城市軌道交通建設(shè)安全管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王志華 徐田坤 梁青槐

(北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 北京 100044)

目前，國內(nèi)城市軌道交通信息化管理主要集中在施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)管理，對于城市軌道交通建設(shè)過程中發(fā)生的事故還沒有實(shí)現(xiàn)信息化管理。構(gòu)建城市軌道交通工程的建設(shè)安全管理信息系統(tǒng)，以數(shù)字化技術(shù)手段處理軌道交通工程項(xiàng)目全過程安全管理問題，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)信息資源共享、協(xié)調(diào)和充分利用，為管理部門及時(shí)提供建設(shè)安全重大問題的決策依據(jù)，同時(shí)為建立城市軌道交通建設(shè)安全事故專家系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對我國城市軌道交通建設(shè)安全具有重要意義［1］。

1 系統(tǒng)目標(biāo)分析

本系統(tǒng)的建設(shè)主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):建立完整的國家、省市級城市軌道交通工程建設(shè)安全事故數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)建設(shè)事故信息的統(tǒng)一管理;開發(fā)功能完善、方便實(shí)用的城市軌道交通建設(shè)安全管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)維護(hù)、更新、查詢和顯示、統(tǒng)計(jì)與分析、制圖與輸出打印過程的信息化管理，可隨時(shí)調(diào)看事故調(diào)查報(bào)告、視頻及相關(guān)法律法規(guī)等資料;實(shí)現(xiàn)事故資料的標(biāo)準(zhǔn)化，保證事故信息的準(zhǔn)確性和權(quán)威性;實(shí)現(xiàn)建設(shè)安全事故的多級網(wǎng)絡(luò)化管理和Internet上事故調(diào)查信息的發(fā)布［2］。

2 系統(tǒng)需求分析

本系統(tǒng)開發(fā)的目的是基于建設(shè)事故數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析城市軌道交通建設(shè)中存在的安全隱患，分析其事故原因，積累事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從而為城市軌道交通的管理和建設(shè)者提供決策依據(jù)，以便及時(shí)采取有效措施，改善城市軌道交通建設(shè)的安全狀況。

2.1 系統(tǒng)用戶需求分析

城市軌道交通建設(shè)安全管理參與者可分為4類。

1)政府管理部門。根據(jù)安全管理的業(yè)務(wù)流程可以分為3類用戶:住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部、省級政府主管部門和市級政府主管部門。作為系統(tǒng)的主要用戶，要求系統(tǒng)能對信息進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)和分析，得到事故產(chǎn)生的主要原因以及常見事故的處理措施。

2)城市軌道交通建設(shè)管理單位。通過系統(tǒng)建設(shè)，獲得3方面的信息服務(wù)，一是學(xué)習(xí)、借鑒全國各城市軌道交通建設(shè)工程出現(xiàn)的險(xiǎn)情、事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從而提高自身的管理水平。二是了解某個(gè)城市軌道交通工程建設(shè)相關(guān)單位在全國其他城市的工程業(yè)績，掌握負(fù)責(zé)本市工程的項(xiàng)目經(jīng)理是否還在別的工程中兼任項(xiàng)目經(jīng)理等情況，為具體的項(xiàng)目管理提供輔助。三是能夠隨時(shí)掌握現(xiàn)行的城市軌道交通工程質(zhì)量安全管理相關(guān)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和管理制度、辦法，為業(yè)務(wù)工作提供便利;同時(shí)，需要將本市的軌道交通工程建設(shè)情況、工程施工過程中出現(xiàn)的險(xiǎn)情及采取的針對性措施、本單位自行負(fù)責(zé)調(diào)查處理并已經(jīng)有結(jié)論的一般事故等記錄到系統(tǒng)中，作為電子臺賬供隨時(shí)查詢。

3)城市軌道交通建設(shè)的相關(guān)生產(chǎn)單位。要求能對歷年軌道交通建設(shè)事故資料進(jìn)行深入了解和分析，查找建設(shè)事故發(fā)生的主要原因，以便減少城市軌道交通建設(shè)過程中事故的發(fā)生。

4)城市軌道交通安全研究人員。要求有比較全面的事故資料，為建設(shè)安全研究提供可靠的數(shù)據(jù)資料，逐步建立軌道交通建設(shè)安全專家分析系統(tǒng)，最終更好地為軌道交通建設(shè)服務(wù)。

