铁路信号设备巡检管理平台开发研究

时间:2019-09-27

　　摘    要：　针对铁路信号设备的巡检管理信息系统进行了设计，为保证其质量、确保其正常运行提供了指导意义。同时将这种系统进行实践运用，实现设计的这种铁路信号设备巡检管理系统能够实现良好的效果, 且达到预期目标。

　　关键词：　铁路信号设备; 巡检; 管理信息系统;

　　Abstract：　The inspection management information system of railway signal equipment is designed, which provides guiding significance for ensuring its quality and normal operation. At the same time, the system is applied in practice to realize the designed inspection management system of railway signal equipment, which can achieve good results and achieve the expected objectives.

　　Keyword：　railway signal equipment; patrol inspection; management information system;

　　引言

　　铁路在我们的生活和社会中占据了很重要的位置。这种交通方式有着能耗低、占地面积少、污染少、运载量多、安全性高和速度快等特点，受到人们的喜爱和依赖。在铁路的日常运营和维护中，信息化巡检管理是必不可少的一环。而如今，我国铁路信号设备的维护工作有着点多线长、设备分散的特点，无法适应快速发展的铁路设备，在信号信息化管理方面有着复杂、繁琐的限制性，导致电子巡检设备在电巡检和线巡检方面的质量考核不到位且不全面。因此，利用现代化的信息技术手段是实现铁路现代化的关键手段，还可以有效地提高铁路管理、服务水平。

　　1、 铁路信息化系统

　　铁路信号设备巡检管理系统应是通过对这些全路信息基础设施和系统进行全面规划的，使得各个管理信息系统进行间接，进行数据共享，协调各级、各部门的工作，并便于管理。

　　巡检管理信息系统主要任务是利用数字采集设备、计算机自动识别技术进行巡检质量判断、建立管理信息方式记录、保存故障及巡检情况，实现铁路信号设备的现代化、信息化，同时保证具有准确性和可溯源性。

　　2、 系统关键技术

　　2.1、 射频识别

　　射频识别常被称为感应卡、电子标签、电子条码等。射频识别的特点是阅读器与应答器并不需要直接地接触就可以实现能量传输和信息交换，这些信息的交换都是通过电磁耦合或电感耦合来实现的。这种技术能够应用到门禁、交通管理、物流管理和自动化生产线等。它不仅容量大，安全性高, 读写故障率低，避免了接触，以免受到污染、损伤、磨损等，大大增强了其保密性能。
 

　　2.2、 全球定位系统

　　全球定位系统能够为汽车、轮船等移动物体提供准确的坐标、速度和时间，在军事上、农业上、航海上、勘探上都有着不可忽视的作用。全球定位系统可以用来推测卫星星历和钟差，用户部分主要是通过接收主机、接收电线组成，主要用于对接收卫星的选择和数据的采集、加工、传输和存储等。这种接收机有着体积小的优点，导航型价格低，结构简单，精度低，广泛应用于海、陆、空的实时导航，而测地型结构复杂，价格高，主要用于精密测距中。卫星不断发送自身的信息，使得用户能够接受到进而进行计算接收机的位置、方向、速度和实践等，实现精确定位。

　　2.3、 地理信息系统

　　地理信息系统以计算机为基础, 用于管理和研究空间数据，实现空间实体和相关关系的研究和分析工作。它通过这种相关关系迅速获取信息，最后直观地得出处理结果，并以地图、图形等的形式展现出来。空间数据可以描述二维、三维及以上维度分布的区域的现象，包括实物的空间位置及形态以及实物的属性及空间关系等。

　　2.4、 地图匹配技术

　　地图匹配技术是以模式识别理论为基础，用于比较当前车辆的坐标和数字地图的过程。地图匹配算法主要是通过位置点算法、曲线匹配算法等。地图匹配技术易于操作与实现，时间、精力消耗少，便于管理，但需要在数据库中保存足够多的候选道路，这样才能在结果中更为准确，同时保证这种技术方法得以更多更广的应用。

　　位置点匹配算法应用简单，逻辑简单，容易实现，但在复杂道路环境的情况下，由于复杂的交通条件、交通环境和道路情况等，这种位置匹配算法可能会出现错误，尤其是像立交桥这种交叉的道路上，位置匹配算法很有可能将道路混在一起，因此这种方法匹配的准确率较低。

　　曲线匹配算法是根据车辆行驶轨迹的曲线特征为关键节点进行选择，按照算法的曲线相似度比较，选择出最为相似的候选道路作为匹配结果。在列车调度中有较为广阔的应用。

　　2.5、 面向对象体系结构

　　面向对象技术的原理是对复杂的问题进行分割，形成自然、简单、普通的问题，按照普通人的传统、正常的思维方式，建立出每个简单问题的模型, 在这个问题领域内进行详细、认真、透彻的分析解答，并设计出尽可能直接、自然的表现问题、问题求解的程序。这可以使计算机语言显得更为直观，可视性、可读性强。这种技术以一种通俗易懂的方式解决复杂问题，可以简化后期软件维护，提高软件的开发效率。

