高鐵工務作業監控管理系統的設計及應用

鐘尖

摘要：隨著我國高鐵事業的飛速發展，隨著信息化水平的不斷提高，對高鐵信息化建設提出了更高的要求。結合高鐵實際生產過程，利用智能化終端集成多種硬件技術于一體，實現了“三位一體”安全保障體系中人防和技防的有機結合，建設集監測監控、預測預警、資源保障、輔助決策、調度指揮、數據分析和移動協同等功能于一體的安全監控管理系統，提升日常作業監控管理和突發事件應急處置中的信息化能力[1]。

Abstract： With the rapid development of China's high-speed rail industry and the continuous improvement of informatization level， higher requirements are put forward for the informatization construction of high-speed rail. Combining the actual production process of high-speed rail and using intelligent terminals to integrate multiple hardware technologies into one， the organic combination of civil air defense and technical defense in the "trinity" security system is realized. A safety monitoring management system that integrates monitoring and inspecting， forecasting and early warning， resource guarantee， auxiliary decision-making， dispatching and commanding， data analysis， and mobile collaboration is built to improve the informationization capabilities of daily operation monitoring and management and emergency response.

關鍵詞：安全監控;管理系統;信息化

Key words： safety monitoring;management system;informatization

中圖分類號：U216.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）32-0170-02

0? 引言

近幾年，我國高速鐵路建設飛速發展，工務系統形成了點多線長的形勢，高鐵運輸隨著自身體系原因及發展需要，業務復雜度逐年提升，這對高鐵工務設備管理提出了新的需求，切實把握鐵路安全風險“全系統、全過程和易發多變”的特性，大力推進安全風險管理，強化安全管理基礎，加強安全生產過程控制，提升鐵路安全管理水平[2]。

為全方位監控高鐵作業，目前工務人員上道作業時需要攜帶錄音筆、對講機以及視頻記錄儀等設備，設備種類品牌繁多，操作復雜，一定程度上增加了現場作業人員的工作量。同時工務段安全生產指揮安調中心監控人員無法實時掌控現場情況，只能通過各種監控錄音及視頻回放現場作業情況，存在管理的盲點，特別是在緊急突發情況出現的時候無法第一時間了解到現場的具體情況。伴隨人防制度建設、物防基礎改造，工裝和設備基礎逐年強化、養修秩序逐年規范，安全生產過程控制不到位所暴露出的深層次問題愈發凸顯[3]。

于是建立一套集監測、監控和管理于一體的安全監管信息系統，應用物聯網、移動互聯和智能感知等技術，深化專業安全監測監控應用，實現安全生產動態信息實時監測監控，通過即時采集、系統分析、科學評估、有效預警，約束規范現場作業行為，促進養成標準化作業行為習慣，減少違章違紀事件發生。

1? 高鐵工務安全監控管理系統架構及設計

1.1 系統架構

在系統的總體設計上，采用云管端全覆蓋，通過即時采集、系統分析、科學評估、有效預警，實現業務流程的一體化。應用物聯網、移動互聯和大數據應用等技術，深化專業安全監測監控應用，建立集監測、監控和管理于一體的安全監管信息系統，實現工務安全生產動態信息實時監測監控。（如圖1所示）

根據高鐵工務作業的需求、業務功能和構成，結合大數據技術框架，提出了高鐵工務安全監控管理系統總體架構，包括了數據采集層、數據整合層、數據分析層、應用層以及包括接入、標準規范和安全機制貫穿的所有層次[4]。

①數據采集層，是指作業所需的基礎數據，包括文本、GIS信息、圖片、音頻以及視頻數據，通過不同形態的智能終端進行采集上傳，將作業過程中的每個流程環節都進行采集，數據分為結構化數據、半結構化數據和非結構化數據。②數據整合層，對原始數據進行預處理的相關工具及技術，通過統一的數據接口和處理流程，將來自數據采集層的不同類型的原始數據，完成數據的快速處理等工作，以實現數據的快速接入和融合。③數據存儲層，將處理好的各種內容數據采用統一的格式進行分類存儲，高鐵作業數據來自不同場景，內容繁多，邏輯復雜，需要采用大數據的數據結構和存儲方式來保證實時性和安全性。④數據分析層，利用大數據計算和快速處理，實現在線及離線分析與模型構建，支撐大數據挖掘的算法模型和挖掘技術，將有用信息抽取出來為指揮決策提供數據分析服務。⑤應用層，將基礎數據進行采集分析后的結果展示在系統中的具體應用，包括聯動指揮、實時視頻、巡線定位、風險告警和數據管理等。⑥接口標準體系和安全保障體系，保障高鐵安全監控管理系統可靠運行的規范制度和管理措施，由寄出標準、技術標準、產品和平臺標準、管理標準、安全標準、應用和服務標準等類別的標準組成，具備完善的訪問控制技術，達到企業級服務器安全準入標準[5]。

