城市軌道交通隱患排查治理信息系統設計與實現

王玉博，潘 路

（北京安捷工程咨詢有限公司，北京 100037）

近年來， 隨著中國城市化進程的迅速推進，國內城市軌道交通建設迎來了線網建設的高峰期，但部分施工現場安全隱患管理工作還處于傳統排查模式，存在管理人員意識淡薄、隱患治理不及時及同類隱患反復出現等問題，安全隱患管理形勢尤為嚴峻。同時新實行的《中華人民共和國安全生產法》、國家安全生產監督管理總局2007年第16號令《安全生產事故隱患排查治理暫行規定》、住建部下發的《房屋市政工程生產安全重大隱患排查治理掛牌督辦暫行辦法》(建質〔2011〕158號)以及正在起草的《城市軌道交通工程安全質量事故隱患排查治理暫行規定》都對隱患排查治理工作提出了新的要求，并鼓勵建設、施工等單位加強施工現場安全監控管理，建立健全隱患排查治理機制，提高事故防范能力。然而，大部分建設單位并未重視隱患信息的管理與安全生產意識的培養，只是簡單地人工巡檢抽查、記錄檢查情況，這就會造成隱患排查不徹底、隱患上報不及時及監督人員排查不到位等問題。為了真正實現國家關于安全生產“安全第一、預防為主、綜合治理”方針的目的，最有效的方法就是建立和健全隱患排查制度，通過信息化手段，建立標準、規范程序、強化考核，實現全面徹底的隱患排查，及時閉合的隱患治理，大幅度減少安全質量事故隱患，降低工程建設安全質量事故的發生[1]。

從軌道交通建設安全隱患管理的角度出發，結合城市軌道交通行業在隱患排查治理方面的研究成果，按“誰主管、誰負責”與“全員、全過程、全方位、全天候”的原則，明確職責，建立健全安全隱患排查治理體系，并根據隱患體系，通過信息技術研發隱患排查治理信息系統。通過本系統可建立風險數據庫、隱患信息庫、專家信息庫和安全知識庫的信息集成平臺，該平臺可以有效解決檢查管理人員排查不到位、隱患排查不及時的問題，提升了人員巡檢工作管理的效率，同時使得隱患的上報、檢查、管理更加簡便，做到及時發現、及時消除各類安全生產隱患，實現參建各方分級排查與響應治理。通過統計分析各類隱患及事故發生的趨勢和規律，找出影響因素，便于及時防范、發現和治理隱患，為城市軌道交通建設安全隱患管理提供先進可靠的技術支持[2]。

1 系統建設目標

1.1 應用目標

研發城市軌道交通隱患排查治理信息系統，實現網絡化、移動化辦公。安全隱患等安全管理信息通過平臺，利用網絡實現排查、上傳、整改、復核、核準、消除、統計、分析、考核等功能。

通過信息系統，軌道交通某個工點排查的隱患，治理到何種程度，各層級人員都能及時了解和掌握，為及時決策提供了便捷的途徑和真實可靠的依據，提高了隱患排查治理工作的時效性和“三違”管理工作的嚴肅性。

1) 按級別和類型管理隱患，對隱患進行分類、分級管理，實現軌道交通工程安全多角度管理；通過建設單位、監理單位、施工單位關鍵崗位的參與，建立三級管控模式，實現隱患排查治理工作的全員參與。

2) 隱患全過程管理，包含土建工程(含裝飾裝修工程)、機電及安裝工程(含供電、通風、通信信號工程)、軌道工程等。

3) 實現從隱患排查、上報、整改、復核、核準到消除的閉環管理模式，系統保留所有業務的處理過程，隨時可追溯，便于明確職責、有效監管和責任追究。

4) 根據國內相關法律、法規、技術標準、規范，同時整合大量專家經驗，梳理建立了城市軌道交通安全隱患排查要點庫與隱患分類分級標準庫，建立統一的隱患識別標準，可引導與提示各參建單位按各自職責按期開展隱患排查治理工作，增強安全知識學習，積累歷史經驗和教訓，避免事故發生。

