甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件的設計與實現

夏群山，王 鑫

（1.神華甘泉鐵路有限責任公司，包頭 015399；2.中鐵大橋科學研究院有限公司，武漢 430034；3.橋梁結構健康與安全國家重點實驗室，武漢 430034)

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件的設計與實現

夏群山1，王 鑫2，3

（1.神華甘泉鐵路有限責任公司，包頭 015399；2.中鐵大橋科學研究院有限公司，武漢 430034；3.橋梁結構健康與安全國家重點實驗室，武漢 430034)

闡述基于Android設備的巡檢終端軟件設計與實現的過程。該軟件實現了鐵路橋梁隧道的周期檢查、春/秋檢、質量驗收評定、計劃等業務邏輯，具有病害的多媒體采集，設備評價，病害位置標記，設備臺賬查詢，附近設備標識定位，人員GPS/GSM跟蹤定位等功能，提升了巡檢檢測現場工作人員的信息化、智能化程度，為質量檢測信息的統一性、完整性提供了保障。

鐵路；橋梁；隧道；巡檢終端；Android

甘泉鐵路是神華能源股份有限責任公司控股的國際能源大通道。神華集團為了對甘泉鐵路沿線的橋梁、隧道的質量進行信息化管控，決定建立橋梁隧道質量信息管理系統。橋隧巡檢終端軟件，作為質量信息管理系統的現場作業采集軟件，是本文介紹的重點。

在云計算、大數據時代，有效地利用移動互聯網，能夠為巡檢工作提供有力的技術支撐與信息化保障，鐵路橋隧巡檢終端軟件應運而生。依據參考文獻[1]，巡檢終端軟件在設計層面，考慮了對巡檢內容的規范化，作業流程的標準化；在業務層面，實現了鐵路橋隧的周期檢查、春/秋檢、質量驗收評定、計劃等業務邏輯；在功能層面，利用智能手機與移動互聯網的技術優勢，打造科技含量高、易于使用的巡檢軟件。

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件能夠對鐵路沿線上的橋梁、隧道進行標識定位，引導巡檢人員找到附近設備。巡檢人員通過標準化選擇、拍照和錄音對巡檢信息進行采集，并能夠離線保存后上傳至云計算中心服務器。能夠對巡檢人員進行GPS/GSM定位，記錄巡檢人員路徑軌跡。

1 系統架構

該軟件系統采用客戶端、應用服務器、數據庫3層架構設計，系統架構如圖1所示。

1.1 客戶端

客戶端是指巡檢終端軟件，開發工具為Eclipse、Andorid sdk，使用Java語言開發。通過不同的權限劃分，有工區用戶、工區工長、技術部和領導4個角色權限，客戶端通過http請求與應用服務器進行交互。

1.2 應用服務器

應用服務器使用Tomcat。通過Java servlet與Android客戶端進行交互。數據交互格式使用輕量級的JSON作為數據格式。應用服務器提供了巡檢病害質量數據的上傳和下載、地圖跟蹤定位服務、線路設備臺賬以及附近設備引導服務。

1.3 數據庫

數據庫包括鐵路設備數據、質量病害數據以及巡檢項目等基礎數據。應用服務器通過JDBC與SqlServer數據庫進行交互。

圖1 系統架構圖

2 數據庫設計

數據庫設計圍繞橋梁、隧道的質量巡檢工作，依據參考文獻[1]，設計相應的數據庫表結構、字段內容。

2.1 橋梁、隧道設備

通過橋梁、隧道設備表，如表1所示，將甘泉鐵路的設備數據錄入數據庫中，并通過線路、中心里程換算出經緯度坐標。這樣通過手機能夠查詢到橋梁、隧道設備臺賬數據，也能夠通過手機GPS/GSM信息，獲取附近的設備數據。

表1 橋梁、隧道設備表

2.2 病害質量問題

病害質量問題表，如表2所示，能夠記錄周期檢查、春/秋檢所記錄的病害，在Android端能夠將病害、照片、錄音和坐標等信息記錄在本地，然后上傳至應用服務器。

表2 病害質量問題表

3 系統功能與實現

3.1 功能介紹

3.1.1 總體介紹

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件功能如圖2所示，主要包括出勤、檢查、計劃、驗收、臺賬、消息、地圖、學習和設置9個模塊。其中，檢查又分為周期檢查、春/秋檢、記錄上傳。驗收分為保養評定、維修驗收、大修驗收。

圖2 軟件功能圖

3.1.2 功能演示

通過登錄界面，輸入用戶名、密碼聯網驗證進入系統主界面。如圖3 、圖4所示。

圖3 登錄界面

圖4 主界面圖

出勤功能主要用來獲取巡檢任務，以及需要檢查的設備列表，開始出勤后會使用GPS/GSM定位人員坐標，并上傳至服務器，實現人員跟蹤定位。

周期檢查、春/秋檢通過臺賬或搜索附近設備的方式，找到需要檢查的橋梁、隧道設備，依據參考文獻[1]，生成巡檢表格，提供相應病害供巡檢人員選擇，并對病害進行數據采集和錄入，如圖5、圖6所示。

臺賬管理通過里程、設備號、設備名搜索設備，也可以通過定位搜索當前位置附近設備，如圖7所示。保養質量評定、維修驗收、大修驗收依據參考文獻[1]，對設備進行評估打分、以及提供逐級上報的消息機制，如圖8所示。

