)日常管理和維護。鐵路設施的日常巡檢工作主要為：對不同類型的鐵路設施制定相應的日常巡視保養(yǎng)周期以及巡檢保養(yǎng)的具體工作內(nèi)容，即巡檢計劃。鐵路設施日常巡視保養(yǎng)人員應根據(jù)巡檢計劃在規(guī)定的巡視周期內(nèi)完成巡視保養(yǎng)工作，在現(xiàn)場記錄鐵路設施的狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)，完成故障處理要求。管理者收集現(xiàn)

2、場采集的鐵路設施的運行狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)，安排對鐵路設施的維護保養(yǎng)，并對設施狀態(tài)的變更在臺帳中予以更新。并通過以上數(shù)據(jù)的積累和數(shù)據(jù)挖掘為鐵路設施和設施的更新，選型作輔助決策。第二節(jié)、需求分析1. 巡檢人員巡檢到位管理了解巡檢人員真實巡檢到位情況和巡視檢查工作軌跡掌握設定的巡檢計劃的實施質(zhì)量記錄鐵路設施巡檢的歷史時間節(jié)點2. 鐵路設施工作情況，運行參數(shù)，環(huán)境狀況的采集與統(tǒng)計分析巡視檢查中對鐵路鐵軌、沿線設施的工作狀態(tài)、各類故障，等運行參數(shù)，施工、占壓等環(huán)境狀況等檢查項目的結果做現(xiàn)場的記錄。通過對以上信息和數(shù)據(jù)的自動分析、統(tǒng)計，評估鐵路設施的工作狀況，為維護和保養(yǎng)積累數(shù)據(jù)提供輔助決策。3. 設施gis

3、及電子臺帳（甲方無gis，供方可提供google地形圖）建立區(qū)域地形道路gis圖和設施的gis地圖，通過坐標化實現(xiàn)對設施的可視化管理。在系統(tǒng)中建立包括基本屬性、維修維護記錄、動態(tài)參數(shù)在內(nèi)的設施的電子臺帳，結合gis地圖，為鐵路設施的運行維護提供基礎數(shù)據(jù)。4. 現(xiàn)鐵路設施資料查詢巡檢人員在巡檢現(xiàn)場可在巡檢儀上查詢到鐵路設施的臺帳資料、提供工作內(nèi)容指引、現(xiàn)場位置指引、周邊設施查找等信息，提高現(xiàn)場巡檢工作的效率。第二章、系統(tǒng)概述第一節(jié) 系統(tǒng)基本原理根據(jù)項目需求，系統(tǒng)設計為由gps和rfid電子標簽兩種方式同時定位；定位信息和現(xiàn)場采集的鐵路設施工作信息由gprs（cdma）網(wǎng)絡實時上傳到系統(tǒng)管理平臺（

4、也可通過usb數(shù)據(jù)線提供非實時的數(shù)據(jù)上傳）。系統(tǒng)管理平臺對以上數(shù)據(jù)自動歸檔保存，并自動統(tǒng)計與分析，提供巡檢到位統(tǒng)計和鐵路設施工作情況兩大類報表。結合鐵路設施的gis地圖和電子臺帳，可以實現(xiàn)對鐵路設施從新建到日常運行、維護保養(yǎng)直至廢除的全程管理。巡檢到位管理巡檢人員隨身的攜帶手持式巡檢儀同時內(nèi)置了gps定位、rfid讀卡和gprs通訊模塊，巡檢人員巡視檢查過程中，巡檢儀會自動連續(xù)記錄下當前坐標信息，通過gprs網(wǎng)絡實時發(fā)回到系統(tǒng)管理軟件，并形成巡視檢查的工作軌跡。同時在鐵路設施上按一定距離間隔和重要節(jié)點上安裝電子標簽信息點，在巡檢過程中按工作計劃用巡檢儀讀取電子標簽信息點，信息點的序列號和讀取時

