基于卫星定位的铁路天窗作业的卡控系统的制作方法

本发明涉及一种利用铁路上下行列车交汇空档期对铁路设施进行维修保养的作业管控系统，尤其是一种基于卫星定位的铁路天窗作业的卡控系统。

背景技术：

利用卫星确定标的物的定位技术在无线通信领域如百花齐放一般涌现出很多经典的案例。如中国专利文献cn107132852a公开了一种基于北斗地理围栏差分定位模块的无人机监管云平台，主要由三个部分组成，第一部分北斗差分地理围栏定位模块，第二部分飞控终端，第三部分无人机飞控监管云平台，第一部分主要负责地理围栏信息的执行通信及精确位置数据的提供。第二部分主要负责强制注册、登录、飞行路径、飞行区域的规划，飞行申请提交等工作以及北斗差分地理围栏定位模块与无人机飞控监管云平台之间的数据通信。第三部分主要负责强制监管的注册、登录验证的逻辑执行，负责地理围栏数据的生成、保存及向模块下发；负责飞行路径、区域的审核、飞行计划申请审核并向模块下发，另外负责向平台的不同用户提供有针对性的不同类型的数据服务。

又如cn105407139a，该文献公开了一种基于gis互操作和lbs的智慧景区游客安全服务系统。包括客户端、服务器、服务监控中心。系统基于gis服务器和lbs移动终端间的自动化、智能化互操作的协议和标准，针对游客实现位置关联、位置状况自动感知、主动预警、多监控手段并发联动，安全智库做出决策，实现游客和景区双向的高效位置安全信息互动与及时快速救援服务。该系统结合a-gps或北斗、基站、wifi定位方式获取游客和工作人员在景区的精确位置信息，在gis互操作服务器方面设计智能、自动的gis空间分析算法；移动终端利用app获得服务器的功能支持；提高了景区的安全监控与预警的精度和效率，做到提前预报、及早预警，科学指导各景区开展人员意外的施救工作，保障游客的人身安全。

再如cn109436040a，该文献公开了一种铁路道口智能预警系统及预警方法，数据输入模块与时间模块相连；定位模块、数据输入模块、时间模块、预警模块和供电模块均与中央控制模块相连；根据列车的运行状况设置系统运行时刻，当达到所设定的时刻时启动中央控制模块，接收定位模块获得的火车实时运行位置信息，以获取的列车位置信息并结合预警模块物理运行时间与已在轨道内的行人、车辆安全通过时间对预警模块启动时间进行不断优化计算改正；在列车通过道口后，根据设置的安全间隔距离以及列车长度信息结束预警并及时放行车辆与行人。该技术方案可以实现自动化、智能化地对铁路道口预警装置进行控制，在大大节省了人力的同时，也提高了铁路道口交通的安全性与可靠性。

还如cn108909777a，该文献提供了一种铁路cir基础数据分析验证设备，所述铁路cir基础数据分析验证设备中天馈线单元与gps接收单元和gsm-r通信单元电连接；gps接收单元、gsm-r通信单元、存储单元、音频单元、触摸按键液晶显示屏单元、wifi通信单元和电源单元分别与主控单元电连接。该技术方案基于电子地图技术，采用gps卫星接收技术和gsm_r无线通信技术，通过导入cir设备生产厂家的cir基础数据库，结合电子地图对各厂家cir基础数据进行实际的分析验证；结合gps接收单元获取的经纬度信息，验证cir基础数据库地理位置信息是否正确；结合gsm-r通信单元进行真实的呼叫和通话，测试cir基础数据库中通信录是否正确。

以上各例，无论是无人机监管云平台，还是智慧景区游客安全服务系统，或是铁路道口智能预警系统及预警方法，再就是基于电子地图的技术，从利用卫星定位技术解决发明目的实施的方案来看，都可以为本领域技术人员提供广阔的研读空间。然，同样是利用卫星定位技术，如何解决铁路上下行列车交汇空档期对铁路设施进行维修保养的作业管控的问题，在当下仍然是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于卫星定位的铁路天窗作业的卡控系统。所述系统旨在卫星定位的前提下设置一个铁路天窗的电子围栏，围栏区域即为作业区域，通过管控系统向围栏发出单向的管控命令，以期解决上下行列车交汇空档期的施工安全问题。

为此，本发明解决所述问题的技术方案是：一种基于卫星定位的铁路天窗作业的卡控系统，由中央控制台、铁路列车运行动态管理平台、ipfs安全存储模块、控制中心服务器、无线ip数据网、带有声光告警装置的移动终端、arm处理器、带有串联接口的gnss接收器构成；其特征在于，所述中央控制台是提供铁路列车运行图并按列车运行方向，逐站逐渐的向后确定铁路天窗的、同时又设定了电子地图标定的电子围栏、跟踪移动终端位置信息、通讯管控、业务逻辑的人机交互工具的地面指挥中心，且由控制面板电路模块、电子地图模块、电子围栏模块、工单处置模块、移动终端位置信息模块、通讯管控模块、业务逻辑模块、人机交互工具模块构成；所述控制中心服务器由完成业务逻辑模块、数据存储模块、数据库、web网络模块、地理信息模块构成，且是接收所述中央控制台单向命令的又且执行完成业务逻辑、数据存储、数据库调度、web网络运行、地理信息服务的服务器；所述无线ip数据网由网址分配器、ip通讯模块、数据链路模块构成；其中的ip通讯模块是完成移动终端和控制中心服务器之间数据链路的通讯模块；所述arm处理器是完成人机界面，业务逻辑控制，电子围栏和位置信息的处理，声光告警，和gnss全球卫星导航系统以及下行速度≥100mbps模块间的通讯处理嵌入式微处理器;所述gnss接收器是完成导航卫星信号的处理，解算高精度位置信息，且通过串口发送给arm处理器的芯片。

