摘要：本文論述了物聯(lián)網(wǎng)在電氣化鐵路中的應(yīng)用與發(fā)展前景，簡述了物聯(lián)網(wǎng)近年來的發(fā)展應(yīng)用，列舉了初級物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用--接觸網(wǎng)檢修作業(yè)信息化管理系統(tǒng)，展望了物聯(lián)網(wǎng)在電氣化鐵路中的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：智能化鐵路 物聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用 發(fā)展
1.物聯(lián)網(wǎng)的定義
顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，英文名稱為The Internet of Things（IOT）或Web of Things。物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
近年來，在中國物聯(lián)網(wǎng)受到了全社會極大的關(guān)注，其應(yīng)用案例已為城市智能化和各個行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展開辟了新途徑。它能夠提供安全可控的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持等管理和服務(wù)功能。
2.物聯(lián)網(wǎng)在電氣化鐵路中的應(yīng)用
目前物聯(lián)網(wǎng)在各個行業(yè)各個領(lǐng)域已有了廣泛的應(yīng)用，從工業(yè)交通到家用電器，從環(huán)保氣象到土木建筑，從農(nóng)林水產(chǎn)到醫(yī)療保健等。工業(yè)上如石油行業(yè)鉆井、輸油管、油罐車監(jiān)控平臺是物聯(lián)網(wǎng)新時代的產(chǎn)物，是集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）以及CDMA/GPRS通信技術(shù)于一體的綜合平臺，主要針對石油行業(yè)野外鉆探、油罐運輸、輸油管線等業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)對運輸車輛實時監(jiān)控，各監(jiān)控儀表狀態(tài)參數(shù)無線采集，從而實現(xiàn)對石油行業(yè)各資源的集中、高效、統(tǒng)一管理。為大家所熟悉的智能停車場管理系統(tǒng)，是基于RFID（Radio Frequency Identification）即射頻識別技術(shù)的智能管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)能實現(xiàn)對車輛的自動識別、自動登記、自動放行等功能，后臺管理軟件則可實現(xiàn)查看進(jìn)出車輛信息、進(jìn)出時間查詢、繳費記錄查詢等多項功能。系統(tǒng)具有很多優(yōu)勢：入口可實現(xiàn)無人管理模式、安全管理程度高、操作簡單耐用可靠、信息存儲量大、高可靠性和適應(yīng)性等等。2010年上海世博會門票也應(yīng)用了射頻識別技術(shù)，它讓世博游客在享受到方便快捷的同時，也切身體會到了“物聯(lián)網(wǎng)”的精彩魅力。門票內(nèi)部有一顆具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片，記錄著游客資料，并利用無線方式與遍布園區(qū)的傳感器交換信息。檢票入園時，RFID電子門票無需接觸、無需對準(zhǔn)即可驗票，持票人只需手持門票在離讀寫設(shè)備10厘米的距離內(nèi)輕松一刷，便可順利通行。
我國鐵路系統(tǒng)近幾年來取得了顯著成績，高速鐵路發(fā)展成就尤為突出，為了適應(yīng)這種發(fā)展，實現(xiàn)鐵路的智能化、信息化迫在眉睫。隨著科技的進(jìn)步、信息化的發(fā)展，鐵路通信信息正朝著數(shù)據(jù)化、可移動性以及寬帶化發(fā)展，如鐵路客票系統(tǒng)、鐵路車號采集系統(tǒng)等，物聯(lián)網(wǎng)在其中已經(jīng)起到了巨大的作用。而減少鐵路故障、保障安全行駛等也是鐵路建設(shè)的首要任務(wù)之一。鐵路系統(tǒng)的設(shè)計、施工、管理必須要與時俱進(jìn)，建立更加高效的管理體系。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，將使電氣化鐵路更好的發(fā)揮其功能，推動鐵路的高速發(fā)展。
比如新研發(fā)的接觸網(wǎng)檢修作業(yè)信息化管理系統(tǒng)是初級物聯(lián)網(wǎng)的基本應(yīng)用，接觸網(wǎng)檢修作業(yè)的每一次事故都造成了巨大的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失和社會負(fù)面影響。特別是人身傷亡事故，其負(fù)面影響更是無法估量，特別是在以人為本的今天，人身價值更是應(yīng)首先考慮的因素，因此，加強安全防御，做到電力線路檢修作業(yè)掛接地線掛接狀態(tài)安全可控是十分必要而且緊迫的。在電氣化鐵路中，接觸網(wǎng)檢修與網(wǎng)上作業(yè)，是靠人工通過電話與電調(diào)聯(lián)系要停電點，根據(jù)確定的停電點，電調(diào)進(jìn)行網(wǎng)上停電，接觸網(wǎng)作業(yè)組掛地線，開始網(wǎng)上作業(yè)，作業(yè)完成后，撤地線，報告電調(diào)，電調(diào)給網(wǎng)上送電恢復(fù)行車，在這過程中，保證安全作業(yè)用的關(guān)鍵接地地線工具，幾十年來未有改進(jìn)，它不能將其掛接在接觸網(wǎng)上地線的情況直接、準(zhǔn)確地反應(yīng)給電調(diào)，而保證安全作業(yè)的地線掛接和撤出情況，是靠作業(yè)專職人員通過電話聯(lián)系告知電調(diào)，其信息的準(zhǔn)確性依賴的是相關(guān)工作人員的責(zé)任心和對操作規(guī)程的遵守，因此存在著極大的管理漏洞和事故隱患，可能造成因誤送電而造成人身傷亡和設(shè)備損壞的重大事故。