铁路建设工程质量检测信息化平台的研发

严 璟

(中国铁路武汉局集团有限公司 科学技术研究所，湖北 武汉 430071)

工程质量检测是铁路建设工程中必不可少的环节，为保证工程建设质量发挥着重要作用[1-2]。经过长期的发展，我国铁路建设工程质量检测形成了相对完备的体系。这得益于3个方面：①检测技术的广泛应用使得对铁路桥梁、隧道、路基等工程的全面质量控制成为可能；②微电子技术对传统检测仪器的改造起到了提升功效、经济可行、降低人工劳动强度的应用效果；③主管部门注重经验总结，及时对标准、规程、规范予以修订，使新技术得到应用。

随着检测技术应用的深入，存在的问题和相关各方进一步的应用需求逐渐凸显出来[3-4]。在铁路总公司提出“深入推进铁路建设项目标准化管理，切实消除现场工程质量隐患，加强对第三方检测单位监管，强化过程管理”的目标后[5]，该领域需要新的技术支撑。

1 铁路建设工程质量检测信息化平台应用需求

业主、监理单位、施工单位和检测单位与铁路工程质量检测日常业务相关，设计、咨询、监督等单位对工程质量检测情况也有共享需求[6]。

1.1 业主

业主作为工程质量检测业务的委托方，管理第三方检测单位履约情况和现场检测业务。目前，业主通过阶段性和突击性履约检查核查第三方检测单位的资质文件、投入的人员设备情况，对第三方检测单位进行管理。通过周报、月报形式掌握现场检测进度。

为了达到加强对第三方检测单位的监管，强化过程管理目标，业主对信息的时效性和完整性，特别是对动态掌握第三方检测单位完整的履约信息和实时的现场检测作业情况有进一步的需求。

1.2 监理单位

工程质量检测是重要的工序控制节点。监理单位负责确认工程是否具备检测条件、检测作业旁站、依据检测结论判定能否进行后续工序等，是掌握施工现场工序是否流畅的责任方。目前监理单位通过报检单和电话通知的方式参与前两项工作，通过现场检测通知单形式获取检测结论。

监理单位对及时掌握报检单、现场检测情况，特别是第一时间掌握检测结论有进一步的需求。

1.3 施工单位

施工单位作为施工主体，通过报检单、现场检测通知单+电话的形式连接监理单位和检测单位，协助完成工程质量检测作业，联络工作量大。

实现网上报检和通知检测结论，可以有效地减轻施工单位劳动强度，减少工序时间。

1.4 检测单位

检测单位在承担工程质量检测任务时从3个方面同时开展工作：①面向行政主管部门的资质维护工作，以体现本机构在人员、仪器设备、技能等方面具备并持续保持从业资格的能力；②按照作业指导书完成具体工程质量检测任务，包括报检受理、现场检测等；③按照质量手册、程序文件完成数据处理、出具检测结论等流程。

目前检测单位项目部内部管理方式是：检测人员使用办公软件建立相关台账，将测试仪中的试验数据导入电脑进行分析和备份;与检测相关的资料如报检单、通知单、施工图纸、检测人员资质证书、仪器设备标定证书等归档到资料柜;业主和监督机构阶段性地对上述资料进行检查。检测单位通过周报、月报的形式报告检测作业进度和情况。

第三方检测项目检测类型多样化、总体数量大，检测单位需要组建一个团队才能满足委托单位的要求，这就需要一个多用户的技术环境来支撑。为此，采用互联网+数据库+第三方检测业务的解决方案，研发了铁路建设工程质量检测信息化平台，以实现工程质量监督，便于施工和监理单位应用，检测机构内部信息化管理以及实现工程项目管理一体化的应用目标。

2 铁路建设工程质量检测信息化平台关键内容

基于WEB服务器+数据库开发应用平台属于成熟技术应用，信息化平台结构如图1所示。

图1 铁路建设工程质量检测信息化平台结构示意

2.1 总体思路

信息化平台主要服务于检测机构内部信息化管理以及工程项目管理，管理的信息包括履约信息和具体项目检测总量及实际完成情况。施工单位、监理单位参与报检流程。业主单位可以查询全部信息。施工单位、监理单位可以查询管理范围内除原始数据之外的检测资料。

2.2 符合铁路行业特征的应用设计

研究准备阶段，曾试图将目前市政工程中广泛应用的建设工程质量监督管理系统[7]和静载试验实时远程传输监控系统[8]进行移植，结果不理想。原因是这类系统都是以点(具体工地)为设计基础，铁路建设工程中线(以里程分段表述)的属性无法体现。通过角色定义、检测数据三级数据结构设计、流水号规则等方面的设计，使得应用系统具备了点线结合的铁路建设工程特征。

2.2.1 角色定义

铁路建设工程参与单位较多，从职责上分为业主、设计、咨询、监督、监理、施工和检测7类单位，工作范围按标段(起止里程)划分，不同类的标段或重合或交叉。应用系统的角色定义不仅要标识出具体用户的职责类型，而且需要明确具体用户的工作范围(这是目前同类系统中均缺失的部分)。这是实现向需求各单位提供符合铁路行业应用需求的实时及历史信息的共享服务功能的前提。

