異地作業人員動態管理系統的研究

張贏

(呼和浩特鐵路局科學技術研究所,內蒙古呼和浩特 010052)

異地作業人員動態管理系統的研究

張贏

(呼和浩特鐵路局科學技術研究所,內蒙古呼和浩特 010052)

鐵路生產力的布局調整深化,以及長交路的形成,鐵路各部門管轄范圍也日益延伸,異地作業人員數量也相應的不斷增加,所以對異地作業人員的管理已經成為一種比較普遍現象。鐵路局內各站段無法及時有效了解異地作業人員出退勤情況以及崗前狀態,存在監督與管理工作存在巨大的困難。針對上述問題,采用新技術研發設計可以有效管理異地作業人員的管理系統,提高管理效率與安全管理水平,實現對異地作業人員的動態管理,解決異地作業人員動態管理的問題,為鐵路安全運輸提供保證。

異地作業人員 人臉識別技術 電化學傳感器 測酒儀

鐵路各部門現在一般采用出乘、上崗前對相關作業人員進行上崗前狀態檢測,當作業人員在外作業的時候,基本就無法對異地作業人員進行崗前監測,如果有作業人員飲酒后上崗作業,這樣就會影響鐵路整體形象,更重要的是影響鐵路的安全運輸生產。對于這種現象,相關業務部門采取了相應的管理方式,例如:添乘、包保等管理方式,來杜絕此類事情的發生,但是人員投入比較大,管理效率低,而且管理效果差。路外各運輸企業也是存在相類似的異地作業人員管理難的問題,并且由于作業人沒有標準化作業,導致了嚴重的交通事故。

國內目前針對異地作業人員管理系統的相關研究已取得了不少成果,并將其轉化成產品投入使用,應用效果良好。市場上現有各種針對異地做作業人員管理裝置,盡管結構上存在差異,但基本的原理與設計思路基本一致,這類異地人員管理裝置,雖然有效的解決了異地作業人員崗前狀態監控、出退勤管理,但是并完全沒有杜絕頂替崗前酒精檢測以及出退勤, 而且價格較高,對鐵路局來說是一個較大的經濟負擔。

圖1 系統總體結構

1 總體方案的設計

異地作業人員動態管理系統是在原來的作業人員管理系統的基礎上進行進一步研發設計,利用現有的裝置,將其結構進行改變(即:采用便攜式裝置),同時嵌入視頻圖像確認、人臉瞬時抓拍以及酒精檢測技術結合應用,來實現對異地作業人員的出退勤以及崗前狀態的監測,并且將該裝置中嵌入3G模塊,實現遠程數據傳輸,并且針對區間作業中遠程數據傳輸可能出現不穩定或斷電的情況,為了防止信息不丟失,同時在裝置中嵌入存儲卡模塊,可以使用USB接口的轉儲設備,將相關信息快速有效的轉存到地面管理中心。該系統解決對異地作業人員的監督與管理工作中存在的困難,為鐵路的安全運輸提供保證。

圖2 裝置結構圖

2 系統詳細設計

異地作業人員管理系統實際上主要是酒精檢測儀,用酒精檢測儀測試作業人員崗前是否飲酒,從而來管理異地作業人員的崗前狀態。但是,不能保證測酒人員就是出勤人員,也不能同時對異地作業人員是否及時出退勤進行管理,為異地作業人員的監督與管理工作增加了困難。經課題組研究分析,確定了研究方案具體執行的技術要求及路線:

圖3 裝置系統流程圖

表1 功能模塊信息表

圖4 主窗口示意圖

圖5 現場試驗及使用情況

(1)基于嵌入式系統,具備測酒、出退勤管理、拍照、人像身份比對、數據傳輸等功能,不依賴其他附屬部件,無需外接計算機,完全獨立工作。實現出勤、退勤、測酒等功能一體化設計。

(2)基于ARM9平臺,自動攝像,系統可進行人像識別,自動輸出身份比對結果。

(3)具備多種網絡功能,通過鐵路專網或通過遠程高速數傳實現出、退勤測酒裝置與地面數據中心實時通訊,實現網絡監控測酒。無網時或網絡故障時可以自動存儲,并在網絡恢復后自動回傳數據的功能。

