張 明

（中國(guó)鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司 科研所，呼和浩特 010010）

中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司發(fā)布的最新版《普速鐵路線路修理規(guī)則》中指出，要積極運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等信息技術(shù)，推進(jìn)線路設(shè)備全服役壽命周期信息化管理。道岔是鐵路線路上的重要設(shè)備之一，在保障鐵路安全運(yùn)輸中起著關(guān)鍵作用。當(dāng)前，鐵路內(nèi)部大多數(shù)單位對(duì)道岔軌件的管理依舊使用紙質(zhì)臺(tái)賬式的管理方式，沒(méi)有相應(yīng)的信息系統(tǒng)對(duì)在用和備用道岔軌件進(jìn)行全壽命信息管理。鐵路工務(wù)人員在日常對(duì)道岔軌件進(jìn)行管理和維修時(shí)，往往需要快速和準(zhǔn)確地查找道岔軌件信息，因此迫切需要建立信息系統(tǒng)來(lái)對(duì)道岔軌件的信息、應(yīng)用狀態(tài)等進(jìn)行信息化管理。

本文結(jié)合中國(guó)鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：呼和浩特局集團(tuán)公司）研制的道岔軌件全壽命智能管理信息平臺(tái)，利用二維碼及SQLite微型數(shù)據(jù)庫(kù)，基于Android，設(shè)計(jì)道岔軌件信息查詢(xún)App，通過(guò)掃描道岔軌件上的二維碼獲取待查道岔軌件的基本信息，可快速查詢(xún)道岔軌件的當(dāng)前狀態(tài)信息，對(duì)維護(hù)運(yùn)輸安全和提高管理水平具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 相關(guān)技術(shù)概述

1.1 Android

Android是一種基于Linux內(nèi)核的開(kāi)源操作系統(tǒng)，主要使用在智能設(shè)備或移動(dòng)終端上，是當(dāng)前流行的操作系統(tǒng)之一[1-2]。Android系統(tǒng)采用軟件堆層的架構(gòu)，主要分為3部分[3-4]，底層以Linux內(nèi)核為基礎(chǔ)，由C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，提供基本功能；中間層包括函數(shù)庫(kù)和虛擬機(jī)，由C++開(kāi)發(fā)；上層是各類(lèi)應(yīng)用軟件[5]。

1.2 二維碼

二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在二維平面上分布，來(lái)記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的圖形[6]。其在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的0、1比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息[7]，通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電設(shè)備自動(dòng)識(shí)別以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。

二維碼中常用的碼制有：Data Matrix、Maxi Code、 Aztec、 QR 碼、 Vericode、 PDF417、 Ultracode、Code 49、 Code16K 等。其中，QR碼發(fā)明于1994年[8]，超高速識(shí)別特點(diǎn)是QR碼區(qū)別于其它二維碼的主要特性[9]。在用掃描設(shè)備讀取QR碼時(shí)，通過(guò)QR碼符號(hào)的位置探測(cè)圖形，基于硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此識(shí)別過(guò)程所需時(shí)間較短[10]。綜上，本文的二維碼掃描技術(shù)應(yīng)用的是QR碼。

1.3 SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)

本文為提高數(shù)據(jù)查詢(xún)效率，采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。SQLite是一款輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，是遵守ACID的關(guān)系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[11]。SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)是嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，因此占用資源少、運(yùn)行效率高、安全性高、可移植性強(qiáng)，且提供零配置運(yùn)行模式，因此更適用于資源有限的設(shè)備，如在手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2 總體設(shè)計(jì)

查詢(xún)手持終端硬件是基于Android系統(tǒng)的手持終端。該手持終端自帶激光掃碼模塊，可以掃描一維條碼及二維碼，為確保在激光掃碼模塊不能使用的情況下鐵路工務(wù)人員仍能正常使用查詢(xún)功能，道岔軌件信息查詢(xún)App還可通過(guò)終端自帶攝像頭對(duì)待查道岔軌件進(jìn)行掃描查詢(xún)。

2.1 功能框架

道岔軌件信息查詢(xún)App的功能如下。

（1）初始化功能：?jiǎn)?dòng)App并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）數(shù)據(jù)更新功能：更新手持終端內(nèi)的道岔軌件數(shù)據(jù)。