圖5 病害采集界面

圖6 病害錄入界面

圖7 附近設備搜索

圖8 保養評定界面

通過地圖能夠查看自己當前位置，也能夠查看附近設備，以及病害的位置。通過設置能夠進行版本更新、離線地圖下載、修改用戶密碼功。

3.2 周期檢查

周期檢查是工作人員日常記錄橋隧病害的一種檢查方式，它的使用頻率較高，所以對程序的易用性與穩定性有較高要求。

其工作與實現流程如圖9所示。

3.2.1 選擇設備

周期檢查的第1步，確定需要檢查的設備。設備信息包含：設備名、設備號、線名、行別、中心里程、所在區間、設備順號、經度、緯度、設備類型、全長、維修長和換算米。可以通過3種方式來選擇設備：任務單中的設備；臺賬設備；附近的設備。

選擇任務單中的設備，首先要通過網絡獲取當日的作業任務單，任務單信息包括：作業地點、作業項目、計劃工時、作業人員、開始里程、結束里程、安全預想、駐站聯絡員、工地防護員、中間聯絡員以及要檢查的設備。通過任務單設備列表，選擇要檢查的設備。獲取任務信息是通過發送登錄本機的用戶名、所在工區到服務器，查詢當前日期是否制定了檢查計劃與作業任務，然后返回給手機端顯示。

圖9 周期檢查流程圖

選擇臺賬設備，是將甘泉鐵路上的設備，按照橋梁、隧道、涵渠歸類，通過設備號、設備名稱、起始終止里程進行篩選，能夠方便地查看線路上所有的設備，進而選擇需要檢查的設備。設備示例“甘泉鐵路-單-94.984-64-趙村中橋-43.85-2012-32m-預應力鋼筋混凝土T形”。實現過程主要是通過讀取本地存儲的Sqlite數據庫，在公共類中SqlData，通過SQLiteDatabase來操作數據庫，在使用公共類時，使用了單例模式，通過getInstace（Context context）獲取類的對象，使用關鍵字synchronized，來確保每次讀取數據庫的線程只有一個。

選擇附近設備，是通過手機的當前坐標位置與數據庫位置的坐標比對，將設備列表按照當前位置距離由近到遠排序。手機端通過注冊Service的方法，在服務中啟動定位線程調用GPS/GSM進行定位，獲取用戶位置。在獲取設備列表時，通過http請求將當前位置發送到SqlServer數據庫進行比對，根據橋隧設備的經緯度與手機的經緯度，計算兩點之間的距離，然據此進行排序。用戶在手機端能夠看到設備距當前位置的米數，從而根據現場情況選擇需要檢查的設備。

3.2.2 選擇巡檢項目

周期檢查的第2步，在選定設備后，根據設備的類型，查找橋梁、隧道、涵洞對應的巡檢項目，巡檢項目在數據庫中以二級表的方式進行關聯，在手機中通過ListView與Button動態生成表格界面，同時檢索本地存儲的病害表，查詢該設備的某一巡檢項是否存在病害，如果有就動態標紅、顯示病害數量。用戶能夠點擊病害項進行選擇。

3.2.3 記錄病害

周期檢查的第3步，選擇巡檢項目之后，進入病害錄入界面。根據巡檢項檢索出對應的病害項，供用戶選擇。通過調用系統MediaStore中ACTION_IMAGE_CAPTURE進行拍照。通過調用MediaRecorder，以按住說話的方式進行語音的捕捉。用戶也可在EditText中，填寫病害的描述意見，通過點擊保存按鈕，保存在本地Sqlite數據庫中。

3.2.4 上傳病害

當檢查完畢，在上傳界面中列出本地保存的病害，病害能夠多選、刪除，經確認無誤后，通過http請求調用服務器端的Servlet上傳照片、錄音到服務器的磁盤中，將數據插入數據庫SqlServer服務器中。至此，完成周期檢查的整個流程。

4 結束語

甘泉鐵路橋梁隧道巡檢終端軟件利用移動互聯網技術，實現了甘泉鐵路橋梁隧道質量巡檢工作的信息化、互聯網化，為現場工作人員提供了“互聯網+”式巡檢工具，具有廣泛的應用范圍及應用前景。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵運[2010]38號 鐵路橋隧建筑物修理規則[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2009，12.

[2]王衛東，劉 超，劉武成.基于移動互聯網的鐵路監理系統的設計與實現[J].鐵道科學與工程學報,2015，12（4）.

[3]譚 川,宋 剛，孟利波.基于云平臺的大型橋梁管養系統研究[J].公路交通技術,2014（4）.

[4]劉睿徹，嚴梅月，敬宇澄，等.鐵路巡檢智能移動終端設計與開發[J].鐵路計算機應用，2014，23（11）.

[5]聶功武，孫利民.橋梁養護巡檢與健康監測系統信息的融合[J].上海交通大學學報，2011（S1）.

[6]閆新盛.大準鐵路綜合巡檢管理系統的實施方案[J].中國高新技術企業，2011（24）.

責任編輯 陳 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

甘泉鐵路科技創新項目編號（SHGF-12-49）。

夏群山，助理工程師；王 鑫，工程師。