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(yè)人員動態(tài)管理系統(tǒng)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(chǎn)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(yè)人員數(shù)量也相應的不斷增加,所以對異地作業(yè)人員的管理已經(jīng)成為一種比較普遍現(xiàn)象。鐵路局內各站段無法及時有效了解異地作業(yè)人員出退勤情況以及崗前狀態(tài),存在監(jiān)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(fā)設計可以有效管理異地作業(yè)人員的管理系統(tǒng),提高管理效率與安全管理水平,實現(xiàn)對異地作業(yè)人員的動態(tài)管理,解決異地作業(yè)人員動態(tài)管理的問題,為鐵路安全運輸提供保證。

異地作業(yè)人員 人臉識別技術 電化學傳感器 測酒儀

鐵路各部門現(xiàn)在一般采用出乘、上崗前對相關作業(yè)人員進行上崗前狀態(tài)檢測,當作業(yè)人員在外作業(yè)的時候,基本就無法對異地作業(yè)人員進行崗前監(jiān)測,如果有作業(yè)人員飲酒后上崗作業(yè),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(chǎn)。對于這種現(xiàn)象,相關業(yè)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(fā)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(yè)也是存在相類似的異地作業(yè)人員管理難的問題,并且由于作業(yè)人沒有標準化作業(yè),導致了嚴重的交通事故。

國內目前針對異地作業(yè)人員管理系統(tǒng)的相關研究已取得了不少成果,并將其轉化成產(chǎn)品投入使用,應用效果良好。市場上現(xiàn)有各種針對異地做作業(yè)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(yè)人員崗前狀態(tài)監(jiān)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(jīng)濟負擔。

圖1 系統(tǒng)總體結構

1 總體方案的設計

異地作業(yè)人員動態(tài)管理系統(tǒng)是在原來的作業(yè)人員管理系統(tǒng)的基礎上進行進一步研發(fā)設計,利用現(xiàn)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(xiàn)對異地作業(yè)人員的出退勤以及崗前狀態(tài)的監(jiān)測,并且將該裝置中嵌入3G模塊,實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸,并且針對區(qū)間作業(yè)中遠程數(shù)據(jù)傳輸可能出現(xiàn)不穩(wěn)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(tǒng)解決對異地作業(yè)人員的監(jiān)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(tǒng)詳細設計

異地作業(yè)人員管理系統(tǒng)實際上主要是酒精檢測儀,用酒精檢測儀測試作業(yè)人員崗前是否飲酒,從而來管理異地作業(yè)人員的崗前狀態(tài)。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(yè)人員是否及時出退勤進行管理,為異地作業(yè)人員的監(jiān)督與管理工作增加了困難。經(jīng)課題組研究分析,確定了研究方案具體執(zhí)行的技術要求及路線:

圖3 裝置系統(tǒng)流程圖

表1 功能模塊信息表

圖4 主窗口示意圖

圖5 現(xiàn)場試驗及使用情況

(1)基于嵌入式系統(tǒng),具備測酒、出退勤管理、拍照、人像身份比對、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?不依賴其他附屬部件,無需外接計算機,完全獨立工作。實現(xiàn)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(tǒng)可進行人像識別,自動輸出身份比對結果。

(3)具備多種網(wǎng)絡功能,通過鐵路專網(wǎng)或通過遠程高速數(shù)傳實現(xiàn)出、退勤測酒裝置與地面數(shù)據(jù)中心實時通訊,實現(xiàn)網(wǎng)絡監(jiān)控測酒。無網(wǎng)時或網(wǎng)絡故障時可以自動存儲,并在網(wǎng)絡恢復后自動回傳數(shù)據(jù)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(tǒng)總體結構設計

異地作業(yè)人員動態(tài)管理系統(tǒng)總體結構圖如圖1所示。

異地作業(yè)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(tǒng),通過這樣的三種方式來實現(xiàn)異地作業(yè)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(xiàn)出退勤的崗前狀態(tài)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(shù)據(jù)會通過無線傳輸、局域網(wǎng)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(yè)人員的詳細情況。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設計

異地作業(yè)人員動態(tài)管理系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)人員動態(tài)管理系統(tǒng)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(tǒng)裝置。系統(tǒng)需要滿足同時處理通訊、圖像處理、工業(yè)測試等多種數(shù)據(jù)的能力。

系統(tǒng)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(tǒng)的硬件設計,提高了系統(tǒng)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(tǒng)的解決方案,極大的減少了芯片的面積和系統(tǒng)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(shù)字信號處理的場合,適合應用于通訊、圖像處理、工業(yè)測控領域。

根據(jù)系統(tǒng)整體規(guī)劃,我們在主板設計中采用特別針對工控系統(tǒng)中TFT彩色顯示智能終端的應用需求進行了精心的優(yōu)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(fā)中可以直接調用WinCE的標準API函數(shù),就可高效快速的操作的各個通訊接口,有提高開發(fā)效率。

便攜式裝置系統(tǒng)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(tǒng))程序設計

客戶端軟件系統(tǒng)主要模塊有用戶管理、系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)自檢模塊;人員管理模塊;聯(lián)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(shù)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(tǒng)程序充分發(fā)揮和利用了嵌入式系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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(yè)人員狀態(tài)進行實時監(jiān)控,可以有效的確保異地作業(yè)人員像在本站段一樣執(zhí)行的標準化作業(yè),確保鐵路系統(tǒng)對異地作業(yè)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(yè)人員動態(tài)管理困難的問題。