5) 建立提示信息主動推送機制，施工、監理及建設單位開展隱患排查工作的頻次要求、需要治理的隱患信息，系統可通過首頁以及短信的方式實現主動推送。

6) 實現按施工單位、監理單位、建設單位，按隱患排查、治理與消除的工作情況和效果逐級考核評分，能夠按周、月、季、年生成評分報告，實現對參建單位隱患工作自動考核評分。

7) 實現按隱患類型、隱患等級、線路、單位等信息自動生成統計報表，能夠根據不同參建單位類型生成周報、監理通知單、業主整改通知單等報表。

1.2 技術目標

1) 實現人性化的系統配置功能：為了最大限度提高系統的靈活性，滿足用戶瞬息萬變的需求，本系統增加了許多人性化的系統配置功能，可對隱患處置流程、考核規則、消息推送等功能進行個性化定制。

2) 系統具有高可靠性、安全性、可維護性和可擴充性，反應迅速，操作簡捷，具有良好的用戶界面。

2 系統業務需求分析

2.1 隱患排查治理的總體思路

軌道交通工程建設參建單位由被動接受安全監管向主動開展安全管理轉變，由政府為主的行政執法排查隱患向企業為主的日常管理排查隱患轉變，從治標的隱患排查向治本的隱患排查轉變；安全質量隱患排查治理常態化、規范化，推動企業安全生產，實現標準化；落實建設單位安全隱患排查治理與管控的主體責任、監理單位的主體督查責任，施工單位的關鍵與直接責任；建立健全安全生產長效機制，把握事故防范和安全生產工作的主動權，使各參建單位和人員知道安全隱患排查治理應該“做什么、怎么做”，使安全管理人員知道“管什么、怎么管”，充分調動各參建單位相關職能部門和人員的積極性，全面推進安全隱患排查治理工作；實現安全隱患排查治理與管控工作有章可循、有據可依，全員、全過程、全方位管理[3]。

2.2 分級管控

隱患排查管理實行“三層級”管理機制，即決策層、監管層和實施層(見圖1)。

圖1 分級管控關系Fig.1 Classification of danger management

2.3 隱患分級和分類

一般可以將安全隱患分為3個等級，其中一級到三級隱患的危害大小和整改難易程度逐級降低。

1) 一級隱患：危害大，可能造成重大的安全生產事故和質量事故，在國家、省市范圍內造成較大不良社會影響；或隱患整改難度大，需全部或局部停工，并經過一定時間整改處理方能銷號的隱患。

2) 二級隱患：危害較大，可能造成安全生產事故和質量問題，或整改難度較大，需經過一定時間整改處理方能銷號的隱患。

3) 三級隱患：危害和整改難度不大，發現后能夠及時整改處理銷號的隱患。

2.4 隱患排查治理程序

安全隱患排查治理程序包括排查、響應、整改、復核、消除5個步驟(見圖2)。

1) 排查是采取多種措施找出工程施工過程中存在的安全質量隱患的活動，包括有組織的集體開展隱患排查和單獨個人實施的隱患排查。

2) 響應是組織對排查發現的隱患予以整改、復核及銷號，督促相關單位和部門積極整改隱患并復核整改情況，收集、整理、存檔隱患整改資料。

3) 整改是對隱患進行現場消除，一般都由施工單位完成。對于影響和整改難度都比較大的隱患，應編制整改方案，組織論證和申請批復方案，控制和盡力減小整改隱患造成的影響，形成整改資料。

4) 復核是對隱患的整改情況進行檢查、驗收及查詢。

5) 消除是對隱患整改結果的確認與肯定。由負責整改的單位或部門申請，由有消除核準權限的部門履行。

圖2 隱患排查治理程序Fig.2 Procedure of investigation and governance of hidden dangers

2.5 行為量化

行為量化包括排查的頻次和行為過程的時限。

隱患排查頻次分為日排查、周排查、月排查、季度排查，排查要全覆蓋，定期排查與日常排查相結合，專業排查與綜合排查相結合，一般排查與重點排查相結合，確保橫向到邊、縱向到底、及時發現、不留死角。

