陳燕，常學良

（1. 中國鐵路呼和浩特局集團有限公司 科學技術研究所，內蒙古 呼和浩特 010020；2. 中國鐵路呼和浩特局集團有限公司 財務處，內蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

目前有關工機具等物資智能化管理系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)廣泛應用，鑒于鐵路行業(yè)特點，涉外信息較為封閉，其中作業(yè)施工部門較多，工機具復雜，在工機具管理方面大多仍然采用原始方式，不規(guī)范、不智能等缺點逐漸顯現(xiàn)[1]。同時，鑒于當前全國鐵路及高鐵營業(yè)里程的增加，對各部門作業(yè)要求提出了更為嚴格的規(guī)范，其中工機具等物料的規(guī)范管理是關乎鐵路行車安全的重要因素。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的逐漸成熟普及，鐵路行業(yè)在管理道路上正面臨挑戰(zhàn)[2]。如今市面上工機具管理系統(tǒng)種類繁多，但是并沒有完全適合鐵路工務部門的工機具管理系統(tǒng)，所以開發(fā)出適合鐵路特定部門的智能化工機具管理系統(tǒng)是今后大力發(fā)展智能化鐵路的一項重要舉措。

1 系統(tǒng)主要研究內容

智能化工機具管理系統(tǒng)基于射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）通信技術進行研發(fā)，結合現(xiàn)有工務系統(tǒng)工機具管理方法設計，該系統(tǒng)主要由手持終端（定制手持終端或現(xiàn)有手機安裝APP）、工機具標簽(支持二維碼及電子標簽)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)3部分組成[3]。工機具逐件粘貼電子（二維碼）標簽，每個標簽具有唯一編碼，實現(xiàn)工器具一物一碼。其中手持終端能夠讓作業(yè)人員在維修作業(yè)時隨身攜帶，對所用工具、物資進行自動掃描管理，大大提高工作效率和自動化程度[4]，保證物料的歸還數(shù)量、編號跟出庫清單上一致，防止物料遺忘在線路上，避免差錯或事故的發(fā)生，具體研究內容有：

（1）系統(tǒng)功能需求分析和結構設計。根據(jù)現(xiàn)場實際需要，研究智能化工機具管理系統(tǒng)的功能需求，包括實現(xiàn)工機具出庫、工機具歸還、工機具盤點、工機具和人員捆綁等功能。智能化工機具管理系統(tǒng)結構設計包括手持終端、工機具標簽RFID及數(shù)據(jù)管理中心等組成部分間的連接關系和工作原理。

（2）手持端功能定制及APP的設計開發(fā)。

（3）工機具標簽、人員標簽的選型及結構設計。

2 電子標簽的設計應用

承載接收器的電子標簽即為RFID,它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)[5]，識別工作無需人工干預。作為條形碼的無線版本，RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽數(shù)據(jù)可加密、存儲數(shù)據(jù)容量大、存儲信息更改自如等優(yōu)點[6]。工機具逐件配備電子標簽，每個電子標簽具有唯一編碼，實現(xiàn)工機具一物一碼。電子標簽采用業(yè)界領先技術，體積小、識別率高，不影響工機具的使用。電子標簽具備多種外形，可適應不同材質和形狀的工機具。

電子標簽與各類工機具的結合方式根據(jù)工機具形態(tài)、使用情況采取多樣化形式，具體包括粘貼、鉚接、吊牌、環(huán)箍等形式（見圖1），保證了標簽與工機具的牢固結合同時不影響現(xiàn)場作業(yè)。

圖1 電子標簽與工機具結合形式

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡設計

智能化工機具管理系統(tǒng)的開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)技術，利用RFID超高電子射頻自動識別技術，將所有參與生產(chǎn)作業(yè)的工機具附上電子標簽，實現(xiàn)出入庫智能管理[7]，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸實現(xiàn)工機具領用狀態(tài)的實時上傳，工具庫、調度中心、施工通道門關口信息傳輸同步暢通，實現(xiàn)智能化管理及卡控（見圖2）。其要點如下：

（1）調度中心接收出庫信息。作業(yè)方案審批通過后，工具出庫信息等通過網(wǎng)絡（有線）實時上傳至調度中心，調度中心收到信息即同步發(fā)出調度作業(yè)指令，實現(xiàn)信息傳輸暢通，智能化調度管理[8]。

