铁路智能巡检系统

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1、第一章、需求分析第一章、需求分析 第一节、项目背景第一节、项目背景 现代社会飞速发展，铁路设施已成为经济发展的重要公用基础设施之一，并 关系到广大百姓的日常生活。铁路设施有其特定功能，因此必须加强对管理。目 前铁路行业主要通过人员的日常巡检巡视和远程监测系统相结合的方式对铁路设 施实现日常管理和维护。 铁路设施的日常巡检工作主要为： 对不同类型的铁路设施制定相应的日常巡视保养周期以及巡检保养的具体工 作内容，即巡检计划。 铁路设施日常巡视保养人员应根据巡检计划在规定的巡视周期内完成巡视保 养工作，在现场记录铁路设施的状态和运行数据，完成故障处理要求。 管理者收集现场采集的铁路设施的运行状态和运

2、行数据，安排对铁路设施的 维护保养，并对设施状态的变更在台帐中予以更新。并通过以上数据的积累和数 据挖掘为铁路设施和设施的更新，选型作辅助决策。 第二节、需求分析第二节、需求分析 1.巡检人员巡检到位管理 了解巡检人员真实巡检到位情况和巡视检查工作轨迹 掌握设定的巡检计划的实施质量 记录铁路设施巡检的历史时间节点 2.铁路设施工作情况，运行参数，环境状况的采集与统计分析 日期： 技术文档第 2页共 20页 巡视检查中对铁路铁轨、沿线设施的工作状态、各类故障，等运行参数， 施工、占压等环境状况等检查项目的结果做现场的记录。 通过对以上信息和数据的自动分析、统计，评估铁路设施的工作状况，为 维护和

3、保养积累数据提供辅助决策。 3.设施 GIS 及电子台帐（甲方无 GIS，供方可提供 GOOGLE 地形图） 建立区域地形道路 GIS 图和设施的 GIS 地图，通过坐标化实现对设施的可 视化管理。 在系统中建立包括基本属性、维修维护记录、动态参数在内的设施的电子 台帐，结合 GIS 地图，为铁路设施的运行维护提供基础数据。 4.现铁路设施资料查询 巡检人员在巡检现场可在巡检仪上查询到铁路设施的台帐资料、提供工作 内容指引、现场位置指引、周边设施查找等信息，提高现场巡检工作的效率。 第二章、系统概述第二章、系统概述 第一节第一节 系统基本原理系统基本原理 根据项目需求，系统设计为由 GPS 和

4、 RFID 电子标签两种方式同时定位；定 位信息和现场采集的铁路设施工作信息由 GPRS（CDMA）网络实时上传到系统 管理平台（也可通过 USB 数据线提供非实时的数据上传）。系统管理平台对以 上数据自动归档保存，并自动统计与分析，提供巡检到位统计和铁路设施工作 情况两大类报表。结合铁路设施的 GIS 地图和电子台帐，可以实现对铁路设施 从新建到日常运行、维护保养直至废除的全程管理。 巡检到位管理 巡检人员随身的携带手持式巡检仪同时内置了 GPS 定位、RFID 读卡和 GPRS 通讯模块，巡检人员巡视检查过程中，巡检仪会自动连续记录下当前坐标信息， 通过 GPRS 网络实时发回到系统管理软

5、件，并形成巡视检查的工作轨迹。 日期： 技术文档第 3页共 20页 同时在铁路设施上按一定距离间隔和重要节点上安装电子标签信息点， 在巡 检过程中按工作计划用巡检仪读取电子标签信息点，信息点的序列号和读取时 间会自动记录在巡检仪中，同时可通过 GPRS 网络实时上传到系统管理软件（也 可通过 USB 数据线上传导系统管理软件）。 根据 GPS 的定位信息和信息点读点记录，系统自动对比预设的巡检计划， 生成客观有效的巡检到位统计报表，从而保证巡检工作按计划的正常实施。 铁路设施运行信息管理 巡检人员在对安装了信息点的附属设施巡视检查时， 读取信息点后， 会自动 提示对应的检查工作内容，并显示该设