隱患排查上報、響應、整改、復核、銷號時限依據隱患發布單位、隱患類型和級別的不同而有差異。

3 系統總體設計

隱患排查治理系統的開發設計包括5個階段，分別是需求調研分析階段、設計階段、實現階段、測試階段及運行與維護階段，各階段的技術路線如圖3所示[4]。

圖3 隱患排查治理系統開發設計階段Fig.3 Development and design phase of investigation and governance of hidden danger system

3.1 架構設計

隱患排查治理系統采用4個結構層設計(見圖4)，自底層至頂層分別是基礎設施層、數據中心層、共享組件層以及業務應用層。采用4層的系統結構設計有利于系統的功能拓展與可移植性，能夠輕松實現隱患系統與其他系統的數據整合，實現系統功能的可移植性。

基礎設施層：配置隱患排查治理信息系統運行的基礎硬件設備。

數據中心層：實現對隱患系統所有數據的集中、有序管理，包括基礎文檔數據、GIS數據以及管理過程產生的數據等。

共享組件層：共享組件是基于技術組件，根據系統專業業務需要，對技術組件進行擴展研發，從而形成能夠為本系統各業務子模塊研發的共享組件的集合，如GIS應用擴展組件、數據上報報表組件等。

圖4 隱患排查治理系統總體架構Fig.4 Overall structure of investigation and governance of hidden danger system

業務應用層：業務應用層主要是面向用戶的界面層，包括首頁、隱患排查、隱患治理、考核管理、綜合分析、通知通報、工程資料、客戶端程序、系統管理等模塊。

3.2 流程設計

隱患排查治理系統業務流程主要包括4個部分，分別是總公司隱患排查治理、建設分公司隱患排查治理、監理單位隱患排查治理、施工單位隱患排查治理4個不同安全管理層次，具體的業務流程設計如下：

總公司排查發現隱患，由建設分公司、監理單位、施工單位分別進行響應，施工單位進行現場整改并提交消除申請，監理單位復合整改情況并提交核準申請，總公司核準隱患復合情況并核準消除申請，監理單位消除隱患。

建設分公司排查發現隱患，由總公司、監理單位、施工單位分別進行響應，施工單位進行現場整改并提交消除申請，監理單位復合整改情況并提交核準申請，建設分公司核準隱患復合情況并核準消除申請，監理單位消除隱患。

監理單位排查發現隱患，由總公司、建設分公司、施工單位分別進行響應，施工單位進行現場整改并提交消除申請，監理單位復合整改情況并消除隱患(見圖5)。

圖5 隱患排查治理系統流程設計Fig.5 Process design of investigation and governance of hidden danger system

施工單位排查發現隱患，由總公司、建設分公司、監理單位分別進行響應，施工單位進行現場整改并提交消除申請，監理單位復合整改情況并消除隱患。

3.3 開發技術設計

隱患排查治理系統運用主流的 SSM 框架，采用B/S多層體系結構，保證系統運行的穩定性、高效性。結合 MVC 設計模式，根據 Java、Jsp、JavaScript、CSS、XML等相關計算機語言規范標準進行設計和開發。由于Web服務的擴展性，系統接口運用WebService服務技術。數據庫管理系統采用SQL Server 2012，基于windows Server 2012操作系統和IE瀏覽器開發。系統設計嚴格遵循電子政務框架標準進行設計，采用XML數據交換標準，通過采用SOA架構和服務總線形式提供接口，以面向服務進行規劃設計。具體采用的技術如下[5]：

1) 采用SSM框架，SSM框架是目前比較主流的Java EE企業級框架，適用于搭建大型的企業級應用系統，適合本系統。

2) 采用Spring技術，Spring是一個輕量級的控制反轉(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架，面向接口編程主要目的是解耦，以便在業務變更時能通過最小的代價及最快的速度進行調整。

3) 采用springMVC技術，主流的MVC開發模式支持框架，將視圖、數據、控制器分離，降低了復雜度，使系統結構更清晰，代碼更優雅，面對需求變更時調整更容易。

4) 采用MyBatis技術，一個基于 Java的持久層ORM框架，普通開發上比較簡單又具有面對復雜數據查詢時的擴展，安全方面默認防止 sql注入，還能快速應對不同數據庫的變更。

