异地作业人员动态管理系统的研究

【摘 要】 铁路生产力的布局调整深化，以及长交路的形成，铁路各部门管辖范围也日益延伸，异地作业人员数量也相应的不断增加，所以对异地作业人员的管理已经成为一种比较普遍现象。铁路局内各站段无法及时有效了解异地作业人员出退勤情况以及岗前状态，存在监督与管理工作存在巨大的困难。针对上述问题，采用新技术研发设计可以有效管理异地作业人员的管理系统，提高管理效率与安全管理水平，实现对异地作业人员的动态管理，解决异地作业人员动态管理的问题，为铁路安全运输提供保证。

【关键词】 异地作业人员 人脸识别技术 电化学传感器 测酒仪

铁路各部门现在一般采用出乘、上岗前对相关作业人员进行上岗前状态检测，当作业人员在外作业的时候，基本就无法对异地作业人员进行岗前监测，如果有作业人员饮酒后上岗作业，这样就会影响铁路整体形象，更重要的是影响铁路的安全运输生产。对于这种现象，相关业务部门采取了相应的管理方式，例如：添乘、包保等管理方式，来杜绝此类事情的发生，但是人员投入比较大，管理效率低，而且管理效果差。路外各运输企业也是存在相类似的异地作业人员管理难的问题，并且由于作业人没有标准化作业，导致了严重的交通事故。

国内目前针对异地作业人员管理系统的相关研究已取得了不少成果，并将其转化成产品投入使用，应用效果良好。市场上现有各种针对异地做作业人员管理装置，尽管结构上存在差异，但基本的原理与设计思路基本一致，这类异地人员管理装置，虽然有效的解决了异地作业人员岗前状态监控、出退勤管理，但是并完全没有杜绝顶替岗前酒精检测以及出退勤， 而且价格较高，对铁路局来说是一个较大的经济负担。

1 总体方案的设计

异地作业人员动态管理系统是在原来的作业人员管理系统的基础上进行进一步研发设计，利用现有的装置，将其结构进行改变（即：采用便携式装置），同时嵌入视频图像确认、人脸瞬时抓拍以及酒精检测技术结合应用，来实现对异地作业人员的出退勤以及岗前状态的监测，并且将该装置中嵌入3G模块，实现远程数据传输，并且针对区间作业中远程数据传输可能出现不稳定或断电的情况，为了防止信息不丢失，同时在装置中嵌入存储卡模块，可以使用USB接口的转储设备，将相关信息快速有效的转存到地面管理中心。该系统解决对异地作业人员的监督与管理工作中存在的困难，为铁路的安全运输提供保证。

2 系统详细设计

异地作业人员管理系统实际上主要是酒精检测仪，用酒精检测仪测试作业人员岗前是否饮酒，从而来管理异地作业人员的岗前状态。但是，不能保证测酒人员就是出勤人员，也不能同时对异地作业人员是否及时出退勤进行管理，为异地作业人员的监督与管理工作增加了困难。经课题组研究分析，确定了研究方案具体执行的技术要求及路线：

（1）基于嵌入式系统，具备测酒、出退勤管理、拍照、人像身份比对、数据传输等功能，不依赖其他附属部件，无需外接计算机，完全独立工作。实现出勤、退勤、测酒等功能一体化设计。

（2）基于ARM9平台，自动摄像，系统可进行人像识别，自动输出身份比对结果。

（3）具备多种网络功能，通过铁路专网或通过远程高速数传实现出、退勤测酒装置与地面数据中心实时通讯，实现网络监控测酒。无网时或网络故障时可以自动存储，并在网络恢复后自动回传数据的功能。

（4）具备实时图像显示和信息远程接收查看功能，不依赖本地计算设备，可显示司乘人员身份，测酒结果自动输出，指令及运行揭示实时显示。

2.1 系统总体结构设计

异地作业人员通过指纹、人脸识别以及触屏输入工号方式登录该系统，通过这样的三种方式来实现异地作业人员的出退勤的管理。出退勤人员在确认信息无误的情况下，拿起铝合金探头（探头里面加装了燃料电池电化学酒精传感器），吹气的方式来检测是否饮酒，通过摄像头的瞬时抓拍以及酒精检测来实现出退勤的岗前状态管理。检测结果会通过语音播报和LED显示屏显示出来的方式，来告知测试人员，而相关数据会通过无线传输、局域网以及移动转储等方式汇入到地面的计算机终端，使值班的工作人员了解和分析异地作业人员的详细情况。

2.2 系统功能模块设计

异地作业人员动态管理系统装置主要是由便携式酒精检测仪和计算机终端构成，其中酒精检测仪主要是由嵌入式指纹模块、嵌入式人脸识别模块、酒精检测模块等模块组成，而计算机终端主要是由计算机和系统软件组成。

2.3 便携式装置结构设计

便携式装置是以呼出气体酒精含量测试、人脸身份识别处理为中心，以计算机技术为基础，软硬件可增减，对功能、可靠性、体积、功耗有严格约束的计算机技术、半导体技术、电子技术的集成系统装置。系统需要满足同时处理通讯、图像处理、工业测试等多种数据的能力。

系统硬件平台的核心芯片选用了Samsung公司S3C2440处理器，该处理器具有较高的集成度，简化了应用系统的硬件设计，提高了系统的可靠性。ARM9E系列微处理器使单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案，极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。系列处理器的支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合，适合应用于通讯、图像处理、工业测控领域。

根据系统整体规划，我们在主板设计中采用特别针对工控系统中TFT彩色显示智能终端的应用需求进行了精心的优化设计（同时支持触摸屏）。主板的所有通讯接口配置了标准的WinCE驱动程序，在下一步的应用程序开发中可以直接调用WinCE的标准API函数，就可高效快速的操作的各个通讯接口，有提高开发效率。

便携式装置系统流程图如图3所示。

3 计算机终端（出退勤测酒管理信息系统）程序设计

客户端软件系统主要模块有用户管理、系统管理、车载管理、人脸识别等管理模块，主窗口如图4所示。

系统软件由主控程序及6个过程模块、10个子程序组成，6个模块是：系统自检模块；人员管理模块；联机通讯模块；图像处理模块；酒精检测模块；人脸识别自动认证模块。10个子程序是：通讯子程序；图像采集子程序；模拟信号采集子程序；数字信号处理子程序；报警子程序；图像样本库子程序；图像比对子程序；出退勤管理子程序；仪器自检子程序；容错处理子程序。系统程序充分发挥和利用了嵌入式系统的内部硬件和功能，使仪器的硬件电路大为减少。这也就减少了硬件出错的可能性，从而确保了整机的高可靠性。软件结构设计采用了面向目标功能的块式结构，层次清晰、可读性好、便于理解。

4 现场试验

（1）试验时间：2013年12月17日晚上23：00。

（2）试验单位及车次：包头客运段呼京车队，k90次列车一组。

（3）试验工具：铁路专用测酒出退勤装置。

（4）试验内容：打开设备电源并启动计算机，将所要测试人员的信息从软件转储到机器内，具体测试结果如下图5中所示。

5 结语

该系统操作十分简单快捷，符合操作习惯，显示直观醒目，可准确记录出退勤信息，同时对岗前作业人员状态进行实时监控，可以有效的确保异地作业人员像在本站段一样执行的标准化作业，确保铁路系统对异地作业人员进行方便、高效、快捷的管理，提高管理效率，减少管理的疏漏以及管理人员的投入，从而解决了对异地作业人员动态管理困难的问题。