基于大数据技术的铁路工务综合管理系统设计与实现

郭 煜，范明明，王东光，刘 鑫

(内蒙古中电物流路港有限责任公司赤峰铁路分公司，内蒙古 赤峰 024000)

目前，铁路方面需要准确把握铁路安全生产的特点和规律,坚持目标导向，把风险控制在可接受范围之内，有效防范和遏制铁路安全事故。所以，要利用先进的信息化技术搭建工务管理系统，利用大数据底层计算技术，结合数据智能算法和数据分析等模块，实现分析和预测线路问题、病害问题，为科学合理地制定计划提供合理的智能决策依据。建立健全病害库，形成病害资料库，利用历史数据、实时数据有效融合，检测分析病害情况、病害风险等。

1 铁路工务综合管理系统设计

1.1 系统架构设计

系统整体架构为4层结构，包括：存储层，计算层，服务层和应用层。①存储层支持多种数据源，满足多业务数据接入和系统扩展需求。②计算层利用离线计算引擎、实时计算引擎、流式计算引擎，为数据快速计算处理提供保障。③服务层提供数据开发套件来支持数据的二次开发，包含多种主流算法和算法平台，提供快速数据溯源的数据地图，满足数据融合和数据清洗过程中数据质量的保障，提供系统监控告警功能和运维管理功能。④应用层以“主题化”思想完成数据归类和数据分析，提供多应用服务，合理地规划数据分析业务，满足各种数据分析需求。

图1 系统架构

1.2 系统关键性技术

系统使用JAVA开发语言，版本为JDK1.8，其具有跨平台、扩展性强、硬件兼容性高、支持多类数据库、运行稳定等特点。数据库使用MySQL 7版本，中间件采用开源中间件tomcat以及apache/nginx负载均衡反向代理服务器，WEB服务器使用Linux(ubuntu/红帽等)操作系统，可有效地防止病毒入侵，以保证数据安全。

铁路工务综合管理系统管理端使用HTML5标准开发，支持响应式布局，AJAX异步请求/响应。业务层使用J2EE(spring-boot)企业级框架开发，同时接收表现层请求，给予响应。业务层管理接口、服务编排、JWT鉴权、REDIS缓存、事务及数据组装等持久层主要使用MyBatis以及JPA技术框架实现，提供数据持久化服务以及对数据库所有操作。

2 铁路工务综合管理系统主要功能

2.1 检测管理模块

该模块涉及车间、工务段、公司对动态检测计划的制定、完成兑现和计划统计；轨检车、便携式添乘仪、车载式添乘仪、人工添乘、人工检查、轨检小车等检测数据的导入、查询。

2.2 病害库模块

分为动态检查病害库和静态检查病害库。①动态检查病害库主要针对动态检测数据对动态病害进行入库操作，查询、编辑、删除、关联计划、病害销号、整治方案等功能。②静态检查病害库主要针对静态检查病害，包括病害入库和查询操作。查询结果以列表和病害覆盖图等方式进行展现。对于查询结果根据用户的权限来判断，可以进行检查签收、作业签收、出库、病害销号、病害处理、关联计划、修改整治单位、历史作业情况查询和当前作业追踪查询操作。

2.3 状态分析模块

分为单元质量分析、单元质量评价以及捣固维修决策3个子模块。①单元质量分析是将静态检查数据和动态检测数据进行扣分情况的汇总和保存计算后的数据，主要内容包括单元信息、扣分情况、静态详情和扣分详情；将静态检查分析功能中保存的数据进行一个图形表格的展示。②单元质量评价是根据动轨检偏差、TQI、线路检查仪、人工添乘检查数据，再根据算法，计算得出设备单元的扣分情况，从而对已划分好的单元进行评级，并采用色阶图的方式展示。③捣固维修决策是根据线名、行别、日期范围、里程范围进行计算数据的选取，填写预测运量，即未来一年内的计划累积通过运量进行计算，预测未来12个月的捣固指数值和整体趋势分析图。

2.4 物资管理模块

包含伤损设备管理、物资出入库管理、备轨动态管理。①伤损设备管理实现伤损设备的导入、导出、查询、统计分析、生成报表、打印等功能。②物资出入库管理实现物资出入库及结存动态管理，并具备导入、导出、查询、统计分析、生成报表、打印，支持手持终端扫码设备离线使用和数据自动接入系统，支持设备条码自动生成和打印等功能。③备轨动态管理实现线上备用轨位置动态跟踪管理，并具备导入、导出、查询、统计分析、生成报表、打印等功能。

2.5 系统提醒提示功能

工务综合管理系统提醒提示功能在操作员PC机上有实时提醒信息弹框消息等，当有紧急事项信息时，本系统可发出两种音响有明显区别，并提供警报确认。报警可分为高、中、低不同优先级，报警条件可根据要求在组态时定义，所有报警可根据不同的条件分别提取并显示。显示器右下角上可实时显示提醒消息框状态，根据不同等级显示不同颜色。

3 结论

铁路工务综合管理系统的建设能够不断提高工务管理技防能力，逐步打破工务维修质量受人为业务水平制约的瓶颈，进一步整合现阶段工务管理中的科技信息资源，依托工务综合管理系统，构建生产作业闭环、安全管理闭环及单元信息化管理，对工务安全生产过程实施标准化、流程化、智能化、精细化控制，实现工程安全生产信息的全过程管理，为工务作业标准化、管理规范化奠定基础。