6、施的地图位置和台帐信息，工业 PDA巡检人员将工作内容通过事件选事件选 择、数字输入、汉字输入或拍照的方式择、数字输入、汉字输入或拍照的方式记录在巡检仪内，和读卡记录一起可通 过 GPRS 网络实时上传到系统管理软件。 在铁路设施没有安装信息点的地点和设施处，巡检人员可以通过 GPS 位置 寻找确定当前位置和铁路设施设施的信息,然后记录工作内容，和当前的位置信 息网络一起通过 GPRS 实时上传到系统管理软件。 系统管理软件会自动对铁路设施的工作状态归档保存， 并对故障、 维修信息、 运行参数做统计分析，生成各类报表。由于所有的工作状态信息都绑定了信息 点或是 GPS 数据，可以最大程度上保证

7、数据的真实性和准确性。 铁路设施可视化管理 通过建立铁路设施和对应区域的地形道路 GIS 系统， 以及铁路设施的电子台 帐，可以在 GIS 平台中结合铁路设施的地理位置和周边环境，查看及基本属性， 巡检记录，维护保养记录，工作状态，运行参数等等信息，实现可视化的设施 管理。同时可将电子台帐资料及地理位置信息下载到巡检仪中，方便巡检人员 在现场查看，为现场维护保养或是维修提供有力的信息支持。 第二节、系统关键技术第二节、系统关键技术 GPS 定位技术 全球卫星定位系统（Global Positioning System 日期： 技术文档第 4页共 20页 手持机 简称 GPS）是随着现代科 学技

8、术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定 时的多功能系统。它利用位于距地球 2 万多公里高的由 24 颗人造卫星组成的卫 星网，向地球不断发射定位信号。地球上的任何一个 GPS 接收机，只要接收到 三颗以上的卫星发出的信号，经过计算后，就可以报出 GPS 接收机的位置（经 度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向）。 目前，没有任何一种传 统的导航定位技术能够达到 GPS 这样的高精度、高速度、全天候和全球性的性 能。 GIS 地理信息系统 GIS（Geographic Information System）是近些年来迅速发展起来的一门新兴 技术。它作为制图学、计算

9、机技术、地理、遥感、统计、测绘、通讯、规划和 管理学科交叉运用的产物广泛地运用在各个领域。在本系统中，主要用于在计 算机系统中对地图的显示和管理以及铁路设施信息的管理。 RFID 无线射频识别 RFID 电子标签每个可提供独一无二的序列号编码，并有多种封装方式，适 合在野外环境使用。 GPRS 网络介绍 GPRS（GeneralPacketRadioService， 手持终端 即： 通用分组无线业务） 是相对于传统的 GSM 传送方式，具有“高速传输”、“永远在线”、“按量计 费”和“自如切换”等优点，全面提升移动数据铁路质量。 高速传输、快捷：峰值传输可达 53.6Kbps，超过 GSM 技

10、术 3-5 倍（与网络 情况有关）永远在线方便：只要激活 GPRS 应用后，将一直保持在线状态。 日期： 技术文档第 5页共 20页 第三章第三章 系统构成与主要功能系统构成与主要功能 第一节系统构成第一节系统构成 GPS 巡检人员管理系统由三部分组成， 即手持设备部分、电子标签信息点 和系统管理中心部分。 手 持 机 手 持 机 GPRS 网络 防 火 墙 WebService 数据库（GIS、 卫 巡检管理 巡 检 管 理 系 日期： 技术文档第 6页共 20页 系统总体设计图 巡检项目巡检项目巡检项目巡检项目 岗位巡检计划 由计算机下载到手持终端 日巡检任务巡检记录 按巡检路线现场巡检

11、上 报 数 据 缺陷记录 抄表记录 到位记录 漏项记录 报警处理 趋势图 分析 工作量统计 设备状态月报 设备状态日报 缺陷流量管理 工作流程图 根据项目要求及使用环境要求，防护系统选用了防护等级达到 IP64 的工业级手 持式巡检仪，无源型全密封设计的电子标签，软件采用 B/S 结构（网页浏览方 式）设计，避免了 C/S 结构（客户端方式）安装客户端麻烦，访问速度慢，系 统稳定性差的弊端。 日期： 技术文档第 7页共 20页 第二节硬件介绍 1手持式巡检仪 GRT-PDA 主要特性： 工业级三防设计 防水/防摔/防尘 集成了 RFID、GPS、GPRS 等模块 内置摄像头 内置 WIN CE