（3）掃碼查詢(xún)功能：識(shí)別道岔軌件上的二維碼信息，并根據(jù)二維碼信息查詢(xún)道岔軌件信息。

2.2 工作流程

鐵路工務(wù)人員使用安裝了道岔軌件信息查詢(xún)App的手持移動(dòng)終端進(jìn)行信息查詢(xún)或維護(hù)的具體工作流程，如圖1所示。

圖1 App工作流程

3 功能實(shí)現(xiàn)

道岔軌件信息查詢(xún)App在基于Android系統(tǒng)的手持終端上運(yùn)行，采用Eclipse開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用Java語(yǔ)言編寫(xiě)。為方便鐵路工務(wù)人員操作，本文將App的權(quán)限設(shè)置為開(kāi)機(jī)啟動(dòng)，使得手持終端開(kāi)機(jī)后自動(dòng)開(kāi)啟道岔軌件信息查詢(xún)App。

3.1 初始化

初始化功能用來(lái)啟動(dòng)App，并在軟件啟動(dòng)時(shí)檢測(cè)手持終端內(nèi)是否含有數(shù)據(jù)庫(kù)。如果數(shù)據(jù)庫(kù)不存在，則在App啟動(dòng)并進(jìn)入歡迎界面后，創(chuàng)建一個(gè)固定格式的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)。初始化完成后，進(jìn)入App主界面，初始化歡迎界面和主界面如圖2所示。

圖2 初始化界面和主界面

3.2 數(shù)據(jù)更新

若App是首次啟動(dòng)，則手持移動(dòng)終端內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)尚沒(méi)有待查詢(xún)數(shù)據(jù)，需在使用前，更新移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)鐵路局集團(tuán)公司的網(wǎng)絡(luò)管理制度，鐵路內(nèi)部與鐵路外部網(wǎng)絡(luò)必須隔離，道岔軌件全壽命智能管理信息平臺(tái)的服務(wù)器運(yùn)行在鐵路局域網(wǎng)，因此，安裝道岔軌件信息查詢(xún)App的移動(dòng)終端不可與任何外部網(wǎng)絡(luò)連接。本文使用帶有type C接口的U盤(pán)從平臺(tái)服務(wù)器端拷貝更新數(shù)據(jù)，再將存儲(chǔ)有道岔軌件信息的U盤(pán)與裝有道岔軌件信息查詢(xún)App的移動(dòng)終端連接。當(dāng)App監(jiān)聽(tīng)到有U盤(pán)連接時(shí)，鐵路工務(wù)人員點(diǎn)擊主界面上的“數(shù)據(jù)更新”即可對(duì)移動(dòng)終端內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

道岔軌件信息數(shù)據(jù)在U盤(pán)中以固定的Excel表格形式進(jìn)行存儲(chǔ)，在App中點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)更新”后，若連接的U盤(pán)中存在用于更新的Excel數(shù)據(jù)表格，則對(duì)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行遍歷，依次將數(shù)據(jù)添加到SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)列中，完成數(shù)據(jù)更新，并給出數(shù)據(jù)更新成功提示。若連接的U盤(pán)中不存在更新數(shù)據(jù)，App提示數(shù)據(jù)更新失敗。若移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)庫(kù)已存在數(shù)據(jù)，在每次更新數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)先刪除原有數(shù)據(jù)，再遍歷U盤(pán)內(nèi)的Excel表格，進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。

3.3 掃碼查詢(xún)

鐵路工務(wù)人員點(diǎn)擊App主界面的“掃一掃二維碼”，將激光掃描器或攝像頭對(duì)準(zhǔn)待查道岔軌件的二維碼，即可得到道岔軌件的信息。若數(shù)據(jù)庫(kù)中存在所查道岔軌件的信息，App會(huì)彈出如圖3（a）所示的信息框。若數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有待查道岔軌件的信息，則會(huì)彈出如圖3（b）所示的信息框。

圖3 App掃碼查詢(xún)結(jié)果界面

4 結(jié)束語(yǔ)

道岔是鐵路線路上的重要設(shè)備之一，在保障鐵路運(yùn)輸安全中起著重要作用。結(jié)合道岔軌件全壽命管理平臺(tái)開(kāi)發(fā)的道岔軌件信息查詢(xún)App可通過(guò)掃描道岔軌件上的二維碼來(lái)獲取道岔軌件信息，方便鐵路工務(wù)人員針對(duì)性地對(duì)道岔軌件進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，解決傳統(tǒng)紙質(zhì)管理帶來(lái)的諸多不便，提升工作效率，具有鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用前景。