基于云平台的铁路工程监督管理系统的研究与应用

王 超

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所， 北京 100081）

近年来，我国铁路运营里程不断增加，截至2018 年底，全国铁路运营里程达到13.1 万 km 以上。为适应我国铁路建设质量要求及建设规模，急需采用先进的管理体系为铁路快速发展提供有力支撑，严格管理铁路建设过程中产生的安全质量问题，全面落实铁路建设管理新理念。

目前，欧美发达国家在铁路建设过程中，非常重视质量管理，已经形成了科学的质量监督管理体系和制度[1]。法国政府以立法和经济手段促使建筑企业加强质量管理，颁布相关法律法规。工程质量检查由独立的质量检查公司完成，质量监督机构是独立于政府的质量检查公司，以第三方的客观公正地对工程质量进行微观检查，质量检查公司不得在国内参与质检以外的任何商业活动[2]。美国对工程质量监督管理主要是政府主管部门直接参与工程建设项目质量的监督和检查。监督部门对工程分部、分项进行验收，认定合格后，方可进行下一道工序。工程材料，制品质量的检验都由相对独立的法定检测机构检验。德国对于工程建筑活动各方（业主、承包商、建筑产品制造商）均要求向担保保险公司进行强制性投保。

目前，国内的安全监督管理的实施多集中在工程领域，铁路建设的快速发展对铁路建设相关管理提出了新的要求，为了保证铁路建设项目在建设阶段和运营阶段的质量和安全，必须对监督项目进行有效的管理[3]。根据中国国家铁路集团有限公司（简称：国铁集团）对铁路建设管理信息化的总体规划，借助云平台技术优势，建立铁路工程监督管理系统以实现铁路在监项目管理、监督业务统筹、市场信息监控、质量安全分析、监督成效统计等全过程信息共享。

1 铁路工程监督管理系统架构设计

1.1 总体架构

云平台基于虚拟化技术，对计算、存储和网络资源进行统一管理，为平台应用构建按需获取的应用服务和数据存储，减少重复投资，实现资源的公用共享和最大化利用。

通过云平台技术架构的工程监督管理系统，将国铁集团管理的在监项目基本情况，监督检查、监督检测、举报调查、不良行为与信用评价进行统一管理。以此为基础进行各种数据的查询、对比、统计与分析，提供各种信息和决策支持，从而高效、便捷地服务于质量安全监督管理工作，提升铁路工程监督的能力和信息共享能力，监督管理系统总体架构，如图1所示。

图1 监督管理系统总体架构

1.2 逻辑架构和技术架构

1.2.1 逻辑架构

从逻辑架构角度，系统可以描述为包含5 层的架构体系，自下至上依次为设施层（云平台）、数据层、服务层、应用层和访问层[4]，如图2 所示。

图2 逻辑架构

（1）设施层基于云平台提供计算资源、网络资源、存储资源和安全资源作为铁路建设管理系统平台躯干，能够动态应对监督业务发展的需求[5]。

（2）数据层包含法律法规、标准规范等结构化数据与非结构化的业务数据；系统综合运用数据汇集、清洗、转换、存储和分析等技术，将相关数据集成和共享。

（3）服务层运用认证授权、搜索引擎、流程引擎、数据集成和服务总线等基础服务，为系统运行提供支撑。

（4）业务应用层基于感知层、网络层、设施层、服务层，构建工程建设信息化业务应用。

（5）访问层通过SSL VPN、Web、移动互联等技术，实现PC 端、智能终端、工程监督指挥大屏等不同方式的平台访问[6]。

1.2.2 技术架构

遵循铁路建设管理系统平台统一技术架构，铁路工程监督管理系统分为4 层，从下至上分别为网络层、设施层、平台层和应用层，如图3 所示。

（1）网络层是将基础数据输送至云平台进行归类、存储和分析，将处理结果输送至终端；网络层是系统内部各子系统之间信息交换的载体，通过灵活利用局域网、互联网、铁路系统专网和移动网络等网络技术，各子系统有机地结合，分工协作。

（2）设施层是系统运行的基础。通过运用云计算、云存储、负载均衡、网络安全、监控运维等技术，确保系统高性能、高可靠的稳定运行，提高系统扩展性，从而能够轻松应对未来业务发展。

图3 技术架构

（3）平台层是通过运用服务总线、流程引擎、认证授权、日志服务、搜索引擎、大数据等技术实现运行服务。通过集中运行管理、网络监控、应用监控、安全监控、故障恢复、数据备份等实现运维服务。

（4）应用层是运用服务层提供的各类技术、工具，将铁路工程监督的标准化制度、管理理念、在监项目管理、质量安全分析等形成系统应用，辅助铁路工程监督管理过程，最终提高工程建设质量，降低安全和风险，规范建设、施工、监理单位操作流程，从而保障铁路工程质量水准[7]。

1.3 应用架构和数据架构

铁路工程监督管理系统基于铁路建设管理系统平台，实现信息共享与交流[8]。在监项目信息、组织机构信息、人员信息与平台进行同步。铁路工程项目管理系统可将其它系统收集的人员信息进行统一管理，基础数据集中推送并做到实时更新。工程监督管理业务着重掌握施工单位与监理单位实施人员信息，保证了信息的准确与实时的传递。