5) 采用 Quartz技術，一個非常簡潔的能滿足復雜任務調度的定時任務調度框架，系統利用它實現違規超時控制。

6) 采用EhCache技術，一個純Java的進程內框架，快速、簡單、具有多種緩存策略、能實現內存緩存和磁盤緩存，系統利用它存儲查詢熱點數據，提高系統響應速度。

3.4 性能設計

根據用戶對信息系統的業務需求以及計算機軟件本身對于性能的需求，對于安全隱患排查治理系統的性能設計如下：

1) 系統具有面向用戶靈活的報表設計、多層的用戶與模塊權限設置、豐富多樣的統計功能、直觀的GIS圖形顯示與操作、強大的檢索查詢功能等；

2) 系統程序設計代碼規范、唯一、簡潔、有系統性，模塊界面清晰、簡潔、有美感，有靈活多樣的用戶界面和人機交互，醒目的操作提示和聲音提醒；

3) 系統具有強大的安全性能，符合國際通用的全部安全標準(包括互聯網Internet安全標準)和國家保密局系統安全標準。

4) 完善的數據接口和數據安全備份功能，系統支持與各類后臺大型業務系統及應用之間進行高性能的數據交換和實時訪問。

5) 提供必要的容錯與糾錯能力，應用模塊對用戶的操作提供操作安全日志，為系統安全管理和系統故障維護工作提供依據[6]。

3.5 模塊設計

系統的功能模塊包括首頁模塊、隱患排查模塊、隱患治理模塊、考核管理模塊、綜合統計模塊、工程資料模塊、手機APP等，整體功能模塊設計如圖6。

3.6 數據庫設計

數據庫概念設計是軟件設計階段的重要組成部分，根據隱患排查治理的業務梳理，隱患排查治理系統的數據庫概念設計如圖7。

圖7 隱患排查治理系統數據庫概念設計Fig.7 Database conceptual design of investigation and governance of hidden danger system

根據數據庫概念設計，初步設計數據庫表為 29張，包含dt_NnHiddenDangerInvest、dt_NnHiddenDangerShangBao、dt_HiddenDangerFrequency等數據表。

4 系統功能設計與實現

隱患排查治理系統主要功能包含首頁、隱患排查、隱患治理、考核管理、綜合統計、工程資料、手機APP等模塊[7]。

4.1 首頁模塊功能設計

首頁模塊集中展示了隱患系統的各模塊關鍵信息，可讓用戶迅速掌握隱患排查治理狀態，主要包括以下功能：隱患統計、隱患提醒、違規提醒。

用戶登錄系統后，可在首頁看到3個標簽頁，在隱患統計中可查看全線網各工點的隱患狀態，在隱患提醒中可查看所有未消除的隱患，并可對需處置的隱患進行相應操作，在違規提醒中可查看在整個隱患排查治理工作過程中產生的違規記錄(見圖8)。