进一步地，所述铁路列车运行动态管理平台由列车运行图模块、施工天窗模块、维修天窗模块构成，其中的施工天窗模块由施工天窗开启期间模块、施工天窗关闭期间模块构成，并且，施工天窗开启期间模块调制的动态开窗时间≥180分钟。

进一步地，所述施工维修天窗模块由维修天窗开启期间模块、维修天窗关闭期间模块构成，其中的维修天窗开启期间模块调制的动态开窗时间是按：所述列车运行图模块提供的电气化双线开窗时间≥90分钟、所述列车运行图模块提供的电气化单线≥60分钟、所述列车运行图模块提供的非电气化双线≥70分钟、所述列车运行图模块提供的非电气化单线≥60分钟排序。

进一步地，所述移动终端通过所述无线ip数据网与控制中心服务器关联。

进一步地，所述移动终端与所述gnss接收器关联。

进一步地，所述移动终端与设置在所述中央控制台内的电子围栏模块、工单处置模块关联。

进一步地，所述移动终端与设置在所述控制中心服务器内的地理信息模块关联。

进一步地，所述移动终端与设置在所述中央控制台内的电子地图模块、电子围栏模块关联。

进一步地，所述移动终端与所述arm处理器关联。

进一步地，所述移动终端与所述施工天窗平台、维修天窗平台关联。

相比现有技术，本发明产生的积极效果是：通过卫星定位由中央控制台控制的卡控系统，以该系统直接指挥调度铁路天窗按施工天窗、维修天窗的窗口期进行安全作业；尤其是当无线ip数据网、gnss接收器、电子围栏模块、工单处置模块、地理信息模块、arm处理器中的任一装置与移动终端关联的讯号发生异常时均可由中央控制台实施安全管控。

附图说明

图1是本发明的基于卫星定位的铁路天窗作业的卡控系统的整体结构示意图；

图2是关于图1中的中央控制台的整体结构示意图；

图3是关于图1中的控制中心服务器的整体结构示意图；

图4是关于图1中的无线ip数据网的整体结构示意图。

图中：

1-基于卫星定位的铁路天窗作业管控系统，11-中央控制台，12-铁路列车运行动态管理平台，121-列车运行图模块，122-施工天窗模块，1221-施工天窗开启期间模块，1222-施工天窗关闭期间模块，123-维修天窗模块，1231-维修天窗开启期间模块，1232-维修天窗关闭期间模块；124-ipfs安全存储模块；13-控制中心服务器，14-无线ip数据网，15-带有声光告警装置的移动终端，16-arm处理器，17-带有串联接口的gnss接收器；

2-中央控制台，21-控制面板电路（模块），22-电子地图模块，23-电子围栏模块，24-工单处置模块，25-移动终端位置信息模块，26-通讯管控模块，27-业务逻辑模块，28-人机交互工具模块；

