一种地铁智慧车站运营管理系统交接班控制方法与流程

1.本发明涉及智能运管平台所应用的各个专业技术领域，包含综合监控、电力监控、环境与设备监控系统、智慧车站等城市轨道交通智慧化、自动化、信息化工业控制行业。


背景技术：

2.城市轨道交通作为城市最重要的交通方式，也是最重要的城市基础设施，是智慧城市建设中不可或缺的部分，因此轨道交通的智慧化也成为必然的发展趋势。车站作为轨道交通的主要载体，实施智慧车站的建设，将大大提升城市轨道交通的服务水平及运营管理能力。智慧车站的发展趋势是车站的运营、管理趋向“智慧化”，主要体现在智慧服务、智慧管理两个方面。其中，智慧服务指用智能化科技手段为乘客出行提供“智慧化”的既全面又个性的服务，使乘客服务逐步向灵活、多样、便捷、智能化转变；智慧管理是用智能化设备设施实现车站“自主化”的既高效又安全的管理，使车站的内部管理向科学、高效、精细化转变。
3.以往的地铁乘务人员交接班工作主要是依靠实施交接班的两个班组通过口头传达和记录纸质交接班文件等方式，这种方式工作量大，效率低，易出差错。为了加快轨道交通的信息化进程，开发一套满足实际使用需求的乘务人员交接班管理系统显得很有必要。


技术实现要素：

4.针对现有设计中存在的问题，本发明的智慧车站智能运营管理系统在设计开发过程中，结合用户运营需求，设计了一种安全可认证的交接班控制方法，该方案可以通过结合人脸识别技术、交接权限控制管理以及数字化交接班规程的流程控制技术，来实现对交接班过程进行综合控制，它保证了接班的操作员拥有控制权限，并且在交接之前对系统的重要数据复查的工作，从而很好地实现了工作日志、待处理报警等交接记录的有效跟踪以及系统层面的平稳无缝切换。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种地铁智慧车站运营管理系统交接班控制方法，其特征在于：通过结合人脸识别技术、交接权限控制管理以及数字化交接班规程的流程控制技术，来实现对交接班过程进行综合控制，具体包括：
6.步骤1、面向交接班应用的用户对象建模，根据用户属性设置多种交互方式，利于后续交接员在交接班过程中实现权限判断控制；
7.步骤2、交接班操作员身份认证，判断交接班操作员是否具备交接班权限，检查交接班操作员是否属于相同角色，检查交接班操作员是否属于相同责任区；
8.步骤3、接班操作员进行工作复查；
9.步骤4、交班操作员与接班操作员分别登陆确认交接结束。
10.所述用户属性包括：用户实例在系统中的id、用户名称、用户密码、用户角色、责任区列表、权限列表和人脸特征字符串。
11.所述步骤1中，为了限制用户的操作行为，所述运营管理系统为同一用户分配一个
或者多个角色，不同的角色拥有不同的权限；用户登录系统后，为防止进行误操作，将用户设置为较低级别的角色，当用户需要高级别的控制操作时，再切换到高级别角色；由低级别切换到高级别角色时，需要用户输入密码进行二次确认；用户的权限与用户的角色绑定在一起，用户可以临时在角色对应的权限范围内动态调整当前角色的权限，但不能为当前角色新增权限，只能在当前角色对象的权限范围选择或者取消权限。
12.所述步骤1中，为了限制用户的监视范围，运营管理系统还通过责任区机制来保障安全性，系统为一个用户赋予一个或者多个责任区，不同的用户监视自己专属的范围，专人专责，明确每个用户的职责定位；用户登陆系统后，可以临时调整自己的责任区，该调整也只是在用户已经分配的责任区范围内进行选择或者取消选择的调整，如果用户取消某个责任区，则用户放弃了对该责任区的设备进行监视和控制的权力。
13.进一步的，所述步骤2具体为：
14.步骤2.1、启动交接班程序，对接班操作员进行身份认证，若身份认证通过，则进入下一步，若身份认证未通过，则交接班验证结束；
15.步骤2.2、验证接班操作员是否具备交接班权限，若验证通过，则进入下一步，若验证未通过，则交接班验证结束；
16.步骤2.3、检查交接班操作员是否属于相同角色，若是，则进入下一步，若否，则交接班验证结束；
