史青瑋　尚俊男　包曉航

摘 要：鐵路維護作業(yè)人員都離不開工具，維護人員夜間維護作業(yè)時隨身攜帶的工具包或工具箱時常會發(fā)生工具遺失的現(xiàn)象，帶來一定的安全隱患。本文設(shè)計了一款鐵路工具防遺失實時定位顯示系統(tǒng)，著重進行理論方案設(shè)計。

關(guān)鍵詞：鐵路工具 實時定位系統(tǒng) 設(shè)計

由于鐵路維護作業(yè)的特殊性，可能會發(fā)生維護工具遺漏的現(xiàn)象，工具遺失很可能會誘發(fā)鐵路運行車輛事故。因此對于工具的管理一定要十分嚴(yán)格，不容小覷。鐵路工具的管理存在鐵路工具種類繁多、規(guī)格大小不同、使用區(qū)域分散、借用歸還難以準(zhǔn)確記錄、耗費人力、工作效率低下且安全隱患高等問題。這種低效率的人工工作模式已不能滿足當(dāng)前鐵路發(fā)展的需求，本文設(shè)計的鐵路工具防遺失實時定位顯示系統(tǒng)可達到鐵路維護工具信息化和智能化管理的目的。

一、硬件設(shè)計

鐵路工具防遺失硬件系統(tǒng)的組成主要包括無線射頻系統(tǒng)、讀寫器、報警模塊。

硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

射頻識別系統(tǒng)：電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合，在耦合通道內(nèi)根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號采用的是電磁反向散射耦合，雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波的能量一部分被目標(biāo)吸收一部分以不同的強度散射到各個方向。在散射的能量中，一小部分反射回發(fā)射天線并被天線接收，對接收的信號進行放大和處理，即可獲得目標(biāo)的有關(guān)工具信息。

讀寫器：即無線射頻識別，通過無線射頻識別接收到的信號自動識別維護工具并獲取相關(guān)位置數(shù)據(jù)，無須人工干預(yù)，并可同時識別多個RFID標(biāo)簽，產(chǎn)生要發(fā)往標(biāo)簽的信號，同時對標(biāo)簽返回的信號進行譯碼，并把譯碼所得的數(shù)據(jù)回傳給應(yīng)用程序，操作簡便。

報警模塊：報警器一般由子機和母機兩部分組成，采用無線電波的發(fā)射抑制原理，當(dāng)工作時子機發(fā)出穩(wěn)定的無線電波，主機接收到子機無線電波后不報警。通過利用GSM系統(tǒng)可以迅速將工具的位置信息傳至手機或電腦上，做到實時定位。將子機的RFID標(biāo)簽放在工具上，這樣當(dāng)作業(yè)人員夜間維修遺漏工具時，當(dāng)子機離主機超過一段距離時，主機就會發(fā)出報警提示，有效減少遺忘或丟失工具給鐵路安全造成一定的損失。

二、軟件設(shè)計

“鐵路工具防遺失實時定位顯示系統(tǒng)”軟件系統(tǒng)的組成主要包括數(shù)據(jù)庫、GPS系統(tǒng)、Wi-Fi模塊三部分。

數(shù)據(jù)傳輸模塊：數(shù)據(jù)傳輸模塊在各個行業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)采集終端對工具的借用、歸還、遺漏、損壞的數(shù)據(jù)進行采集，將采集到的數(shù)據(jù)通過通用接口鏈接到GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊（GPRS DTU），在數(shù)據(jù)中心一端以配置專門的模塊統(tǒng)一收/發(fā)數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的透明傳輸，將分布到各個地方的數(shù)據(jù)收集/發(fā)送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)中心。

GPS通信模塊：GSM是由配件主機、天線、數(shù)據(jù)線、電源適配器等組成。GPS定位系統(tǒng)是利用衛(wèi)星基本三角定位原理、GPS接收裝置以量測無線電信號的傳輸時間來量測距離。GPS定位系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了全國地圖的地圖數(shù)據(jù)，可追蹤每個工具的實時數(shù)據(jù)，構(gòu)建移動終端的即時位置信息、軌跡查詢等。當(dāng)工具丟失后可在第一時間內(nèi)定位該工具的地理位置。根據(jù)GPS全球定位系統(tǒng)、GSM通信技術(shù)、嵌入式語音播報技術(shù)、GIS技術(shù)等，可將GPS模塊獲得的定位數(shù)據(jù)通過移動通信模塊傳至Internet上的一臺服務(wù)器上，從而實現(xiàn)在電腦或手機上查詢終端位置。

Wi-Fi模塊：Wi-Fi模塊功能是將串口或TTL電平轉(zhuǎn)為符合Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11b.g.n協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧。傳統(tǒng)的硬件設(shè)備嵌入Wi-Fi模塊可以直接利用Wi-Fi聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)，是實現(xiàn)工具智能化管理互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要組成部分。WiFi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率，為該系統(tǒng)的運行帶來了很大的便利。

三、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

四、結(jié)論

鐵路工具防遺失實時定位顯示系統(tǒng)可實現(xiàn)工具借還管理、工具借還歷史記錄、自動識讀、自動處理、處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等功能，從而對高鐵工具進行統(tǒng)一的智能化管理，提高了人工記錄庫房工具及備件信息的效率，減少了工作人員的壓力，大大降低工具的損失率，提高維護工作的效率和鐵路安全的可靠性。

參考文獻

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