圖8 首頁功能示例Fig.8 The example of home page function

4.2 隱患排查模塊功能設計

隱患排查分為兩個入口：個人排查入口和綜合排查入口。在隱患排查頁面上內置了隱患排查要點庫，并進行了分類分級，不同級別的隱患所需的排查頻次與處置流程不同。

在隱患排查新建頁面，選擇相應的基本信息，并在排查項目清單選擇有隱患的項目，填寫具體的隱患部位、隱患描述以及消除要求后，即可完成隱患上報(見圖9)。

4.3 隱患治理模塊功能設計

上報到系統的隱患經施工單位整改，將整改后的結果錄入系統，由監理單位進行復合，再由排查人員進行核準，最后由監理單位進行消除。

系統內置流程引擎，每一步流轉到哪個角色由系統根據模型自動控制，并通過計時線程對超時操作進行升級，由上一級崗位或單位進行處置，以免隱患長期無法閉環。

圖9 隱患排查功能示例Fig.9 The example of hidden danger investigation function

隱患治理模塊同時集成了消息推送功能，在處置流程的每一步都會通過站內信、手機APP、短信等方式通知相應責任人及時處置，以免錯過時間，造成違規。

4.4 考核管理模塊功能設計

依據考核管理辦法規定，對各單位的考核扣分情況從不同的層次進行統計，并計算出綜合排名，有效督促各參建單位按管理辦法規定進行隱患排查和治理。

系統通過后臺服務，采用Quartz技術，實現違規操作的自動判斷，實時對超時、打回等動作進行記錄，并根據扣分規則進行分數核算，最終統計出綜合排名(見圖 10)。

4.5 綜合統計模塊功能設計

綜合統計模塊可以從不同的角度對某一時間段內隱患的類型、等級和治理情況進行統計，并按時間段統計各類隱患的發展態勢和趨勢，可用數字、餅狀圖、柱狀圖和折線圖進行體現，統計結果可以幫助管理者了解突發隱患和常發隱患，對下一步安全管理工作進行有針對性的布置，防患于未然。統計方式包括按類型等級統計、按線路類型統計、按線路等級統計、態勢分析等(見圖11)。

圖10 考核管理功能示例Fig.10 The example of assessment management function

圖11 綜合統計功能示例Fig.11 The example of comprehensive statistics function

4.6 工程資料模塊功能設計

工程資料模塊可對本階段的隱患排查治理情況進行提煉，自動生成隱患排查治理周、月報，并分類存檔，供各參建單位在線瀏覽、下載與修改上傳，對本階段的隱患排查治理工作總結有著重要意義。

4.7 手機APP功能設計

手機客戶端程序是針對隱患排查系統而開發的移動應用，包括工作提示、綜合統計、隱患跟蹤、隱患地圖、工程資料、通訊錄等功能模塊，系統支持Andriod系統和 IOS系統，用戶可掃描二維碼下載應用并安裝(見圖 12)。

圖12 手機APP功能示例Fig.12 The example of mobile APP function

5 新技術應用

5.1 微信平臺的應用

基于微信公眾平臺服務，將隱患排查治理系統的隱患排查、隱患治理以及隱患統計等功能植入到微信公眾號，開發出隱患系統微信平臺。

用戶在使用微信平臺前需先關注微信公眾號，并在微信平臺上進行賬號綁定。之后隱患信息可以準確定向推送，而并非群發，可將需該用戶處置的隱患推送至該用戶微信上，通過點擊推送信息，查看隱患詳情并進行處置操作。

5.2 大數據技術的應用

隨著隱患排查治理系統的應用，接入的線路越來越多，系統的隱患數據庫中存儲了大量的隱患數據，這些數據除了作為隱患排查治理工作的過程記錄外，對現場安全管理工作的輔助決策分析還具有重大意義。

例如態勢趨勢分析，將隱患分類后，在一定的時間內，統計出固定周期內不同類別隱患的分布情況，通過這種統計，可以看出不同周期內各種隱患的分布情況，從而分析出當前周期的隱患管控重點，為隱患排查治理工作提供輔助決策[8]。

5.3 生物識別技術的應用

傳統的身份鑒定方法包括身份標識物品(如鑰匙、證件、ATM卡等)和身份標識知識(如用戶名和密碼)但由于主要借助體外物，一旦證明身份的標識物品和標識知識被盜或遺忘，其身份就容易被他人冒充或取代。

生物識別技術比傳統的身份鑒定方法更具安全、保密和方便性。生物特征識別技術具有不易遺忘、防偽性能好、不易偽造或被盜、隨身“攜帶”和隨時隨地可用等優點。

生物識別技術，主要是通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性(如指紋、臉象、虹膜等)和行為特征(如筆跡、聲音、步態等)來進行個人身份的鑒定。

在隱患排查治理系統中主要應用的識別技術包括指紋和人臉識別。指紋識別，結合施工現場的門禁系統及考勤機，對人員進行記錄及考勤情況進行管理。人臉識別，主要應用于以下場景：