17.步骤2.4、检查交接班操作员是否属于相同责任区，交接班验证结束。
18.进一步的，所述步骤3具体为：接班操作员复查所需工作列表，所述运营管理系统将自动显示“交接班-所需任务”对话框，其中列出了此阶段所需复查的所有工作任务条目；根据具体工作的需求，所述运营管理系统中已预先配置好了接班操作员所需复查的条目列表；
19.对于每个所需复查的项目，当其窗口关闭时，在“所需任务”对话框中该项目标记为完成，下一个复查项目的窗口将自动打开；
20.接班操作员必须仔细检查所需任务列表中的每个项目，并让接班操作员确认并关闭每个项目；所有项目复查完毕后，流程的复查部分即完成。
21.进一步的，所述步骤4具体为：所有所需项目都复查完成后，两个操作员都必须使用登录密码执行批准操作，首先需要接班操作员的批准，在接班操作员完成批准后，交班操作员也必须输入密码；在两个操作员批准完成之后，当系统完成切换时，“切换用户”对话框显示在界面中，操作完成后，界面显示“交接班——完成”对话框，这标志着交接班流程的结束，并且从现在开始接班操作员将控制系统；交接班成功后，接班员的责任区、画面、报警、操作员日志、系统报告等都应该与交班员交班前的状态一致。
22.与现有技术相比，使用本系统可有效减少人工交接班的工作时间，降低地铁乘务人员的管理难度，进一步的提高地铁运营管理效率，对地铁系统的信息化发展具有重要意义。
23.城市轨道交通作为城市最重要的交通方式，也是最重要的城市基础设施，是智慧城市建设中不可或缺的部分，因此轨道交通的智慧化也成为必然的发展趋势。车站作为轨道交通的主要载体，本专利设计的智能交接班管理功能能够为地铁监控人员的交接班工作提供自动化、智能化的交接班辅助手段，协助监控人员快速了解并掌握车站运行状况，提升
交接班效率，实施智慧车站相关功能的建设，将大大提升城市轨道交通的服务水平及运营管理能力。
附图说明
24.图1为本发明中运营管理系统的交接权限控制管理流程示意图。
具体实施方式
25.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细解释。
26.本实施例所述的一种地铁智慧车站运营管理系统交接班控制方法，包括：
27.(一)面向交接班应用的用户对象建模
28.完整的用户对象模型设计方案可以为系统调度员交接班功能提供良好的支持。智慧车站运营管理系统用户对象具有以下用户属性设计，使得在交接班管理过程中，用户切换时具有多种交互方式，且在交接过程中可以实现权限判断控制。
29.表1用户对象数据模型
30.属性名称类型属性说明备注objectidlong用户实例在系统中的id namestring用户名称 passwordstring用户密码 userrolestring用户角色 areaofresponsibilitylist责任区列表 permissionlist权限列表 face_encodingvarchar人脸特征值字符串 31.为安全起见，智慧车站运营管理系统可以为同一用户分配一个或者多个角色(role)，不同的角色拥有的权限(permmisionlist)不同，进而限制用户的操作行为。如用户登录系统后，为防止进行误操作，可将用户设置为较低级别的角色，当用户需要高级别的控制操作时，再切换到高级别角色。由低级别切换到高级别角色时，根据需要可以设置需要用户输入密码进行二次确认。用户的权限与用户的角色绑定在一起，用户可以临时在角色对应的权限范围内动态调整当前角色的权限，但不能为当前角色新增权限，只能在当前角色对象的权限范围选择或者取消权限。
32.另外，系统还通过责任区机制来保障安全性。系统可以为一个用户赋予一个或者多个责任区，进而限制用户的监视范围，不同的用户监视自己专属的范围，专人专责，每个用户的职责定位更加明确。如bas专业和pscada专业划分不同的区域，分给不同的用户进行监视管理。对于每个用户，登陆系统后，还可以临时调整自己的责任区，注意该调整也只是在用户已经分配的责任区范围内进行选择或者取消选择的调整。如果用户取消某个责任区，则用户放弃了对该责任区的设备进行监视和控制的权力。