5、間會自動記錄在巡檢儀中，同時可通過gprs網(wǎng)絡實時上傳到系統(tǒng)管理軟件（也可通過usb數(shù)據(jù)線上傳導系統(tǒng)管理軟件）。根據(jù)gps的定位信息和信息點讀點記錄，系統(tǒng)自動對比預設的巡檢計劃，生成客觀有效的巡檢到位統(tǒng)計報表，從而保證巡檢工作按計劃的正常實施。鐵路設施運行信息管理巡檢人員在對安裝了信息點的附屬設施巡視檢查時，讀取信息點后，會自動提示對應的檢查工作內(nèi)容，并顯示該設施的地圖位置和臺帳信息，巡檢人員將工作內(nèi)容通過事件選擇、數(shù)字輸入、漢字輸入或拍照的方式記錄在巡檢儀內(nèi)，和讀卡記錄一起可通過gprs網(wǎng)絡實時上傳到系統(tǒng)管理軟件。在鐵路設施沒有安裝信息點的地點和設施處，巡檢人員可以通過gps位置尋找確定當前

6、位置和鐵路設施設施的信息,然后記錄工作內(nèi)容，和當前的位置信息網(wǎng)絡一起通過gprs實時上傳到系統(tǒng)管理軟件。系統(tǒng)管理軟件會自動對鐵路設施的工作狀態(tài)歸檔保存，并對故障、維修信息、運行參數(shù)做統(tǒng)計分析，生成各類報表。由于所有的工作狀態(tài)信息都綁定了信息點或是gps數(shù)據(jù)，可以最大程度上保證數(shù)據(jù)的真實性和準確性。鐵路設施可視化管理通過建立鐵路設施和對應區(qū)域的地形道路gis系統(tǒng)，以及鐵路設施的電子臺帳，可以在gis平臺中結合鐵路設施的地理位置和周邊環(huán)境，查看及基本屬性，巡檢記錄，維護保養(yǎng)記錄，工作狀態(tài)，運行參數(shù)等等信息，實現(xiàn)可視化的設施管理。同時可將電子臺帳資料及地理位置信息下載到巡檢儀中，方便巡檢人員在現(xiàn)場查

7、看，為現(xiàn)場維護保養(yǎng)或是維修提供有力的信息支持。第二節(jié)、系統(tǒng)關鍵技術gps定位技術全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（global positioning system簡稱gps）是隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展建立起來的一個高精度、全天候和全球性的無線電導航定位、定時的多功能系統(tǒng)。它利用位于距地球2萬多公里高的由24顆人造衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)，向地球不斷發(fā)射定位信號。地球上的任何一個gps接收機，只要接收到三顆以上的衛(wèi)星發(fā)出的信號，經(jīng)過計算后，就可以報出gps接收機的位置（經(jīng)度、緯度、高度）、時間和運動狀態(tài)（速度、航向）。 目前，沒有任何一種傳統(tǒng)的導航定位技術能夠達到gps這樣的高精度、高速度、全天候和全球性的性能。gis

8、地理信息系統(tǒng)gis（geographic information system）是近些年來迅速發(fā)展起來的一門新興技術。它作為制圖學、計算機技術、地理、遙感、統(tǒng)計、測繪、通訊、規(guī)劃和管理學科交叉運用的產(chǎn)物廣泛地運用在各個領域。在本系統(tǒng)中，主要用于在計算機系統(tǒng)中對地圖的顯示和管理以及鐵路設施信息的管理。rfid無線射頻識別rfid電子標簽每個可提供獨一無二的序列號編碼，并有多種封裝方式，適合在野外環(huán)境使用。gprs網(wǎng)絡介紹gprs（generalpacketradioservice，即：通用分組無線業(yè)務）是相對于傳統(tǒng)的gsm傳送方式，具有“高速傳輸”、“永遠在線”、“按量計費”和“自如切換”等優(yōu)點

9、，全面提升移動數(shù)據(jù)鐵路質(zhì)量。高速傳輸、快捷：峰值傳輸可達53.6kbps，超過gsm技術3-5倍（與網(wǎng)絡情況有關）永遠在線方便：只要激活gprs應用后，將一直保持在線狀態(tài)。第三章 系統(tǒng)構成與主要功能第一節(jié)系統(tǒng)構成gps巡檢人員管理系統(tǒng)由三部分組成， 即手持設備部分、電子標簽信息點和系統(tǒng)管理中心部分。手持機手持機手持機gprs網(wǎng)絡防火墻webservice接口數(shù)據(jù)庫（gis、巡檢）衛(wèi)星巡檢管理系統(tǒng)巡檢管理系統(tǒng)巡檢管理系統(tǒng)服務器系統(tǒng)總體設計圖工作流程圖根據(jù)項目要求及使用環(huán)境要求，防護系統(tǒng)選用了防護等級達到ip64的工業(yè)級手持式巡檢儀，無源型全密封設計的電子標簽，軟件采用b/s結構（網(wǎng)頁瀏覽方式）設

