甘泉铁路桥梁隧道巡检终端软件的设计与实现

夏群山，王 鑫

（1.神华甘泉铁路有限责任公司，包头 015399；2.中铁大桥科学研究院有限公司，武汉 430034；3.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，武汉 430034)

甘泉铁路桥梁隧道巡检终端软件的设计与实现

夏群山1，王 鑫2，3

（1.神华甘泉铁路有限责任公司，包头 015399；2.中铁大桥科学研究院有限公司，武汉 430034；3.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，武汉 430034)

阐述基于Android设备的巡检终端软件设计与实现的过程。该软件实现了铁路桥梁隧道的周期检查、春/秋检、质量验收评定、计划等业务逻辑，具有病害的多媒体采集，设备评价，病害位置标记，设备台账查询，附近设备标识定位，人员GPS/GSM跟踪定位等功能，提升了巡检检测现场工作人员的信息化、智能化程度，为质量检测信息的统一性、完整性提供了保障。

铁路；桥梁；隧道；巡检终端；Android

甘泉铁路是神华能源股份有限责任公司控股的国际能源大通道。神华集团为了对甘泉铁路沿线的桥梁、隧道的质量进行信息化管控，决定建立桥梁隧道质量信息管理系统。桥隧巡检终端软件，作为质量信息管理系统的现场作业采集软件，是本文介绍的重点。

在云计算、大数据时代，有效地利用移动互联网，能够为巡检工作提供有力的技术支撑与信息化保障，铁路桥隧巡检终端软件应运而生。依据参考文献[1]，巡检终端软件在设计层面，考虑了对巡检内容的规范化，作业流程的标准化；在业务层面，实现了铁路桥隧的周期检查、春/秋检、质量验收评定、计划等业务逻辑；在功能层面，利用智能手机与移动互联网的技术优势，打造科技含量高、易于使用的巡检软件。

甘泉铁路桥梁隧道巡检终端软件能够对铁路沿线上的桥梁、隧道进行标识定位，引导巡检人员找到附近设备。巡检人员通过标准化选择、拍照和录音对巡检信息进行采集，并能够离线保存后上传至云计算中心服务器。能够对巡检人员进行GPS/GSM定位，记录巡检人员路径轨迹。

1 系统架构

该软件系统采用客户端、应用服务器、数据库3层架构设计，系统架构如图1所示。

1.1 客户端

客户端是指巡检终端软件，开发工具为Eclipse、Andorid sdk，使用Java语言开发。通过不同的权限划分，有工区用户、工区工长、技术部和领导4个角色权限，客户端通过http请求与应用服务器进行交互。

1.2 应用服务器

应用服务器使用Tomcat。通过Java servlet与Android客户端进行交互。数据交互格式使用轻量级的JSON作为数据格式。应用服务器提供了巡检病害质量数据的上传和下载、地图跟踪定位服务、线路设备台账以及附近设备引导服务。

1.3 数据库

数据库包括铁路设备数据、质量病害数据以及巡检项目等基础数据。应用服务器通过JDBC与SqlServer数据库进行交互。

图1 系统架构图

2 数据库设计

数据库设计围绕桥梁、隧道的质量巡检工作，依据参考文献[1]，设计相应的数据库表结构、字段内容。

2.1 桥梁、隧道设备

通过桥梁、隧道设备表，如表1所示，将甘泉铁路的设备数据录入数据库中，并通过线路、中心里程换算出经纬度坐标。这样通过手机能够查询到桥梁、隧道设备台账数据，也能够通过手机GPS/GSM信息，获取附近的设备数据。

表1 桥梁、隧道设备表

2.2 病害质量问题

病害质量问题表，如表2所示，能够记录周期检查、春/秋检所记录的病害，在Android端能够将病害、照片、录音和坐标等信息记录在本地，然后上传至应用服务器。

表2 病害质量问题表

3 系统功能与实现

3.1 功能介绍

3.1.1 总体介绍

甘泉铁路桥梁隧道巡检终端软件功能如图2所示，主要包括出勤、检查、计划、验收、台账、消息、地图、学习和设置9个模块。其中，检查又分为周期检查、春/秋检、记录上传。验收分为保养评定、维修验收、大修验收。

图2 软件功能图

3.1.2 功能演示

通过登录界面，输入用户名、密码联网验证进入系统主界面。如图3 、图4所示。

图3 登录界面

图4 主界面图

出勤功能主要用来获取巡检任务，以及需要检查的设备列表，开始出勤后会使用GPS/GSM定位人员坐标，并上传至服务器，实现人员跟踪定位。

周期检查、春/秋检通过台账或搜索附近设备的方式，找到需要检查的桥梁、隧道设备，依据参考文献[1]，生成巡检表格，提供相应病害供巡检人员选择，并对病害进行数据采集和录入，如图5、图6所示。

台账管理通过里程、设备号、设备名搜索设备，也可以通过定位搜索当前位置附近设备，如图7所示。保养质量评定、维修验收、大修验收依据参考文献[1]，对设备进行评估打分、以及提供逐级上报的消息机制，如图8所示。

图5 病害采集界面

图6 病害录入界面

图7 附近设备搜索

图8 保养评定界面

通过地图能够查看自己当前位置，也能够查看附近设备，以及病害的位置。通过设置能够进行版本更新、离线地图下载、修改用户密码功。

3.2 周期检查

周期检查是工作人员日常记录桥隧病害的一种检查方式，它的使用频率较高，所以对程序的易用性与稳定性有较高要求。

其工作与实现流程如图9所示。

3.2.1 选择设备

周期检查的第1步，确定需要检查的设备。设备信息包含：设备名、设备号、线名、行别、中心里程、所在区间、设备顺号、经度、纬度、设备类型、全长、维修长和换算米。可以通过3种方式来选择设备：任务单中的设备；台账设备；附近的设备。