12、 操作系统和功能强大的巡检手持端软件 带触摸屏和全功能 32 键键盘，可通过手写或键盘输入信息和操作软件 3.2 寸彩色 TFT-LCD 液晶 超大存储内存，完整放置全部铁路设施的电子台帐、照片、维护记录等海量信 息数据库 通过基于 WIN CE 平台的巡检手持端软件软件，可以方便的查询电子台帐、巡检 计划、查找当前位置附近设施，并可在巡检中完成复杂的巡检工作内容填写和 申报，并上传现场照片。 配置与参数 * RFID 格式工作频率：125K 读写距离：2cm-5cm *GPS：应用 SIRFGPS 定位模块 定位精度 5-10m *使用环境： 工作温度：-25至 80 储存温度：-40至 8

13、0 湿度：5%RH-95%RH（无凝露） 跌落规格：在操作温度范围内，6 面均可承受 1.5 米高度跌落 至水泥地面的冲击 滚动规格：1,000 次 0.5 米，六个接触面滚动 密封环境：IP65 *物理参数： 尺寸：186.5*75*31mm（标准电池配置）186.5*75*38.9mm（4,000mAH 电池配 置） 重量：400 克 日期： 技术文档第 8页共 20页 *性能参数： CPU：Samsung ARM920T533MHz 内存：128MB RAM/1GB Flash 存储 存储空间扩展：支持最大 8G Micro SD(TF)卡 触摸显示屏： 彩色 3.2 英寸 QVGA 仿

14、玻璃耐用触摸屏， TFT-LCD、 65K 色、 240X320 （QVGA 尺寸） 按键：31 个软硅胶按键 *输入方式： 标配手写笔，手写、触摸输入或键盘输入 *电池容量：可选充电式聚合物电池 （3.7V 4,000mAH) 扩展插槽：SIM 卡、SAM 卡、Micro SD(TF)卡 *无线通讯功能： 支持 GPRS 和 CDMA 无线网络 传输距离：支持 IEEE802.11b/g 协议，需要有效无线局域网信号覆盖。 * 拍照功能 摄像头：Samsung 320 万像素摄像头 2048（H）1536（V）,QXGA 2电子标签信息钮 GRT-EM 工作频率：13.56MHz； 电源：读

15、头驱动方式 无需电源； 感应距离为 5CM 以内； 使用具有唯一性的数字代码； 抗冲击、防浸水，坚固，无使用次数限制； 可在-40+80的温度范围内使用 多种封装方式 可适合吊装、埋入安装、螺丝安装、粘贴安装，并有适合安装在 金属表面的防干扰封装 日期： 技术文档第 9页共 20页 系统管理软件介绍 1软件结构介绍 软件采用先进的 B/S 结构，应用 SQLSERVER，WEBGIS 等核心技术开发，地形 道路图使用 GOOGLE MAP。（GOOGLE MAP 为免费的道路地形 GIS 资料，每 年会做一定的更新，在用户还没有建立或购买测绘道路地形数据时，是较理 想的选择，既可提供较准确的道

16、路地形资料，又可为用户节约大量的地图购 买和每年更新的费用，也避免了可能发生的地图资料版权法律纠纷） 软件网络结构示意图 巡检数据，铁路设施 GIS 资料，电子台帐信息，用户信息等系统管理软件数 据统一发送并保存在一台数据库服务器中，并由该服务器负责以网页形式发 布软件。用户可用任意电脑由局域网或者是外网直接用浏览器访问使用软 件，不需要安装任何客户端软件。这样不仅大大提高了使用软件的便利性， 更加强了系统的稳定性，确保了系统数据的安全和可靠性，又避免了由于客 户端软件带来的系统不稳定性，同时系统的维护工作量大大降低。 日期： 技术文档第 10页共 20页 软件结构示意图 1 软件结构示意图 2 软件功能介绍 日期： 技术文档第 11页共 20页 系统管理软件主要功能模块包括： 巡检到位管理/铁路设施运行管理/铁路设施电子台帐/GIS 平台 巡检到位管理 *巡检计划编制 对信息点安装位置、铁路设施设施构建、修改关联关系。 对设施没有安装信息点的铁路设施和区域可在地图上设置位置考核点。 巡检计划编制，针对信息点和位置考核点制定巡检计划，包括巡检样板设置