接觸網(wǎng)檢修作業(yè)信息化管理系統(tǒng)解決了電力線路檢修掛接地線的實時安全監(jiān)測，為現(xiàn)場作業(yè)、生產(chǎn)管理、電力調(diào)度安全聯(lián)控提供了有力的技術(shù)支持和設(shè)備保障基礎(chǔ)平臺，做到科學(xué)管理，防止帶掛接地線誤送電的事故發(fā)生，保障作業(yè)人員人身安全；同時，也為電力線路檢修作業(yè)實現(xiàn)信息化管理提供一種技術(shù)支持方案與硬件平臺，可極大地促進(jìn)電力線路檢修作業(yè)的管理與技術(shù)的進(jìn)步，進(jìn)而可引起電力線路檢修作業(yè)方式的變革。特別是在鐵道電氣化接觸網(wǎng)停電檢修作業(yè)中作用更為顯著。
該裝置利用距離傳感技術(shù)檢測接地線掛接狀態(tài)以及相應(yīng)裝置的編號，給現(xiàn)場人員以燈光信號，監(jiān)測到的信息經(jīng)過處理后將信號利用無線通信方式發(fā)送到生產(chǎn)調(diào)度管理中心，監(jiān)視網(wǎng)上作業(yè)接地線掛接狀態(tài)，防止誤送電事故發(fā)生，提高檢修作業(yè)安全可靠性，收集裝置能夠通過通信模塊接收發(fā)送來的包含裝置編號和表示接地線掛接狀態(tài)的信息，DSP處理器芯片能夠?qū)π畔?nèi)容分析處理，通過232串口或USB接口與PC機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)信息存儲、查詢、報警等功能。
檢測報警裝置結(jié)構(gòu)示意圖
監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)圖
收集裝置結(jié)構(gòu)圖
3.物聯(lián)網(wǎng)在電氣化鐵路中的發(fā)展前景
目前我國的鐵路營業(yè)里程達(dá)9.1萬公里，未來還將按照規(guī)劃繼續(xù)發(fā)展鐵路網(wǎng)絡(luò)，且鐵路線路分布東西南北，地理環(huán)境紛亂錯雜，一旦出現(xiàn)問題，如操縱臺無顯示、信號停用、道岔失去聯(lián)鎖、受電弓與接觸網(wǎng)斷開、遭遇自然災(zāi)害的影響等情況，工作人員通常要先進(jìn)行故障排除、確定故障地點、分析故障類別，再進(jìn)行維修人員的安排對故障路段進(jìn)行處理，嚴(yán)重浪費人力物力，影響鐵路運輸。應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些問題就可迎刃而解。
物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)是傳感器技術(shù)?？衫秒娮訕?biāo)簽技術(shù)（RFID,Radio Frequency Identification）、紅外傳感器、聲光報警器等一些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對故障點進(jìn)行識別，故障信號經(jīng)過處理后可利用全球定位系統(tǒng)（GPS，Global Positioning System）技術(shù)即時傳達(dá)到相應(yīng)管理網(wǎng)絡(luò)，后臺軟件經(jīng)過分析處理后發(fā)出報警信號，工作人員即可立刻查詢出故障的具體位置以及故障類別，做出相應(yīng)的處理，排除故障工作。同時也可利用傳感器技術(shù)監(jiān)測環(huán)境條件，在高溫、多雨、嚴(yán)寒等惡劣條件下，判斷周圍環(huán)境對隔離開關(guān)等設(shè)備造成的損害程度，甚至可以給出未來損害程度的分析數(shù)據(jù)，為工作人員提供技術(shù)支持和決策支持服務(wù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)也將成為未來鐵路監(jiān)測的一種手段。可用高像素攝像頭實時監(jiān)測鐵路軌道沿線設(shè)備運行狀況，用圖片和實時畫面更直觀的表示出設(shè)備是否運行良好，同時后臺也可實現(xiàn)查詢、調(diào)用、分析等功能。當(dāng)然這些技術(shù)應(yīng)用的瓶頸是信息如何高效提取，如何用其它信息系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換、互聯(lián)互通及語義互操作。如何用新技術(shù)改造現(xiàn)有的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，使之能更好的適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時代監(jiān)控智能化、情報化的應(yīng)用需求，還需進(jìn)一步的研究開發(fā)。但不可否認(rèn)的是這些技術(shù)的應(yīng)用將使鐵路實現(xiàn)電氣化更上一個新的臺階。
結(jié)束語
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到各個行業(yè)領(lǐng)域，它更是被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入“政府工作報告”，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智能化、信息化是大勢所趨。而運用到智能化鐵路中也代表著鐵路運輸發(fā)展的一個新坐標(biāo)。如何突破技術(shù)瓶頸，讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好的為電氣化鐵路服務(wù)是我們以后努力的方向。