10、計，避免了c/s結構（客戶端方式）安裝客戶端麻煩，訪問速度慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性差的弊端。第二節(jié)硬件介紹1手持式巡檢儀 grt-pda主要特性： 工業(yè)級三防設計 防水/防摔/防塵 集成了rfid、gps、gprs等模塊內(nèi)置攝像頭內(nèi)置win ce操作系統(tǒng)和功能強大的巡檢手持端軟件帶觸摸屏和全功能32鍵鍵盤，可通過手寫或鍵盤輸入信息和操作軟件3.2寸彩色tft-lcd液晶超大存儲內(nèi)存，完整放置全部鐵路設施的電子臺帳、照片、維護記錄等海量信息數(shù)據(jù)庫通過基于win ce平臺的巡檢手持端軟件軟件，可以方便的查詢電子臺帳、巡檢計劃、查找當前位置附近設施，并可在巡檢中完成復雜的巡檢工作內(nèi)容填寫和申報，并上傳現(xiàn)場照片

11、。配置與參數(shù)* rfid格式 工作頻率：125k 讀寫距離：2cm-5cm *gps：應用sirfgps定位模塊 定位精度5-10m*使用環(huán)境： 工作溫度：-25至80 儲存溫度：-40至80 濕度：5%rh-95%rh（無凝露） 跌落規(guī)格：在操作溫度范圍內(nèi)，6面均可承受1.5米高度跌落至水泥地面的沖擊 滾動規(guī)格：1,000次0.5米，六個接觸面滾動 密封環(huán)境：ip65*物理參數(shù)： 尺寸：186.5*75*31mm（標準電池配置）186.5*75*38.9mm（4,000mah電池配置） 重量：400克 *性能參數(shù)： cpu：samsung arm920t533mhz 內(nèi)存：128mb ram

12、/1gb flash存儲 存儲空間擴展：支持最大8g micro sd(tf)卡 觸摸顯示屏：彩色3.2英寸qvga仿玻璃耐用觸摸屏，tft-lcd、65k色、240x320（qvga尺寸） 按鍵：31個軟硅膠按鍵 *輸入方式： 標配手寫筆，手寫、觸摸輸入或鍵盤輸入*電池容量：可選充電式聚合物電池 （3.7v 4,000mah) 擴展插槽：sim卡、sam卡、micro sd(tf)卡 *無線通訊功能： 支持gprs和cdma無線網(wǎng)絡 傳輸距離：支持ieee802.11b/g協(xié)議，需要有效無線局域網(wǎng)信號覆蓋。 * 拍照功能 攝像頭：samsung 320萬像素攝像頭 2048（h）1536（v

13、）,qxga2電子標簽信息鈕 grt-em工作頻率：13.56mhz； 電 源：讀頭驅(qū)動方式 無需電源； 感應距離為5cm以內(nèi)； 使用具有唯一性的數(shù)字代碼；抗沖擊、防浸水，堅固，無使用次數(shù)限制；可在-40+80的溫度范圍內(nèi)使用多種封裝方式 可適合吊裝、埋入安裝、螺絲安裝、粘貼安裝，并有適合安裝在金屬表面的防干擾封裝 系統(tǒng)管理軟件介紹1 軟件結構介紹軟件采用先進的b/s結構，應用sqlserver，webgis等核心技術開發(fā)，地形道路圖使用google map。（google map為免費的道路地形gis資料，每年會做一定的更新，在用戶還沒有建立或購買測繪道路地形數(shù)據(jù)時，是較理想的選擇，既可提供