33.另外，通过人脸识别的高级算法可以很轻易地得到人脸128维的人脸特征值编码。但是，因为128维的人脸编码是一个矩阵类型，不方便存进数据库进行管理，要想存进数据库，必须进行类型转换，我司智慧车站运营管理系统的做法是先将矩阵转为列表，再将列表里的每个元素转为字符串，再用字符串拼接的方式拼成一个字符串，并将该特征值存入数
据库。
34.(二)交接班操作员身份认证
35.交接班是指接班操作员接替交班操作员对智慧车站运营管理系统工作站控制的过程。交接班模块是智慧车站运营管理系统提供的一个应用，用来处理在移交控制权之前要处理的各项工作。在这个过程中，它保证了接班的操作员拥有控制权限，并且在交接之前对系统的重要数据进行复查。
36.交接权限控制管理
37.当交班操作员移交控制权给接班操作员时，系统需要确保接班操作员有访问智慧车站运营管理系统的权限，并且该操作员被配置为可以进行交接班的用户。通过用户名、密码或人脸识别等方式进行身份认证，在认证成功后，“接班操作员身份认证”对话框中的“启动交接班”按钮处于可用状态。点击此按钮后，系统将检查接班操作员是否被配置为可进行交接班的用户。如果界面出现“接班用户不具备交接班功能”信息时，则交接班身份认证过程结束。
38.如果接班操作员配置了交接班功能，则不会出现该信息，系统将执行下一步：用户角色验证。系统将检查接班操作员与交班操作员是否有相同的角色，以确保他们是相匹配级别的用户。在角色验证显示接班用户与交班用户未相匹配的用户级别后，系统将继续下一步：责任区验证。系统将检查接班操作员与交班操作员是否有相同的责任区，以确保他们是相匹配级别的用户。
39.如果系统启用了责任区组功能，则将依据交班操作员的责任区组对比接班操作员的责任区组。如果接班操作员责任区组未包含交班操作员的所有责任区组，那么系统将会提示接班操作员没有足够的责任区接替交班操作员。
40.另外，如果交班操作员当前选择的责任区超出了责任区组所要求的范围，而接班的操作员没有超出范围，将会弹出责任区不匹配的提示信息；如果责任区组功能未启用，则将根据交班的责任区列表检查接班的责任区。如果交班的操作员列表中存在接班操作员没有的责任区，同样出现责任区不匹配的提示信息。在这两种情况下，交班的操作员必须取消额外的责任区，这样接班操作员才能允许进入。
41.要取消责任区，请单击调度运行管理模块调度运行管理模块中的“选择责任区”菜单项，然后取消选择冲突的责任区。完成此操作后，按“交接班
‑‑‑
责任区认证”对话框上的“检查责任区”按钮刷新责任验证，如果责任区已满足条件，则继续下一步。责任区验证成功完成后，接班操作员就完成了身份验证。
42.人脸识别技术主要包含下列几个过程：
43.1.人脸数据库的建立：
44.通过上传全体调度员的照片或采集调度员的人脸图像，并将这些人脸进行特征提取并存储为特征模板矩阵信息，分类标号保存，将这些人脸特征信息存储在用户信息数据表中，并建立人脸特征库。
45.2.人脸图像采集及预处理：
46.在交接过程中，触发摄像头采集人脸图像，并通过尺度归一化、图像降噪和图像增强等处理方法对采集的人脸图像进行预处理。人脸图像的预处理主要包括人脸扶正、人脸图像的增强，以及归一化等工作，简单的预处理方法包括平滑、灰度化、二值化、边缘检测，
主要为了去除噪音和影响目标特征提取或不需要的特征。
47.3.特征提取：
48.特征提取是通过一些数字来表征人脸信息，这些数字就是我们要提取的特征。表征特征技术利用了人脸图像的灰度信息，通过一些算法提取全局或局部特征。其中比较常用的特征提取算法是lbp算法。lbp方法首先将图像分成若干区域，在每个区域的像素640x960邻域中用中心值作阈值化，将结果看成是二进制数。lbp算子的特点是对单调灰度变化保持不变。每个区域通过这样的运算得到一组直方图，然后将所有的直方图连起来组成一个大的直方图并进行直方图匹配计算进行分类。
