高铁工务作业监控管理系统的设计及应用

钟尖

摘要：随着我国高铁事业的飞速发展，随着信息化水平的不断提高，对高铁信息化建设提出了更高的要求。结合高铁实际生产过程，利用智能化终端集成多种硬件技术于一体，实现了“三位一体”安全保障体系中人防和技防的有机结合，建设集监测监控、预测预警、资源保障、辅助决策、调度指挥、数据分析和移动协同等功能于一体的安全监控管理系统，提升日常作业监控管理和突发事件应急处置中的信息化能力[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.

关键词：安全监控;管理系统;信息化

Key words： safety monitoring;management system;informatization

中图分类号：U216.2                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）32-0170-02

0  引言

近几年，我国高速铁路建设飞速发展，工务系统形成了点多线长的形势，高铁运输随着自身体系原因及发展需要，业务复杂度逐年提升，这对高铁工务设备管理提出了新的需求，切实把握铁路安全风险“全系统、全过程和易发多变”的特性，大力推进安全风险管理，强化安全管理基础，加强安全生产过程控制，提升铁路安全管理水平[2]。

为全方位监控高铁作业，目前工务人员上道作业时需要携带录音笔、对讲机以及视频记录仪等设备，设备种类品牌繁多，操作复杂，一定程度上增加了现场作业人员的工作量。同时工务段安全生产指挥安调中心监控人员无法实时掌控现场情况，只能通过各种监控录音及视频回放现场作业情况，存在管理的盲点，特别是在紧急突发情况出现的时候无法第一时间了解到现场的具体情况。伴随人防制度建设、物防基础改造，工装和设备基础逐年强化、养修秩序逐年规范，安全生产过程控制不到位所暴露出的深层次问题愈发凸显[3]。

于是建立一套集监测、监控和管理于一体的安全监管信息系统，应用物联网、移动互联和智能感知等技术，深化专业安全监测监控应用，实现安全生产动态信息实时监测监控，通过即时采集、系统分析、科学评估、有效预警，约束规范现场作业行为，促进养成标准化作业行为习惯，减少违章违纪事件发生。

1  高铁工务安全监控管理系统架构及设计

1.1 系统架构

在系统的总体设计上，采用云管端全覆盖，通过即时采集、系统分析、科学评估、有效预警，实现业务流程的一体化。应用物联网、移动互联和大数据应用等技术，深化专业安全监测监控应用，建立集监测、监控和管理于一体的安全监管信息系统，实现工务安全生产动态信息实时监测监控。（如图1所示）

根据高铁工务作业的需求、业务功能和构成，结合大数据技术框架，提出了高铁工务安全监控管理系统总体架构，包括了数据采集层、数据整合层、数据分析层、应用层以及包括接入、标准规范和安全机制贯穿的所有层次[4]。

①数据采集层，是指作业所需的基础数据，包括文本、GIS信息、图片、音频以及视频数据，通过不同形态的智能终端进行采集上传，将作业过程中的每个流程环节都进行采集，数据分为结构化数据、半结构化数据和非结构化数据。②数据整合层，对原始数据进行预处理的相关工具及技术，通过统一的数据接口和处理流程，将来自数据采集层的不同类型的原始数据，完成数据的快速处理等工作，以实现数据的快速接入和融合。③数据存储层，将处理好的各种内容数据采用统一的格式进行分类存储，高铁作业数据来自不同场景，内容繁多，逻辑复杂，需要采用大数据的数据结构和存储方式来保证实时性和安全性。④数据分析层，利用大数据计算和快速处理，实现在线及离线分析与模型构建，支撑大数据挖掘的算法模型和挖掘技术，将有用信息抽取出来为指挥决策提供数据分析服务。⑤应用层，将基础数据进行采集分析后的结果展示在系统中的具体应用，包括联动指挥、实时视频、巡线定位、风险告警和數据管理等。⑥接口标准体系和安全保障体系，保障高铁安全监控管理系统可靠运行的规范制度和管理措施，由寄出标准、技术标准、产品和平台标准、管理标准、安全标准、应用和服务标准等类别的标准组成，具备完善的访问控制技术，达到企业级服务器安全准入标准[5]。

1.2 系统功能设计

1.2.1 联动指挥

采用4G/5G通信网络，没有距离限制，通信范围广，在任何地点都可以正常通信。结合工务段、车间、班组三级架构，可建立多层级组织架构，满足工务段特定多级调度场景，支持大规模的指挥调度。设计简单方便，一键通话，并且不同人员权限的精细分级，做到统一协调，及时响应，在任何情况下都可以进行对讲。