14、較準確的道路地形資料，又可為用戶節(jié)約大量的地圖購買和每年更新的費用，也避免了可能發(fā)生的地圖資料版權法律糾紛） 軟件網(wǎng)絡結構示意圖巡檢數(shù)據(jù)，鐵路設施gis資料，電子臺帳信息，用戶信息等系統(tǒng)管理軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送并保存在一臺數(shù)據(jù)庫服務器中，并由該服務器負責以網(wǎng)頁形式發(fā)布軟件。用戶可用任意電腦由局域網(wǎng)或者是外網(wǎng)直接用瀏覽器訪問使用軟件，不需要安裝任何客戶端軟件。這樣不僅大大提高了使用軟件的便利性，更加強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全和可靠性，又避免了由于客戶端軟件帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性，同時系統(tǒng)的維護工作量大大降低。軟件結構示意圖1軟件結構示意圖2軟件功能介紹系統(tǒng)管理軟件主要功能模塊包括：巡檢到位管

15、理/鐵路設施運行管理/鐵路設施電子臺帳/gis平臺巡檢到位管理*巡檢計劃編制對信息點安裝位置、鐵路設施設施構建、修改關聯(lián)關系。對設施沒有安裝信息點的鐵路設施和區(qū)域可在地圖上設置位置考核點。巡檢計劃編制，針對信息點和位置考核點制定巡檢計劃，包括巡檢樣板設置，巡檢周期設置，可設置日計劃、月計劃、季度計劃和臨時計劃。設置巡檢人員和不同鐵路設施巡檢工作內(nèi)容。*巡檢到位報表通過現(xiàn)場采集信息點的信息和時間和巡檢計劃做自動比對通過gps巡檢位置信息和巡檢計劃設置的巡檢考核點位置做自動比對提供巡檢記錄明細查詢表，可查詢巡檢人員、巡檢地點、巡檢設施和巡檢時間，巡檢停留時間在內(nèi)的巡檢記錄自動分析巡檢計劃實施中的漏

16、巡，正常巡檢，不合格巡檢信息提供巡檢人員巡檢到位考核報表、巡檢計劃實施情況報表、設施巡檢記錄報表等*gps巡檢軌跡分析巡檢人員實時定位巡檢人員巡檢軌跡回放巡檢距離、巡檢速度計算鐵路設施運行管理對每次巡檢時記錄和上傳的鐵路設施的工作參數(shù)作自動分析提供每次巡檢中鐵路設施的工作情況和照片的查詢對鐵路設施的工作情況的歷史記錄并按管理要求作各類分析，包括缺陷分析，故障統(tǒng)計，歷史參數(shù)分析等等鐵路設施電子臺帳鐵路設施與附屬設施的新建，維護，廢除以電子臺帳的方式納入系統(tǒng)管理，可方便地搜索查找設備及相關屬性，并按巡檢采集回的信息及時更新，更和gis地圖的位置信息直接勾連，可在地圖上搜索，定位gis模塊（備選）1

17、） 地圖制圖2） 地圖瀏覽3） 距離量算、tip查詢4） 設備定位、點圖查詢5） 空間定位（地圖導航、空間查詢、路口定位、單位檢索、道路追蹤）圖層控制、地圖標注、地圖打印、地圖輸出對鐵路設施和現(xiàn)場情況拍照，實時上傳系統(tǒng)主要技術指標系統(tǒng)容量本系統(tǒng)設計容量為100臺，可根據(jù)實際需要進行擴展。覆蓋范圍gprs網(wǎng)絡的覆蓋范圍。定位精度與實際位置相比，誤差在15米以內(nèi)。gps重新捕獲時間 熱啟動熱啟動時間30秒，在電源不斷電的情況下重新啟動設備，捕獲衛(wèi)星信號的時間在30秒以內(nèi)。 冷啟動冷啟動時間180秒，在拔下gps電源后重新通電啟動gps，捕獲衛(wèi)星信號的時間在180秒以內(nèi)。系統(tǒng)特點實用性gps人員巡檢