(4)具備實時圖像顯示和信息遠程接收查看功能,不依賴本地計算設備,可顯示司乘人員身份,測酒結果自動輸出,指令及運行揭示實時顯示。

2.1 系統總體結構設計

異地作業人員動態管理系統總體結構圖如圖1所示。

異地作業人員通過指紋、人臉識別以及觸屏輸入工號方式登錄該系統,通過這樣的三種方式來實現異地作業人員的出退勤的管理。出退勤人員在確認信息無誤的情況下,拿起鋁合金探頭(探頭里面加裝了燃料電池電化學酒精傳感器),吹氣的方式來檢測是否飲酒,通過攝像頭的瞬時抓拍以及酒精檢測來實現出退勤的崗前狀態管理。檢測結果會通過語音播報和LED顯示屏顯示出來的方式,來告知測試人員,而相關數據會通過無線傳輸、局域網以及移動轉儲等方式匯入到地面的計算機終端,使值班的工作人員了解和分析異地作業人員的詳細情況。

2.2 系統功能模塊設計

異地作業人員動態管理系統裝置主要是由便攜式酒精檢測儀和計算機終端構成,其中酒精檢測儀主要是由嵌入式指紋模塊、嵌入式人臉識別模塊、酒精檢測模塊等模塊組成,而計算機終端主要是由計算機和系統軟件組成。每個模塊詳細情況如表1所示。

2.3 便攜式裝置結構設計

異地作業人員動態管理系統便攜式出退勤測酒裝置結構圖如圖2所示。

便攜式裝置是以呼出氣體酒精含量測試、人臉身份識別處理為中心,以計算機技術為基礎,軟硬件可增減,對功能、可靠性、體積、功耗有嚴格約束的計算機技術、半導體技術、電子技術的集成系統裝置。系統需要滿足同時處理通訊、圖像處理、工業測試等多種數據的能力。

系統硬件平臺的核心芯片選用了Samsung公司S3C2440處理器,該處理器具有較高的集成度,簡化了應用系統的硬件設計,提高了系統的可靠性。ARM9E系列微處理器使單一的處理器內核提供了微控制器、DSP、Java應用系統的解決方案,極大的減少了芯片的面積和系統的復雜程度。系列處理器的支持DSP指令集,適合于需要高速數字信號處理的場合,適合應用于通訊、圖像處理、工業測控領域。

根據系統整體規劃,我們在主板設計中采用特別針對工控系統中TFT彩色顯示智能終端的應用需求進行了精心的優化設計(同時支持觸摸屏)。主板的所有通訊接口配置了標準的WinCE驅動程序,在下一步的應用程序開發中可以直接調用WinCE的標準API函數,就可高效快速的操作的各個通訊接口,有提高開發效率。

便攜式裝置系統流程圖如圖3所示。

3 計算機終端(出退勤測酒管理信息系統)程序設計

客戶端軟件系統主要模塊有用戶管理、系統管理、車載管理、人臉識別等管理模塊,主窗口如圖4所示。

系統軟件由主控程序及6個過程模塊、10個子程序組成,6個模塊是:系統自檢模塊;人員管理模塊;聯機通訊模塊;圖像處理模塊;酒精檢測模塊;人臉識別自動認證模塊。10個子程序是:通訊子程序;圖像采集子程序;模擬信號采集子程序;數字信號處理子程序;報警子程序;圖像樣本庫子程序;圖像比對子程序;出退勤管理子程序;儀器自檢子程序;容錯處理子程序。系統程序充分發揮和利用了嵌入式系統的內部硬件和功能,使儀器的硬件電路大為減少。這也就減少了硬件出錯的可能性,從而確保了整機的高可靠性。軟件結構設計采用了面向目標功能的塊式結構,層次清晰、可讀性好、便于理解。

4 現場試驗

(1)試驗時間:2013年12月17日晚上23:00。

(2)試驗單位及車次:包頭客運段呼京車隊,k90次列車一組。

(3)試驗工具:鐵路專用測酒出退勤裝置。

(4)試驗內容:打開設備電源并啟動計算機,將所要測試人員的信息從軟件轉儲到機器內,具體測試結果如下圖5中所示。

5 結語

該系統操作十分簡單快捷,符合操作習慣,顯示直觀醒目,可準確記錄出退勤信息,同時對崗前作業人員狀態進行實時監控,可以有效的確保異地作業人員像在本站段一樣執行的標準化作業,確保鐵路系統對異地作業人員進行方便、高效、快捷的管理,提高管理效率,減少管理的疏漏以及管理人員的投入,從而解決了對異地作業人員動態管理困難的問題。