基于Android手机的铁路供电现场作业导航系统

许士敏，黄荣星

（1.电子工程学院，安徽合肥230037；2.上海铁路局合肥供电段，安徽合肥230037）

基于Android手机的铁路供电现场作业导航系统

许士敏1，黄荣星2

（1.电子工程学院，安徽合肥230037；2.上海铁路局合肥供电段，安徽合肥230037）

针对铁路供电现场作业安全生产和高效管理的需求，提出了综合应用GPS、GIS、3G等先进技术，实现了基于Android手机导航终端和段调度统一指挥管理的作业管理系统，大大提高了铁路供电应急抢修能力。

Android手机；外场作业；导航；管理

0 引 言

高速铁路是现代工业文明的代表，是交通运输现代化的重要标志[1］。高速铁路开行的动车组速度高、行车密度大，需要安全、稳定的供电系统，对供电设备日常维护保障及供电故障进行应急抢修等提出了极高要求[2］。传统的铁路外场作业方式普遍采用的是人工巡视、手工纸介质记录的工作方式。由于受气候条件、环境因素、人员素质和责任心等多方面因素的制约，该方式存在着人为因素多、信息反映不及时、无法监督外场作业员工作状态和无法保障作业质量等明显缺陷[3］。

采用基于手机导航终端和段调度统一指挥管理的作业管理系统，可以有效地对作业人员进行监督、管理与调度，随时确认作业人员的位置和状态，确保其巡查到位，而且能够对巡检过程中出现的故障、事故等及时报警与实时处理，提高了巡检的质量，大大提高了外场作业的效率。同时，在供电故障应急抢修情况下，系统能够指挥抢修车辆以最优路径、最短时间到达故障地点或目的地，段调度人员随时可知抢修车辆行驶的位置、离故障点里程和到达故障地点还需要的大约时间，将更好满足铁路应急抢修“快为第一”的实际需要，对高速铁路供电故障抢修工作具有非常重要和现实的指导意义。

1 基于Android手机的铁路供电现场作业导航系统

1.1 系统总体方案

铁路供电现场作业导航管理系统主要由一个供电段调度管理中心和多个手机导航终端组成，如图1所示[4］。

图1 铁路供电段现场作业导航系统原理框图

铁路供电外场作业导航系统实现的主要功能包括：

1）数据采集管理：外场作业人员通过手机终端设备将作业相关的重点目标位置信息及作业线路数据进行采集，并通过无线通信网络将所采集的数据传送至远程段调度管理中心数据库。

2）外场作业导航：通过手机终端导航功能，系统能够指挥抢修车辆以最优路径、最短时间到达故障地点或目的地，满足铁路应急抢修“快为第一”的实际需要。

3）外场作业监控：外场作业人员实时作业地点实时传送至远程段调度管理中心的数据库中，作业线路全程保存，作业结束后可以浏览回放，从根本上解决了外场作业人员监督与管理的手段问题。

4）信息化管理：管理中心利用系统对接收到的数据作相应处理，将结果实时反映在电子地图上，实现生产流程可视化，生产管理规范化，调度指挥科学化。

1.2 系统总体架构

系统釆用M/S和B/S混合体系结构。M/S是Mobile/Server的简称，是传统C/S、B/S体系的延伸，它结合GPS和3G前沿技术，把GIS的应用从有线向无线延伸，室内向户外延伸，桌面向掌上延伸。手机导航终端与供电段指挥调度服务器采用M/S体系结构，供电段指挥调度端釆用B/S体系结构，使用人员依据不同的访问权限，登录浏览器便可浏览外场作业人员的定位信息和作业信息。系统总体架构由服务层、业务逻辑层和表现层三个层次结构组成。系统总体架构如图2所示。

图2 系统总体架构原理图

系统以一组核心的Web Service封装数据访问接口和部分应用逻辑，实现监控系统与管理系统的数据交流，实现地图可视化。服务层：对于应用服务端，采用了目前流行的SOA架构，提供了一种分布式服务架构，以服务为关注点，提高服务和业务逻辑的重用。对于巡检设备与服务器，采用Socket方式，通过TCP/IP协议进行数据通信。业务逻辑层：遵循面向接口的思想，采用Struts与Spring相结合的架构设计，将业务逻辑层与表现层和服务层区分开来，实现系统各层级之间的“低耦合”，提高了系统的灵活性。表现层：采用富客户端形式，利用Flex实现地图浏览，利用Ext实现业务相关功能。

2 关键技术及实现

2.1 百度地图应用技术

地理信息系统（GIS）是以地理空间数据库为基础，通过计算机，对空间有关的数据进行采集、管理、操作、模拟分析和显示，并且采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，包括位置、地物属性等重要信息，为地理研究乃至人类生活工作管理和决策而建立的一类计算机应用系统。