49.局部二值模式特征向量可以通过如下方式计算：
50.·
将检测窗口切分为区块(cells，例如，每个区块16x16像素)。
51.·
对区块中的每个像素，与它的八个邻域像素进行比较(左上、左中、左下、右上等)。可以按照顺时针或者逆时针的顺序进行比较。
52.·
对于中心像素大于某个邻域的，设置为1；否则，设置为0。这就获得了一个8位的二进制数(通常情况下会转换为十进制数字)，作为该位置的特征。
53.·
对每一个区块计算直方图。
54.·
此时，可以选择将直方图归一化；
55.·
串联所有区块的直方图，这就得到了当前检测窗口的特征向量。
56.·
将待识别人脸所提取的特征与数据库中人脸特征，进行对比，根据相似度判别分类。
57.4.人脸识别
58.首先将人脸图片分为若干个相等的矩形区域，然后对每个区域的像素分别进行lbp算子的转换，构建一个全局性的直方图，该直方图由各个区域的直方图串联起来，这样做的目的是不仅保留原图像的统计信息，同时从直方图上也可以看出位置信息。然后利用在已经计算的特征空间上的最近邻域分类器作为直方图之间的差异性衡量标准，得到一个距离矩阵，其中包含了图像之间的距离。另外，由于图片上各个区域包含的有效信息不一样，有些比较多，有些较少甚至为零，所以可以对各个区域赋予不同的权重，其中一种方法是：将图像分为若干个区域后，依次取用每个区域对图像进行识别。
59.(三)接班操作员复查相关工作
60.当接班操作员身份被验证后，下一步是复查所需工作列表。系统将自动显示“交接班-所需任务”对话框，其中列出了此阶段所需复查的所有工作任务条目。根据具体工作的需求，智慧车站运营管理系统中已预先配置好了接班操作员所需复查的条目列表。除此对话框外，还会弹出另一对话框显示第一条复查项目的具体内容。在这个例子中，第一个需要的复查项目是操作员电子日志，它将在界面自动显示。交班操作员与接班操作员必须根据规定的复查程序复查所有项目，在复查完成后，接班操作员关闭窗口。
61.数字化交接班规程
62.对于每个所需复查的项目，当其窗口关闭时，在“所需任务”对话框中该项目标记为完成，下一个复查项目的窗口将自动打开。
63.接班操作员必须仔细检查所需任务列表中的每个项目，并让接班操作员确认并关闭每个项目。所有项目复查完毕后，流程的复查部分即完成。
64.所有所需项目都复查完成后，两个操作员都必须使用登录密码执行批准操作。首先需要接班操作员的批准。在接班操作员完成批准后，交班操作员也必须输入密码。
65.在两个操作员批准完成之后，当系统完成切换时，“切换用户”对话框显示在界面中。操作完成后，界面显示“交接班——完成”对话框。这标志着交接班流程的结束，并且从现在开始接班操作员将控制系统。交接班成功后，接班员的责任区、画面、报警、操作员日志、系统报告等都应该与交班员交班前的状态一致。
66.交接班人员使用智慧车站运营管理系统交接班功能完成监控交接班之后，系统自动生成交接班记录，交接班信息记录内容包括交班人员、接班人员、交接班时间、交接班备注信息等。
67.系统还能够提供交接班记录查询功能，支持按时间段、交班人员、接班人员等单个条件或组合条件查询。
68.本实施例所设计的交接班管理方法主要用于城市轨道交通电力监控、综合监控智能运管系统中，目前国内大部分城市在进行日常交接班过程中大部分仍采用口头交接、纸质材料交接等方式完成日常交接班管理工作，但随着信息化、智慧化技术的不断发展，包括但从新立项的智慧车站项目中来看，也已经基本上明确了电子交接班的此类要求，因此在未来几年内该功能肯定会广泛应用与实际项目中。
69.虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样在本发明之保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本技术的权利要求保护范围所界定的为准。