选择任务单中的设备，首先要通过网络获取当日的作业任务单，任务单信息包括：作业地点、作业项目、计划工时、作业人员、开始里程、结束里程、安全预想、驻站联络员、工地防护员、中间联络员以及要检查的设备。通过任务单设备列表，选择要检查的设备。获取任务信息是通过发送登录本机的用户名、所在工区到服务器，查询当前日期是否制定了检查计划与作业任务，然后返回给手机端显示。

图9 周期检查流程图

选择台账设备，是将甘泉铁路上的设备，按照桥梁、隧道、涵渠归类，通过设备号、设备名称、起始终止里程进行筛选，能够方便地查看线路上所有的设备，进而选择需要检查的设备。设备示例“甘泉铁路-单-94.984-64-赵村中桥-43.85-2012-32m-预应力钢筋混凝土T形”。实现过程主要是通过读取本地存储的Sqlite数据库，在公共类中SqlData，通过SQLiteDatabase来操作数据库，在使用公共类时，使用了单例模式，通过getInstace（Context context）获取类的对象，使用关键字synchronized，来确保每次读取数据库的线程只有一个。

选择附近设备，是通过手机的当前坐标位置与数据库位置的坐标比对，将设备列表按照当前位置距离由近到远排序。手机端通过注册Service的方法，在服务中启动定位线程调用GPS/GSM进行定位，获取用户位置。在获取设备列表时，通过http请求将当前位置发送到SqlServer数据库进行比对，根据桥隧设备的经纬度与手机的经纬度，计算两点之间的距离，然据此进行排序。用户在手机端能够看到设备距当前位置的米数，从而根据现场情况选择需要检查的设备。

3.2.2 选择巡检项目

周期检查的第2步，在选定设备后，根据设备的类型，查找桥梁、隧道、涵洞对应的巡检项目，巡检项目在数据库中以二级表的方式进行关联，在手机中通过ListView与Button动态生成表格界面，同时检索本地存储的病害表，查询该设备的某一巡检项是否存在病害，如果有就动态标红、显示病害数量。用户能够点击病害项进行选择。

3.2.3 记录病害

周期检查的第3步，选择巡检项目之后，进入病害录入界面。根据巡检项检索出对应的病害项，供用户选择。通过调用系统MediaStore中ACTION_IMAGE_CAPTURE进行拍照。通过调用MediaRecorder，以按住说话的方式进行语音的捕捉。用户也可在EditText中，填写病害的描述意见，通过点击保存按钮，保存在本地Sqlite数据库中。

3.2.4 上传病害

当检查完毕，在上传界面中列出本地保存的病害，病害能够多选、删除，经确认无误后，通过http请求调用服务器端的Servlet上传照片、录音到服务器的磁盘中，将数据插入数据库SqlServer服务器中。至此，完成周期检查的整个流程。

4 结束语

甘泉铁路桥梁隧道巡检终端软件利用移动互联网技术，实现了甘泉铁路桥梁隧道质量巡检工作的信息化、互联网化，为现场工作人员提供了“互联网+”式巡检工具，具有广泛的应用范围及应用前景。

[1]中华人民共和国铁道部.铁运[2010]38号 铁路桥隧建筑物修理规则[S].北京：中华人民共和国铁道部，2009，12.

[2]王卫东，刘 超，刘武成.基于移动互联网的铁路监理系统的设计与实现[J].铁道科学与工程学报,2015，12（4）.

[3]谭 川,宋 刚，孟利波.基于云平台的大型桥梁管养系统研究[J].公路交通技术,2014（4）.

[4]刘睿彻，严梅月，敬宇澄，等.铁路巡检智能移动终端设计与开发[J].铁路计算机应用，2014，23（11）.

[5]聂功武，孙利民.桥梁养护巡检与健康监测系统信息的融合[J].上海交通大学学报，2011（S1）.

[6]闫新盛.大准铁路综合巡检管理系统的实施方案[J].中国高新技术企业，2011（24）.

责任编辑 陈 蓉

Bridge and tunnel inspection terminal software for Ganquan Railway

XIA Qunshan1,WANG Xin2,3
( 1.Shenhua Ganquan Railway,Co.Ltd.Baotou 015399,China;2.China Railway Bridge Science Research Institute,Co.Ltd.,Wuhan 430034,China;3.State Key Laboratory of Bridge Structure Health and Safety,Wuhan 430034,China)

This paper described the design and implementation of the inspection terminal software based on Android device.The software implemented the business logic periodic inspection,spring / autumn inspection,quality acceptance and evaluation,planning for the railway bridge and tunnel.The software had the functions of multimedia collection of diseases,equipment evaluation,disease location marker,equipment account query,identifying and positioning for nearby equipment,GPS/GSM personnel tracking and positioning,and so on.It was also improved the information and intelligence level of the feld inspection work,and provided the guarantee for the unity and integrity of the quality inspection information.

railway;bridge;tunnel;inspection terminal;Android

U245.7+U257∶TP39

A

1005-8451（2016）07-0035-04

2015-12-10

甘泉铁路科技创新项目编号（SHGF-12-49）。

夏群山，助理工程师；王 鑫，工程师。