工程监督管理应用主要涵盖监督业务、监督管理、市场信息、综合查询、统计分析5 个方面。

（1）监督业务包括在监项目、监督检查、监督检测、监督手续、事故信息和举报调查等业务。

（2）监督管理包括机构人员、工作报告、工作依据、经验交流、通知公告和监督动态等业务。

（3）市场信息包括通报处罚、不良行为、信用评价和黑名单等业务。

（4）综合查询包括工程动态查询、监督机构及在监项目信息查询、人员信息查询、突出质量安全问题查询、法律法规文件查询和标准规范查询等业务。

（5）统计分析包括工程质量状况分析、施工安全状况分析和监督工作成效分析等业务。

从数据类型和功能上，系统的数据划分为基础数据、业务数据。基础数据是平台范围内的共享数据，包含人员、组织、监督项目等[9]；业务数据主要指工程监督管理应用模块内相关的数据，其中包含机构人员、监理数据、信用数据、质量数据、评价数据、事故信息、法律法规与标准规范等。

2 铁路工程监督管理系统创新领域

2.1 建立铁路工程监督管理统一的信息系统

依托铁路建设管理系统平台既有架构与体系，建立铁路工程监督管理统一的信息系统，实现铁路监督管理业务的无纸化和信息化管理，不断推动铁路工程质量安全监督管理模式的升级，通过信息化推进监督过程标准化，提升监督决策能力，进一步提升工程质量的整体水平。

通过铁路工程管理平台积累的进度、质量、安全等过程数据，有效地提醒监督人员发现质量和安全薄弱点，通过移动手簿实现监督检查的及时采集、电子标记、实时上传和相关管理规范的实时查阅，提高监督工作的便捷性和工作效率[10]。

2.2 建立铁路工程质量安全监管领域信息体系

工程监督管理体系内的统一市场信息主要包括参建单位信用评价信息、不良行为违规行为记录。市场信息的完整确立对铁路工程质量保障有着重大意义，是建设单位在招标过程中对参建单位审核的重要参考指标。通过对在监项目的监督管理过程，收集产生的市场信息是最准确和具有权威性的，这些信息可以为业主单位在审核参建单位时提供数据支撑。

信用评价体系：铁路企业通过系统进行施工企业、监理企业信用评价的结果的收集、整理、统计、汇总。系统按企业信用评价办法的规定，根据建设单位报送的评价结果计算全路的施工企业（监理企业）信用评价汇总得分，形成信用评价初步排名结果和信用评价结果。

违规与不良行为体系：通过收集施工、监理企业及人员不良行为与违规情况报告，对较大和重大不良行为进行汇总，按信息公开程序在铁路建设工程网上公布。整合招投标过程中发现的违规行为与工程监督局发布的通报处罚信息，针对性提供给建设单位。

3 铁路工程监督管理系统功能设计

3.1 监督管理

（1）铁路工程监督管理系统基于云平台数据收集与计算，可以直观掌握铁路在监项目及工程动态情况，实时掌握项目质量安全状况，有针对性地采取监管措施。

（2）通过通报处罚、不良行为、信用评价、黑名单和综合查询等模块，实现对参建单位、人员信息的动态查询，为实施企业及人员进场的资格查询把关和存在违反黑名单管理规定时的退出机制奠定基础。

（3）通过工程监督管理模块实现工程监督局对监督站的日常管理和信息交流功能。

（4）通过统计分析模块，实现工程质量状况、安全状况和监督工作成效的实时分析，为监督工作的开展和领导决策提供依据和风向标。

3.2 监督信息共享

为便于铁路建设信息数据的共享，铁路工程监督管理系统作为铁路建设管理系统的一部分，利用铁路建设管理系统中的基础数据平台提供的底层数据，共享在监项目、组织机构和人员的数据。

通过统一的数据服务平台与基础数据系统进行数据交互，监督管理系统增加了组织机构接口、在监项目信息接口、监理标数据接口和监理人员数据接口等，通过信息共享，获取全路在监项目信息、监督数据与检查数据。

3.3 监督检查数据分析

目前，铁路工程监督管理系统已经实现多项目、多单位的信息汇总，通过监督管理系统对现场监督检查进行数据分析，系统从工程质量、施工安全、管理行为、实体质量、混凝土原材料、其他材料及产品等多方面对工程质量状况进行统计。监督处理情况分析页面中系统将监督处理情况分为责令改正、拆除退工和临时停工等方面多角度统计监督现场处理情况。同时通过对某个工程单位的相关数据进行统计存储，实现多单位、多项目、连续时间的数据融合，形成铁路监督业务专属的“数据湖”，牵引各参与方良性互动，共同建立起一个完善的“生态圈”，让利益相关的诸多群体彼此交流互动，实现监督数据利用的价值飞跃。监督管理过程的规范也使区域供应更加正规，驱使更多供应商参与，寻找公平竞争的空间，激发铁路工程监督信息化市场活力，带来信息汇集的跳跃式增长，提高业主对建设过程安全与质量的决策能力。

4 铁路工程监督系统的应用实例

随着铁路建设信息化的不断推进，铁路建设其它系统也在同步建设，系统自2018 年9 月24 日上线运行，覆盖用户279 人，管理全路监督项目205 个，其中，在监项目（包含委托代建项目）152 个,完工项目53 个；共录入36 562 条业务数据，检查数据录入33 867 条，检测数据录入482 条，不良行为信息录入2 199 条，通报处罚信息发布14 条；上传相关业务附件25 233 个。

5 结束语

本文研究基于云平台的铁路工程监督管理系统，介绍了系统的总体架构、逻辑架构、技术架构、应用架构和数据架构；监督管理系统的功能实现了与铁路建设管理系统基础数据的信息共享；同时对监督管理系统中数据统计进行了研究。随着监督管理系统在铁路建设中的继续推进，监督业务相关数据将会更加全面，借助监督管理系统的数据存储、统计分析等功能，结合目前数据分析、数据挖掘、机器学习等先进技术，可充分利用现有数据的价值，为今后监督业务的顺利进行提供更有利的保障。铁路工程监督管理系统是一项复杂的系统性工程，建设和运行过程中不可避免会存在各种风险，可为类似复杂系统性工程提供借鉴与参考。