2.2.2 检测数据三级数据结构设计

将铁路工程理解为由里程连续的点(单项工程)组成的线(各种标段如施工标段、监理标段、检测标段等)。又将点细分为铁路地基处理工程、桥梁基桩工程、路基填筑工程、附属工程、隧道5类。这5类单项工程拥有各自的检测方法集合。

第一级数据结构为单项工程定义。它是具体建设工程的分类目录，反映全部工程质量检测任务量和完成情况，也是角色定义的基础。

第二级数据结构为具体检测作业的台账。它是检测机构日常作业的明细，由检测人员登记。

第三级数据结构为具体检测试验的试验数据。目前试验数据分为2类：①测试仪器具备实时上传功能的静载、低应变、声测测试等，试验数据自动导入数据库；②测试仪器不具备上传功能的，需要人工将试验数据以文件的形式备份到服务器。

2.2.3 流水号规则

流水号[9]是关联平台与检测仪器和三级检测数据关联的核心，共13位，由工程项目代码(3位)+单项工程代码(8位)+具体试验代码(2位)组成。

在定义工程项目时约定3位工程项目代码(唯一不可重复)，使应用系统可以管理多个工程建设项目。

单项工程代码(唯一不可重复)的含义依次是：单项工程类别1位(桥梁桩Q，地基处理桩D，路基填筑L，路基附属F，隧道S)、起始里程(6位)、备用位1位(用于区别站场交界处的到发线D、牵出线Q、正线Z、场坪C，其他情况用“-”)。

流水号规则使流水号有明确的意义，在实际工作中免除了分配问题。

2.3 信息化平台与测试仪器的数据接口设计

测试仪器具备实时上传功能是近年来检测仪器的一个发展方向，桩基检测目前具备此功能的有静载、低应变、声测测试仪。他们是应用系统重要的技术基础。路基和隧道检测仪器具备实时上传功能的不多。由于设备生产商众多，而且后续具备实时上传功能的各类测试仪器会陆续出现，所以应用系统与测试仪器的数据接口设计是应用系统兼容性和可扩展性的关键。应用系统与测试仪器的数据接口如图2所示。

图2 应用系统与测试仪器数据接口示意

由设备生产商自行开发针对各自测试仪器的数据接收程序，统一部署在应用系统的服务器上。各设备生产商需确保数据由现场直接上传，中间不得经过其他数据服务器，各设备生产商必须保证数据的真实性和完整性。

相关管理人员和检测单位人员通过Web服务访问数据，不能直接访问数据库服务。

图4 实时监控界面

每个设备生产商在数据库服务器上会分配1个数据库连接账号及密码。此账号只有执行特定存储过程的权限，在数据库中执行的每个操作会写进行日志。

2.4 手机APP

信息化平台在完成数据集中的同时，还要实现报检流程(施工单位报检、监理单位审核、检测单位受理)和报告流转(检测数据分析整理，生成检测报告，检测报告的审核、批准和发布)功能，这样系统才会显得生动而丰富。铁路工程建设的这2个流程最明显的需求是移动办公，所以引入手机APP应用(见图3)是最好的解决方案，同时也为查询数据提供了另一种方式。

图3 手机APP主界面

通过手机的4G无线通道(或WiFi)、蓝牙和GPS功能，对没有数据上传功能的检测仪器增加数据上传功能，也是一种合理的解决方案，而且对信息化平台与测试仪器的数据接口设计规范化有益。

2.5 实时监控

第三方检测项目有短时间或瞬间就能完成一组的试验如低应变、动态变形模量Evd等，有长时间才能完成的试验如静载、地基系数K30等，所以信息化平台把实时定义为一段时间内(由用户定义)完成的试验。

有权限的用户，可以通过地图界面[10]查看到具体试验(如图4所示)。对于长时间试验，可以监控试验过程;对于短时间试验，可以查看原始的试验数据。

对于检测仪器不具备上传功能的试验，试验数据需要后续人工录入到平台。该类检测仪器需要进行增加数据上传功能的升级。

3 结语

铁路建设工程质量检测信息化平台从应用需求分析出发，以检测机构内部信息化管理和工程项目管理实现一体化应用为基础，以移动办公的方式满足其他各类单位的需求。首次提出的检测数据三级数据结构设计，包含工程、检测类别及方法、里程等信息的流水号规则，使得平台能按铁路现行的行业方式进行权限分配和数据揭示。

所研发的建议工程质量检测信息化平台在新建天门—仙桃铁路及潜江铁路支线项目的静载试验实时远程传输监控系统中开始单项应用，逐步集成了桥梁桩、地基处理桩、路基填筑、附属工程等检测类项目，并结合新建武汉—十堰铁路孝感—十堰段工程HSJC-2标段、蒙华铁路MHTJ-14标段试运行，取得了良好的应用效果。

铁路建设工程质量检测信息化平台对于非数字化检测(如钻芯)、数据量巨大且后处理复杂的检测(如地质雷达)还未能找到合适的解决方案，需要进一步探讨和实践。