　　2.6、 人机交互界面设计原则

　　人机交互是计算机科学和认知心理学相结合的科学，可以实现人机信息交流，这种方式可以让计算机更加聪明和智能，简化了使用者的操作步骤，可以调动用户的积极性和主观能动性，人机交互界面设计可以将人的主观意念放置于仪器产品的设计中，传达出人们追求简单、易懂、易操作、易记忆等要求，达到人机之间的协调与合作。

　　3、 系统总体设计

　　3.1、 系统需求分析

　　这是软件开发的第一步。为了开发出真正适合用户、满足用户需求、方便用户使用的系统，需要首先明确用户的需求。根据需求分析进行描述系统，定义关键类，进而建立相应的模型。分析是用于在开发者和用户之间找到一种沟通、理解机制，而需求分析是用于描述系统的功能。

　　在铁路信号设备巡检管理系统中需要设计巡检仪、射频卡、卡读卡器、巡检管理主机（巡检管理信息系统）。巡检管理人员可以通过系统的工作流程对巡检管理软件进行规划巡检路径、制定巡检任务等，根据系统中出现的任务进行巡检，最后将巡检结果上传至管理主机即可，该软件可以自动分析巡检结果，生成巡检报告，评价巡检工作。主要步骤包括系统信息管理、巡检计划制定管理、数据采集处理、统计报表、历史回放、报表打印、数据维护和联机帮助等。

　　3.2、 系统方案分析

　　主要包括系统开发平台、GIS二次开发平台、数据库的选取等。

　　系统开发平台的开发工具主要有Visual Basic、Delphi、PowerBuider等。这些工具有着友好的界面，开发的速度很快，很容易上手，而且有着使用灵活、性能强大、省时省力等特点。

　　GIS二次开发平台属于应用型地理信息系统。其中，独立开发是不需要依赖于任何GIS工具软件的，只需要设计者进行独立地设计。单纯二次开发是需要借助GIS工具软件进行应用系统开发的，这种方法虽然省时省力，但这种方法功能少，不够灵活。集成二次开发是各大功能模块的GIS进行划分成不同的控件，分别完成不同的功能，这种方法灵活度大、开发简洁、功能强大，而且用户还可以根据自己的需要选择不同的语言。

　　数据库主要选择Access、SQL Server等，在铁路信号管理设备信息系统中主要使用单机安装，数据量不大，因此Access比较适合，也易于后期的升级。

　　3.3、 可行性分析

　　对升级好的铁路信号设备巡检管理系统的可行性分析主要包括对运行环境需求、技术可行性分析这两个方面。运行环境需求就是对开发工具的需求，不同的需求需要配备不同的运行环境硬件。技术可行性分析主要包括对系统软硬件条件分析、Visual C++开发技术条件、数据库技术条件。

　　3.4、 设计与建模

　　根据以上需求分析以后，对系统的界面开始设计，这时还要结合铁路信号设备巡检管理系统的要求、自身特点、操作原则等，操作界面需要有着高友好性的用户界面设计、易学性、宽容性以及有着windows风格的窗体，有助于用户更快地适应该系统。除了对系统的操作界面需要设计以外，还需要对所选数据库、地图匹配算法、软件保护方案等方面进行设计。在建模时，通常用于铁路信号设备巡检管理系统中的例图主要是用例分析图、时序分析图、协作分析图等。

　　4 、系统实现

　　对铁路信号设备巡检管理信息系统进行编程，包括系统的框架和各个模块的实现，需要制作联机帮助文档和系统安装程序。首先是运用GPS与射频识别的技术研制的电子巡检仪，可以充分、多方面地考察人员在巡检时的操作规范性。而巡检管理信息系统可以在Visual C++平台下进行开发，结合MFC的体系结构，根据人机交互界面的设计原则，对这种铁路信号设备巡检管理系统进行开发和实践操作。

　　5、 结语

　　本文重点设计并实现了巡检管理信息系统, 这是一种基于全球定位系统 (地理信息系统和射频识别技术) 人际交互管理软件。研究对巡讲管理信息系统进行了需求分析和用例分析，结合铁路信号设备巡检管理系统的自身特点进行设计和建模。各种开发工具的要求是需要具备有着可重复利用性的软件架构、令人容易接受的用户界面，进行巡检系统中各个模块的成功实现。最后使用实测数据对系统中的地图匹配算法及系统整个功能进行了测试，分析该铁路信号设备巡检管理系统得以实现的可能性, 以期取得良好的效果，从而达到了预期的设计目标。

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