1.2.2 实时视频监控

支持大规模多点高清视频连线，支持多类型视频终端接入，做到实时监控。并且能做到视频方式多样化，支持现场呼现场、现场呼调度、调度呼现场，可根据需求灵活配置。连接方式多样化可配置，工务段调度可以随时直接连接视频监控现场情况，更有效的做到视频监控。

1.2.3 工务巡线定位

工务段调度中心平台使用一张地图管控所有人员，采用铁路电子地图（K公里）与通用地图结合，地图支持多类型详细的地图标注，标注内容多样化，支持对点、线、面进行文本、图片、视频等多方位的详细标注。现场会实时上传位置信息，工务段调度中心可查看实时位置、起止时间、巡线速度、巡线路径等多位数据一目了然。做到集中部署，统一管理，在一张地图下实现所有功能，使用方便。

1.2.4 风险告警

多样化的告警方式，电子围栏结合视频监控，可以有效管控作业时间及区域，及时了解现场情况，避免安全事故的发生。同时可以灵活配置告警方式，例如现场与安调中心必须在5分钟内进行一次联系，如果没有联系则产生告警提醒双方。系统灵活配置报警方式和规则，后台智能监控，自动告警。

1.2.5 数据统计及分析

现场采集大量基础数据，结合建设的大数据统计及分析服务，做到分散采集，集中管理，统一标准，智能生成各类数据报表，可以根据不同维度呈现不同的图形化报表，便于数据分析科学决策。

2  高铁工务安全监控管理系统特点

2.1 集成化管理

目前工务作业现场需要携带太多东西，对讲机、手电筒、录音笔、执法记录仪等等，监控监测设备种类太多，部分管理和技术标准都不统一，不论是现场操作还是事后处理数据都非常繁琐，浪费大量的人力物力。通过系统建设的平台，一个智能终端就可以实现数据集中和信息共享，通过统一的标准去坐到软硬件技术智能集成[4]，有效的强化了安全管理的过程监控，也减轻了现场作业人员的负担。

2.2 智能信息化

在建设系统过程中，运用了大量的智能化技术，发挥物联网技术的优势，采用云管端全面覆盖，平台云化实现向下管理现场设备，向上连接路局或者站段。虚拟专网建设实现4G、5G全覆盖，利用强大的物联网连接管理能力，实现对设备的全面支持。大数据集群服务对庞大的数据进行了整理和分析，对每天产生的各类数据进行分类整理，通过监控终端分析人员的行为和采集数据的分析及运用，以不同维度呈现不同的图形化报表，便于数据分析科学决策。

2.3 数据安全性

高铁信息数据比较敏感，属于保密等级较高的数据。系统采用可信云计算架构和完善的访问控制技术，可信企业服务总线，高可信数字内容存储与许可服务，具备先进数据加密和数据水印技术。针对各类终端采用动态调整验证强度，减少安全盲点，根据不同身份给予相应权限，提升服务安全性。

3  结语

推进技术创新，扩大我国铁路技术领先优势。推进科技创新产业化应用，推进智能高铁重大科研攻关，开展铁路基础理论和前瞻性技术研究，加快铁路信息化建设步伐，强化科技创新管理。应用物联网、移动互联和智能感知等技术，深化专业安全监测监控应用，建立集监测、监控和管理于一体的安全监管信息系统，实现工务安全生产动态信息实时监测监控。还将更进一步深入研究系统平台的研发，实现人防和技防的有机结合，有效解决安全生产难题。

参考文献：

[1]赵春雷，刘志明.高速铁路调度指挥体系的研究[J].中国铁路，2010（12）.

[2]崔丽红，刘鑫，魏庆朝.高速铁路安全系统的研究[N].中国安全科学学报，2001，11（2）.

[3]王亮亮.对铁路工务系统现场作业安全管理方法[J].科技资讯，2018（26）.

[4]宋晓丽，蔡涛，王振一.基于大数据的高速铁路调度指挥系统平台研究[J].铁路信息化，2018，1003-1421（2018）07-0058-05.

[5]杨连报，李平，徐贯红，等.基于大数据技术的铁路安全管理研究[J].铁路计算机應用，2016，25（9）：83-87.

[6]王东妍，沈鹍，王瑞.智能运维在高铁工务作业安全监控管理的应用[J].铁路计算机应用，2018（4）：41-44.