18、管理系統(tǒng)的設計以方便、簡捷、高效為目標，操作簡單，維護方便。精確性提高系統(tǒng)定位精確度的關鍵在兩項技術，一是要生成準確的gis地圖，另一項是對gps手持終端定位偏差的修正。 gis地圖精度高系統(tǒng)所用gis地圖是根據(jù)泰能公司gis系統(tǒng)導入的數(shù)據(jù)，能最大程度的保證道路，尤其是鐵路設施位置的準確性。 手持終端定位精度高終端gps系統(tǒng)采用了sirfstar iii gps芯片技術，定位精度誤差在15米以內(nèi)。擴展性考慮到目前*對巡檢工作僅需要實現(xiàn)到位管理的功能，日后有可能會對巡檢管理工作有更高的要求，所以在手持終端，在系統(tǒng)軟件設計的時候，充分考慮到日后擴展功能模塊的便利性，可以在不更新手持設備，不替換系統(tǒng)

19、數(shù)據(jù)庫的前提下，直接增加系統(tǒng)功能模塊，升級為鐵路設施的巡檢綜合管理平臺。同時在設計時考慮與gis系統(tǒng)的集成，設計了針對supermap平臺的數(shù)據(jù)接口，保證地圖數(shù)據(jù)更新的便利性。有需要的話，也可以將設施信息或巡檢信息輸入集成到gis或其他管理系統(tǒng)中。穩(wěn)定性作為鐵路設施日常維護一個比較重要的系統(tǒng)，必須能高可靠的連續(xù)運行，本系統(tǒng)本著經(jīng)濟實用，高性價比的原則設計，從系統(tǒng)結構、設計方案、技術保障等方面綜合考慮，設立單獨的數(shù)據(jù)和鐵路服務器，使得系統(tǒng)能保證穩(wěn)定可靠。5. 系統(tǒng)可擴展性6. 在滿足目前對巡檢到位管理要求且不增加使用和建設成本的前提下，充分考慮鐵路設施巡檢的管理要求，如對巡檢現(xiàn)場鐵路設施的情況的

20、記錄和上傳，鐵路設施的臺帳管理；對鐵路設施的巡檢管理；對鐵路設施的運行參數(shù)和工作情況的記錄，匯總和分析（包括缺陷分析，運行趨勢等），手持機端鐵路設施資料及gis查看等。保證在不更換現(xiàn)有的手持設備和系統(tǒng)平臺的情況下，可通過增加軟件功能模塊，對管理系統(tǒng)實現(xiàn)功能升級。第四章 系統(tǒng)部署與安裝7. 系統(tǒng)部署便利性8. 在部署系統(tǒng)時的重點是泰能公司業(yè)務范圍內(nèi)的地形和鐵路設施資料的導入，充分利用泰能公司現(xiàn)有的gis資料和cad圖檔，經(jīng)過處理可以在較短的時間內(nèi)將地圖資料導入到gps巡檢管理系統(tǒng)中，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的初始化。9. 低使用成本 10. 系統(tǒng)建設完畢，投入使用后，要充分考慮到用戶的使用成本，系統(tǒng)投運后，

21、發(fā)生的使用費用僅有gprs的流量費，因為目前系統(tǒng)只需上傳巡檢人員的位置信息，所以流量估計在40m/月以下，所以系統(tǒng)的使用費用為10元/月/巡檢儀，成本較低。11. 3系統(tǒng)維護的便利性系統(tǒng)維護的工作量主要是對gis地圖的維護，因為地形道路和鐵路設施每年，每月都可能有較大的變動，所以如何及時，方便，低成本的更新地圖信息，是保證系統(tǒng)有效運行的一個必要條件。鑒于*公司已在建設gis系統(tǒng)（基于supermap平臺），所以在設計和建設gps巡檢管理系統(tǒng)時，會預留地圖數(shù)據(jù)接口，支持supermap可提供導出地圖數(shù)據(jù)格式。以后只需在地圖有更新時，在gis導出地圖數(shù)據(jù)，通過gps巡檢系統(tǒng)提供的接口直接導入，完成對地圖數(shù)據(jù)的更新。這樣，用戶無需支付維護費用，就可方便的保證系統(tǒng)的更新和正常運行。系統(tǒng)保障系統(tǒng)穩(wěn)定性系統(tǒng)軟件設計及數(shù)據(jù)調(diào)度中采用糾錯冗余技術，保證系統(tǒng)安全及準確性。系統(tǒng)包含的維護及故障處理子系統(tǒng)能及時報告并處理系統(tǒng)中各個部位存在的問題。例如，當管理中心接