百度地图API是一套由JavaScript语言编写的应用程序接口，能在网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用程序。百度地图API不仅包含构建地图的基本接口，还提供了本地搜索、路线规划等数据服务，根据自己的需要进行选择。百度地图API的技术特色和平台优势包括，海量地图数据及空间数据、内存、CPU系统开销小，地图应用控件化，数据接口丰富，用户自定义程度高，独有的事件处理机制。2010年4月，百度地图宣布免费开放API，应用开发者发挥创意和创新能力，结合百度地图API，开发出更多精彩的应用。

2.2 Android手机应用技术

随着移动互联网的迅猛发展，作为承载者的移动终端也在不断发展，进而推动了移动终端操作系统的发展，其中市场占有率最大的操作系统是Android[5］，它是谷歌公司2007年11月推出的以Linux内核为基础的开源的操作系统，专门运用在手机和平板等移动终端上，系统稳定、向下兼容，适合各大厂商快速打造属于自己特色的系统。

利用当前广泛使用的智能手机为载体，开发一款界面友好、功能齐全的供电外场作业系统，引导外场作业人员和作业车辆及时迅速到达指定作业地点，提高故障抢修效率，加强外场作业车辆人员安全和工作质量的监控与管理，具有非常重要的意义。

基于Android平台的软件开发，是一个不少的技术挑战。要对Android操作系统进行深入的研究，熟悉其总体框架体系以及设计思想，了解An－droid应用程序的开发流程，深入分析Android应用程序框架和运行机制，利用百度地图Android SDK以及定位SDK的工具包进行软件功能设计与编码实现。

图3 手机作业导航软件主界面

图3示出了基于Android平台开发的手机作业导航软件主界面，图4示出了导航及线路采集功能界面。

2.3 供电段指挥调度中心

利用百度地图API技术构建WebGIS平台，采用客户端、应用服务器和数据服务器三层结构进行设计。其中客户端主要实现地图加载、地图浏览和查询功能，客户端的设计重点是地图浏览和查询界面，以及把用户访问和查询请求发送给服务器。应用服务器则负责处理用户的访问和查询请求，数据服务器用于存取各类空间数据和属性信息，采用SQL Server数据库存取数据库表格，并在接到查询指令后执行相应的操作。系统体系结构如图5所示。

WEBGIS软件是将供电段指挥调度中心基于地理信息系统的指挥管理软件，对接收到的数据作相应处理，将结果实时反映在电子地图上，如图6所示。用户通过WEB浏览器，可以及时的了解查询到作业人员及每项作业服务的具体内容，实现了生产流程可视化，生产管理规范化，调度指挥科学化。

图4 导航及线路采集功能界面

图5 WebGIS系统体系结构

3 结束语

系统综合集成了GPS定位技术、GIS地理信息技术、3G无线通信技术、Android手机应用技术、百度地图技术、计算机网络技术等先进技术，提供了一种铁路供电外场作业管理的信息化手段，通过手机终端导航和段调度统一指挥管理，达到了外场作业信息化、精确化、实时化的管理，不断提铁路路生产管理规范化和调度指挥科学化水平。

图6 铁路供电外场作业WebGIS主界面

[1]李海滨.用于高速铁路的快速接触网综合作业车[J］.铁道机车车辆，2013，33（3）：117－122.

[2]冯 芳，张兴忠，王丽辉.基于GPS/GPRS/GIS的电力抢修调度指挥系统的研究[J］.计算机测量与控制，2013，21（2）：526－528.

[3]张 冰，孙长国.基于GPS与地图匹配的铁路运输安全监控技术研究[J］.计算机与网络，2013（18）：68－70.

[4]田 宁.调度指挥中心中央控制系统的设计与实现[D］.长春：吉林大学，2012.

[5]闫 伟.基于Android平台的手机地图服务系统的设计[D］.金华：浙江师范大学，2012.

[6]顏治平.基于WebGIS的高速铁路线路展示系统研究与实现[D］.成都：西南交通大学，2013.

Railway Power Supply Outfield Service Navigation System with Android Mobile Phone

XU Shimin1，HUANG Rongxing2
（1.Electronic Engineering Institute，Hefei 230037，China；2.Shanghai Railway Bureau Hefei Power Supply Section，Hefei 230037，China）

To meet the need of safe work and high efficient manage of railway power supply outfield service，the navigation and management system basing on android mobile phone and command ＆control center is put forward using the advance technology of GPS，GIS，3G，etc.It greatly enhances the ability of emergency measures for high speed railway power supply service.

Android mobile phone；outfield service；navigation；management

P208

A

1008－9268（2015）01－0037－04

10.13442/j.gnss.1008－9268.2015.01.008

许士敏（1971－），男，安徽歙县人，博士，副教授，长期从事信号与信息处理领域教学与科研工作。

黄荣星（1964－），男，安徽合肥人，高级工程师，主要从事铁路供电信息化管理与研究工作。

2014－11－17

联系人：许士敏E－mail：xushimin＠126.com