3-控制中心服务器，31-完成业务逻辑模块，32-数据存储模块，33-数据库，34-web网络模块，35-地理信息模块；

4-无线ip数据网，41-网址分配器、，42-ip通讯模块，43-数据链路模块。

具体实施方式

参见附图1至图4，本实施例以框图的方式描述了一种基于卫星定位的铁路天窗作业的卡控系统1。该系统的各功能构件均采用模块化设计，事先将各执行程序写入选定的市售芯片中，以集成的构建方式，在一块主板上实现各个功能模块芯片的布局。由此，所述基于卫星定位的铁路天窗作业的卡控系统1是由可以提供电子地图标定电子围栏、跟踪移动端位置信息、通讯管控、业务逻辑等人机交互工具的中央控制台11，铁路列车运行动态管理平台12，可以完成业务逻辑，数据存储，数据库，web，地理信息等服务的控制中心服务器13，可以完成控制中心和带有声光告警装置的移动终端之间数据链路的通讯的无线ip数据网14，可以接收gnss卫星信息、接收中心发送的工单、电子围栏等信息、上传位置和告警等信息到中心服务器、对违反围栏规定的行为进行声光告警的带有声光告警装置的移动终端15，完成人机界面，业务逻辑控制，电子围栏和位置信息的处理，声光告警，和gnss以及4g模块间的通讯处理的arm处理器16，可以完成导航卫星信号的处理，解算高精度位置信息。通过串口发送给arm处理器且带有串联接口的gnss接收器17构成的。本实施例所述的铁路列车运行动态管理平台12又由列车运行图模块121、施工天窗模块122、维修天窗模块123、ipfs安全存储模块124构成；并且，相对铁路列车运行动态管理平台12，列车运行图模块121，施工天窗模块122，维修天窗模块123各自具有一个数据接口，每个接口可以单独通过ipfs安全存储模块124实现与铁路列车运行动态管理平台12的通讯链接；在非天窗期，铁路列车运行动态管理平台12仅直接与列车运行图模块121发生业务调度、管理关系。在天窗期，铁路列车运行动态管理平台12即时开通与施工天窗模块122，维修天窗模块123的数据通路；而施工天窗模块122，维修天窗模块123各自分别设有与施工天窗开启期间模块1221、施工天窗关闭期间模块1222和维修天窗开启期间模块1231、维修天窗关闭期间模块1232相连接的通讯接口，无论是在施工天窗期还是维修天窗期，都可将施工天窗或维修天窗的动态状况实时反馈到中央控制台11，并接受中央控制台的管理及调度。就整个系统的硬件结构而言，为便于4g运行、5g换装和提升系统与卫星良好的握手运营环境，各模块、器件的设置及它们在系统内彼此之间的位置、连接关系均以卫星定位的铁路天窗作业方式为前提，则系统将铁路天窗作业命令转化成电子围栏命令格式，划定天窗作业区域，以设定作业时间的时限为许可时限，在到达许可时限时必须撤出系统划定的电子天窗作业区域，管控一切作业人员及作业设备。由此，且不论线上运行的列车是双向还是单向，从卫星定位的角度看，都可以将施工天窗、维修天窗的开启期或关闭期及它们的空档期当作一种列车运行动态管理的时间区域来监控。如此设计，从硬件结构上就可以将列车运行图模块121，施工天窗模块122，维修天窗模块123统统设置为铁路列车运行动态管理平台12的一部分，即，管理平台可以根据本系统授予的管理权限分别管控列车运行图模块121，施工天窗模块122，维修天窗模块123的作业，也可以单向管控施工天窗模块122或维修天窗模块123的作业。因此，在构成系统的硬件物理界面时，本实施例强调了列车运行图模块121，施工天窗模块122，维修天窗模块123与中央控制台11的结构关系。同样的，本例中与中央控制台11相关联的铁路列车运行动态管理平台12不仅具有多个可以显示铁路天窗所属区域内的现场状况，而且可以根据“天窗”开启时间的时限即时回应中央控制台11的调度。例如，当施工天窗模块122的开启期间模块调制的动态开窗时间≥180分钟时，则在卫星定位的前提下由中央控制台11强制关闭天窗并将此时天窗区域状况实时反馈到中央控制台的显示屏上；同时，由于卫星定位的作用，中央控制台11可以即时向带有声光告警装置的移动终端15发出关于施工天窗或维修天窗的现场工况讯息，使之与中央控制台的关联命令同步。

参见图2，从本系统的结构来看，本例中的中央控制台2由控制面板电路模块21、电子地图模块22、电子围栏模块23、工单处置模块24、移动终端位置信息模块25、通讯管控模块26、业务逻辑模块27、人机交互工具模块28构成。从构成本系统的硬件物理界面上看，相对中央控制台2，控制面板电路模块21、电子地图模块22、电子围栏模块23、工单处置模块24、移动终端位置信息模块25、通讯管控模块26、业务逻辑模块27、人机交互工具模块28都是分立设计的。它的特点在于，每个模块的作业状态是由卫星定位的实时性来决定，例如，调度工单处置模块24的工况时期只能在被卫星定位的电子地图、电子围栏对应的天窗施工期时由中央控制台2通过移动终端位置信息模块25向作业区域发送工单处置的处分命令；反之，工单处置的状况亦由调度工单处置模块24向中央控制台2报告。

参见图3，本例中的控制中心服务器3的硬件物理结构是由完成业务逻辑模块31，数据存储模块32，数据库33，web网络模块34，地理信息模块35构成的。该服务器的主要功能体现在直接接收所述中央控制台单向命令的前提下，又对各个功能性模块实施单向任务的调度。例如，当系统欲开启作业天窗时，此前即由地理信息模块35向服务器提供作业区域的地理信息，服务器根据此信息调度、实施执行完成业务逻辑、数据存储、数据库调度、web网络运行的作业操作。

参见图4，本例中的所述无线ip数据网4是由网址分配器41、ip通讯模块42、数据链路模块43构成的；其中设置在移动终端中的ip通讯模块是完成移动终端和控制中心服务器之间数据链路的通讯模块；例如，当控制中心服务器向某个限时的时段的电子围栏铁路天窗作业区发出命令时，由网址分配器41认定对应的ip地址经数据链路模块43向ip通讯模块42传送这一命令，再由移动终端执行这一命令，回复命令及监管命令执行状况的实时情景仍由移动终端向无线ip数据网发出至控制中心服务器。

以上实施例从硬件层面上描述了系统的整体结构，它充分利用了卫星定位、移动通讯等现有技术提供的技术支援，由发明人开拓性地解决了铁路天窗期的施工、维修的安保问题。