（2）通道門手持設備智能卡控。作業(yè)監(jiān)督人員在作業(yè)通道門處通過無線設備接收到指令，通過手持終端對作業(yè)人員攜帶工具進行掃描，確認工具與作業(yè)任務無誤方可開啟通道門進入作業(yè)現(xiàn)場。

（3）作業(yè)完畢后確認。作業(yè)完畢后，仍然通過手持設備對攜帶出的工具進行掃描識別，確認無遺漏，相關信息同時回傳至調度中心，作業(yè)人員按照規(guī)定將工具交回庫管，通過工具庫自動掃描設備對入庫工具進行回庫記錄，此時完成整個工具領用、退還作業(yè)流程。

（4）系統(tǒng)網(wǎng)絡安全卡控。通過技術與管理相結合的手段，使系統(tǒng)具有最小穿透風險性。系統(tǒng)網(wǎng)絡必須通過諸多認證才允許連通，對所有接入數(shù)據(jù)必須進行審核，對系統(tǒng)用戶的登錄等操作進行嚴格安全管理，保證系統(tǒng)安全性。

圖2 工機具領用網(wǎng)絡傳輸構架

4 系統(tǒng)平臺設計及主要功能模塊

4.1 權限管理技術實現(xiàn)

系統(tǒng)平臺設計采用功能權限管理技術，使用基于角色訪問控制技術[9]（Role Based Access Control，RBAC）賦予系統(tǒng)以下權限管理功能：

（1）用戶管理界面。由管理員給系統(tǒng)用戶賦予角色。

（2）角色管理界面。由管理員定義角色，為角色賦予權限。

（3）權限管理界面。包含所有可供分配的權限功能。

系統(tǒng)權限設置3級組織機構，分為段、車間、工區(qū)3個級別。用戶輸入用戶名及密碼完成登錄，登錄界面見圖3。

圖3 平臺登錄界面

4.2 功能模塊

平臺主界面分為 12個模塊，首頁主要展示工機具統(tǒng)計信息（見圖4）。

圖4 系統(tǒng)首頁

系統(tǒng)功能基本涵蓋了鐵路工務系統(tǒng)日常維修作業(yè)涉及到的全部作業(yè)流程，實現(xiàn)了便捷智能化操作。功能模塊見表1。

4.3 管理模塊

點擊導航欄中的“工機具管理”可進入該模塊。該模塊包含查詢、清空、導入、導出、刪除、批量刪除、二維碼生成、詳情、修改、分頁和新增等功能（見圖5）。

表1 功能模塊列表

圖5 工機具管理界面

5 手持終端APP設計及主要功能

手持終端與系統(tǒng)平臺實現(xiàn)網(wǎng)絡信息互通，其功能主要有接收派工單、工機具出入庫掃碼、上下道掃碼、與通道門智能鎖鑰匙藍牙連接授權等。手持終端APP登錄界面及主頁面見圖6、圖7。

圖6 登錄頁面

圖7 主頁面

6 結束語

物聯(lián)網(wǎng)運用于工機具管理的技術越來越成熟，尤其RFID技術結合無線網(wǎng)絡在物料管理中的應用較為廣泛，從出入庫、分揀、盤點、存儲等各個環(huán)節(jié)對物料數(shù)據(jù)信息進行自動收集，保證管理系統(tǒng)信息的有效性與準確性。基于RFID技術建立的工機具智能管理系統(tǒng)在鐵路工務系統(tǒng)使用后，極大優(yōu)化并規(guī)范了包括作業(yè)方案審批、工機具管理等流程，有效降低了工機具誤拿、丟失、遺漏現(xiàn)場等影響行車安全的情況發(fā)生，為行車安全提供了保障。同時能夠使車間工機具倉庫管理更加規(guī)范，工機具出入庫更為準確，為現(xiàn)場作業(yè)工作負責人和工機具倉庫管理員減負，提高工作效率。通過移動信息化手段降低現(xiàn)場作業(yè)機具和人員到位管理成本，對上下道工機具實現(xiàn)快速準確的清點，很好地提升了現(xiàn)場作業(yè)的管理水平[10]。

該系統(tǒng)實現(xiàn)了“人防、物防、技防”的安全質量保障體系要求，強化了作業(yè)班組現(xiàn)場作業(yè)管理與控制能力，有效發(fā)揮段、車間安全管理監(jiān)控作用，是未來鐵路工務、供電、電務及其他相關專業(yè)工機具精細化、信息化、智能化管理的最佳手段，具有良好的社會和經(jīng)濟效益。