1) 在線培訓教育，對工人按工種進行培訓教育，在培訓時通過人臉識別，驗證參訓人是否是本人以及是否處于學習狀態，并在考試時進行身份驗證。

2) 建立黑名單庫，將嚴重違規人員或者未通過培訓的人員加入黑名單庫，在該人員再次出現在某工地時，可通過人員識別技術快速比對，并提醒管理人員進行處置。

3) 隱患排查，手機APP中開發了人臉識別模塊，排查人員在現場如果發現有人員進行違規操作，可直接通過APP識別該人員，并進行隱患記錄上傳。

4) 人員全生命周期管理，通過手機 APP掃描識別人員后，可查看該人員的全部信息，包括隱患工作記錄、培訓考試記錄、過往工地記錄等[9]。

5.4 圖像識別技術的應用

圖像識別技術可以通過圖像的主要特征識別出特定的信息，在隱患排查治理系統中主要應用是通過智能攝像頭設備對人的不安全行為(違規操作等)以及物的不安全狀態(傾斜、煙霧等)進行分析，及時判斷出隱患，并通過系統提醒相關人員及時處置。

5.5 物聯網技術的應用

物聯網技術，是指通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。

傳統的隱患排查都是采用人工查看的方式，效率低下且不夠及時準確，現在可以采用物聯網技術，通過傳感器對結構變形、大型設備的應力變化、人員設備的位置等信息進行采集，通過中央控制單元進行集中存儲計算，通過無線/4G網絡進行傳輸，再由服務器進行處理分析，供用戶進行決策。

6 信息系統與隱患排查治理工作的結合

6.1 首頁的差異化展示

基層頁面：基層界面主要實現隱患治理上報、整改、響應及消除等事物處理。

管理頁面：管理者頁面實現從宏觀把握全線網隱患排查治理狀態。

6.2 排查責任主體任務自動推送

排查頻率：根據施工、監理、建設等單位不同排查責任主體，實現日、周、月、季等不同頻次排查任務自動推送。

排查內容：根據工程實際進展和排查主體崗位，不同的排查具體項目系統自動推送。

6.3 隱患整治全過程閉合管理

從隱患排查、隱患上報、隱患更改、隱患消除實現全過程管理，確保發現的每條隱患在規定時限內得到整改消除。

6.4 隱患治理全過程留痕

對發現的每條隱患系統整改時限、責任人、整改要求進行全過程跟蹤，做到留痕、有跡可尋。

6.5 “排查—治理”分離考核，從源頭上鼓勵發現隱患

系統對各單位的考核排名原則，不以發現隱患的多少為依據，而是從未排查、排查不到位、排查不及時、整改不及時的角度進行考核，強化責任主體落實，鼓勵自查自糾，及時完成整改(見圖13)。

6.6 隱患狀態綜合統計分析

對發現的隱患按線路、單位、類型、等級進行統計、分析，對高發、易發隱患類別、發生單位做到實時掌控，可幫助管理者及時調整管控方向和重點。

圖13 隱患排查治理系統考核內容Fig.13 Assessment contents of investigation and governance of hidden danger system

6.7 信息化、科技化隱患管理

排查人員可采用電腦、平板及智能手機完成排查任務，巡查路徑可實時查詢，并可以采用掃描現場二維碼，及時對現場出現的隱患排查、上報、治理、消除(見圖14)。

圖14 二維碼應用Fig.14 QR code application

7 結語

安全隱患排查治理系統的實現提高了軌道交通建設安全隱患管理業務的運行效率。目前主流的分布式應用系統的架構不斷發展，J2EE架構將成為隱患排查系統建設的核心技術架構，特別是主流的 spring+springMVC+mybatis框架整合技術，提高了系統的開發效率和升級效率，為隱患排查治理業務系統的需求探索和改進提供了重要框架技術支撐。系統的設計、開發和實現能有效推進軌道交通建設信息技術創新，強化安全隱患管理系統開發和信息資源利用，促進各參建單位之間的互聯互通和信息共享，為強化軌道交通建設安全隱患管理主體責任、改進安全監管監察方式方法和落實政府監管責任提供信息技術支撐和保障，努力提高建設單位監管監察能力。

系統的開發設計包含如下幾個特點：應用Web服務技術實現業務數據對接，強化隱患處理過程；專家隱患排查機制的建立，有利于強化隱患排查業務處置力度；系統提供強大的信息推送平臺，督促參建各方及時動態更新數據；提供完善的二次接口，方便系統的擴展。系統的推廣應用，能有效提高隱患排查工作的效率，對提高企業的安全隱患排查信息化建設具有借鑒意義。