1.2 系統功能設計

1.2.1 聯動指揮

采用4G/5G通信網絡，沒有距離限制，通信范圍廣，在任何地點都可以正常通信。結合工務段、車間、班組三級架構，可建立多層級組織架構，滿足工務段特定多級調度場景，支持大規模的指揮調度。設計簡單方便，一鍵通話，并且不同人員權限的精細分級，做到統一協調，及時響應，在任何情況下都可以進行對講。

1.2.2 實時視頻監控

支持大規模多點高清視頻連線，支持多類型視頻終端接入，做到實時監控。并且能做到視頻方式多樣化，支持現場呼現場、現場呼調度、調度呼現場，可根據需求靈活配置。連接方式多樣化可配置，工務段調度可以隨時直接連接視頻監控現場情況，更有效的做到視頻監控。

1.2.3 工務巡線定位

工務段調度中心平臺使用一張地圖管控所有人員，采用鐵路電子地圖（K公里）與通用地圖結合，地圖支持多類型詳細的地圖標注，標注內容多樣化，支持對點、線、面進行文本、圖片、視頻等多方位的詳細標注。現場會實時上傳位置信息，工務段調度中心可查看實時位置、起止時間、巡線速度、巡線路徑等多位數據一目了然。做到集中部署，統一管理，在一張地圖下實現所有功能，使用方便。

1.2.4 風險告警

多樣化的告警方式，電子圍欄結合視頻監控，可以有效管控作業時間及區域，及時了解現場情況，避免安全事故的發生。同時可以靈活配置告警方式，例如現場與安調中心必須在5分鐘內進行一次聯系，如果沒有聯系則產生告警提醒雙方。系統靈活配置報警方式和規則，后臺智能監控，自動告警。

1.2.5 數據統計及分析

現場采集大量基礎數據，結合建設的大數據統計及分析服務，做到分散采集，集中管理，統一標準，智能生成各類數據報表，可以根據不同維度呈現不同的圖形化報表，便于數據分析科學決策。

2? 高鐵工務安全監控管理系統特點

2.1 集成化管理

目前工務作業現場需要攜帶太多東西，對講機、手電筒、錄音筆、執法記錄儀等等，監控監測設備種類太多，部分管理和技術標準都不統一，不論是現場操作還是事后處理數據都非常繁瑣，浪費大量的人力物力。通過系統建設的平臺，一個智能終端就可以實現數據集中和信息共享，通過統一的標準去坐到軟硬件技術智能集成[4]，有效的強化了安全管理的過程監控，也減輕了現場作業人員的負擔。

2.2 智能信息化

在建設系統過程中，運用了大量的智能化技術，發揮物聯網技術的優勢，采用云管端全面覆蓋，平臺云化實現向下管理現場設備，向上連接路局或者站段。虛擬專網建設實現4G、5G全覆蓋，利用強大的物聯網連接管理能力，實現對設備的全面支持。大數據集群服務對龐大的數據進行了整理和分析，對每天產生的各類數據進行分類整理，通過監控終端分析人員的行為和采集數據的分析及運用，以不同維度呈現不同的圖形化報表，便于數據分析科學決策。

2.3 數據安全性

高鐵信息數據比較敏感，屬于保密等級較高的數據。系統采用可信云計算架構和完善的訪問控制技術，可信企業服務總線，高可信數字內容存儲與許可服務，具備先進數據加密和數據水印技術。針對各類終端采用動態調整驗證強度，減少安全盲點，根據不同身份給予相應權限，提升服務安全性。

3? 結語

推進技術創新，擴大我國鐵路技術領先優勢。推進科技創新產業化應用，推進智能高鐵重大科研攻關，開展鐵路基礎理論和前瞻性技術研究，加快鐵路信息化建設步伐，強化科技創新管理。應用物聯網、移動互聯和智能感知等技術，深化專業安全監測監控應用，建立集監測、監控和管理于一體的安全監管信息系統，實現工務安全生產動態信息實時監測監控。還將更進一步深入研究系統平臺的研發，實現人防和技防的有機結合，有效解決安全生產難題。

參考文獻：

[1]趙春雷，劉志明.高速鐵路調度指揮體系的研究[J].中國鐵路，2010（12）.

[2]崔麗紅，劉鑫，魏慶朝.高速鐵路安全系統的研究[N].中國安全科學學報，2001，11（2）.

[3]王亮亮.對鐵路工務系統現場作業安全管理方法[J].科技資訊，2018（26）.

[4]宋曉麗，蔡濤，王振一.基于大數據的高速鐵路調度指揮系統平臺研究[J].鐵路信息化，2018，1003-1421（2018）07-0058-05.

[5]楊連報，李平，徐貫紅，等.基于大數據技術的鐵路安全管理研究[J].鐵路計算機應用，2016，25（9）：83-87.

[6]王東妍，沈鹍，王瑞.智能運維在高鐵工務作業安全監控管理的應用[J].鐵路計算機應用，2018（4）：41-44.