鐵路工具防遺失實時定位顯示系統設計

史青瑋　尚俊男　包曉航

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

關鍵詞：鐵路工具 實時定位系統 設計

由于鐵路維護作業的特殊性，可能會發生維護工具遺漏的現象，工具遺失很可能會誘發鐵路運行車輛事故。因此對于工具的管理一定要十分嚴格，不容小覷。鐵路工具的管理存在鐵路工具種類繁多、規格大小不同、使用區域分散、借用歸還難以準確記錄、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前鐵路發展的需求，本文設計的鐵路工具防遺失實時定位顯示系統可達到鐵路維護工具信息化和智能化管理的目的。

一、硬件設計

鐵路工具防遺失硬件系統的組成主要包括無線射頻系統、讀寫器、報警模塊。

硬件系統結構如圖1所示。

射頻識別系統：電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間（無接觸）耦合，在耦合通道內根據時序關系，實現能量的傳遞、數據的交換。閱讀器和電子標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，發射出去的電磁波的能量一部分被目標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，即可獲得目標的有關工具信息。

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位置數據，無須人工干預，并可同時識別多個RFID標簽，產生要發往標簽的信號，同時對標簽返回的信號進行譯碼，并把譯碼所得的數據回傳給應用程序，操作簡便。

報警模塊：報警器一般由子機和母機兩部分組成，采用無線電波的發射抑制原理，當工作時子機發出穩定的無線電波，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標簽放在工具上，這樣當作業人員夜間維修遺漏工具時，當子機離主機超過一段距離時，主機就會發出報警提示，有效減少遺忘或丟失工具給鐵路安全造成一定的損失。

二、軟件設計

“鐵路工具防遺失實時定位顯示系統”軟件系統的組成主要包括數據庫、GPS系統、Wi-Fi模塊三部分。

數據傳輸模塊：數據傳輸模塊在各個行業領域中有著廣泛的應用，通過數據采集終端對工具的借用、歸還、遺漏、損壞的數據進行采集，將采集到的數據通過通用接口鏈接到GPRS數據傳輸模塊（GPRS DTU），在數據中心一端以配置專門的模塊統一收/發數據，通過對數據的透明傳輸，將分布到各個地方的數據收集/發送到相應的數據中心。

GPS通信模塊：GSM是由配件主機、天線、數據線、電源適配器等組成。GPS定位系統是利用衛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定位系統內設置了全國地圖的地圖數據，可追蹤每個工具的實時數據，構建移動終端的即時位置信息、軌跡查詢等。當工具丟失后可在第一時間內定位該工具的地理位置。根據GPS全球定位系統、GSM通信技術、嵌入式語音播報技術、GIS技術等，可將GPS模塊獲得的定位數據通過移動通信模塊傳至Internet上的一臺服務器上，從而實現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電平轉為符合Wi-Fi無線網絡通信標準的嵌入式模塊，內置無線網絡協議IEEE802.11b.g.n協議棧以及TCP/IP協議棧。傳統的硬件設備嵌入Wi-Fi模塊可以直接利用Wi-Fi聯入互聯網，是實現工具智能化管理互聯網應用的重要組成部分。WiFi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率，為該系統的運行帶來了很大的便利。

三、系統總體結構

四、結論

鐵路工具防遺失實時定位顯示系統可實現工具借還管理、工具借還歷史記錄、自動識讀、自動處理、處理圖形旋轉變化等功能，從而對高鐵工具進行統一的智能化管理，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

[1]路德維格.波格丹諾夫.射頻電路設計[J].電子工業出版社，2013，（08）.

[2]謝鋼.GPS原理與接收機設計[J].電子工業出版社，2017，（01）.