表1闡述了各用戶的主要職能及權(quán)限分配。

表1 城市軌道交通建設(shè)安全管理系統(tǒng)用戶

2.2 系統(tǒng)功能需求分析

在用戶業(yè)務(wù)需求的前提下，系統(tǒng)在功能方面有如下需求。

1)數(shù)據(jù)錄入、維護(hù)功能。能錄入線路、工程險(xiǎn)情、事故等信息，并對自己錄入的信息進(jìn)行維護(hù)。

2)信息檢索和查詢功能。實(shí)現(xiàn)按不同指標(biāo)進(jìn)行檢索和查詢(事故時(shí)間、地點(diǎn)、分類、原因、傷亡人數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失、責(zé)任單位等)。

3)統(tǒng)計(jì)分析功能。按照不同的分類對數(shù)字信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并按照不同需要對統(tǒng)計(jì)結(jié)果以圖表形式直觀地顯示出來。

4)報(bào)告生成功能。生成事故報(bào)告、事故調(diào)查報(bào)告等單個(gè)事故報(bào)告，以及綜合統(tǒng)計(jì)的年度事故報(bào)告。

5)接受輿論監(jiān)督功能。對網(wǎng)上針對事故的輿論監(jiān)督信息進(jìn)行采集，督促將事故信息及時(shí)準(zhǔn)確錄入。

6)現(xiàn)行法規(guī)查閱功能。通過系統(tǒng)查閱與城市軌道交通工程質(zhì)量安全管理相關(guān)的現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、管理制度和辦法。

7)查閱相關(guān)單位的工程業(yè)績情況。

8)查閱項(xiàng)目經(jīng)理承擔(dān)項(xiàng)目的情況，甄別是否有同時(shí)兼任多個(gè)項(xiàng)目的問題。

9)其他輔助功能，如數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出及轉(zhuǎn)化。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體架構(gòu)

根據(jù)軌道交通建設(shè)管理組織架構(gòu)和事故數(shù)據(jù)的傳遞流程，要求必須采用Web模式，系統(tǒng)計(jì)劃采用業(yè)界領(lǐng)先的分布式多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，包括數(shù)據(jù)層、Web服務(wù)器層和表現(xiàn)層。在技術(shù)應(yīng)用方面，采用3層體系結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的可擴(kuò)充性、安全性。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作流程

結(jié)合軌道交通建設(shè)安全管理的業(yè)務(wù)流程，經(jīng)過對3個(gè)層次進(jìn)一步細(xì)化，管理系統(tǒng)總體架構(gòu)決定采用4層架構(gòu)模式:基礎(chǔ)軟件層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層?；A(chǔ)軟件層是管理系統(tǒng)的底層，提供數(shù)據(jù)邏輯架構(gòu)和系統(tǒng)開發(fā)工具。數(shù)據(jù)層存儲管理信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，分為5個(gè)模塊:城市軌道交通工程基礎(chǔ)信息、事故與險(xiǎn)情信息、法規(guī)庫、單位及人員庫、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)集。應(yīng)用層作為系統(tǒng)的操作層面，是用戶和系統(tǒng)的接口。用戶層面向業(yè)務(wù)層面，根據(jù)城市軌道交通建設(shè)管理體系業(yè)務(wù)流程分三大類用戶:住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部用戶、省市政府管理部門用戶和建設(shè)管理單位用戶。各層級間關(guān)系及業(yè)務(wù)如圖2所示。

該管理系統(tǒng)基于Windows Server 2003操作系統(tǒng)，采用組件模塊化設(shè)計(jì)，采用.net和xml等企業(yè)級技術(shù)應(yīng)用開發(fā)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用SQL Server 2005。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署如圖3所示，考慮項(xiàng)目為全國性的，將系統(tǒng)部署在外網(wǎng)。

3.2 功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括9個(gè)功能相對獨(dú)立的模塊:線路概況模塊、工程事故模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、輿論監(jiān)督模塊和系統(tǒng)管理模塊及相關(guān)業(yè)務(wù)模塊等。

3.2.1 線路概況模塊

主要包括在建、已建的城市軌道交通工程的總里程情況、建設(shè)周期、投資金額、工程所屬線路的基本情況。該模塊記錄了施工標(biāo)段內(nèi)容、施工工法、敷設(shè)方式以及相關(guān)的勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)控測量單位及各單位的項(xiàng)目經(jīng)理等信息。同時(shí)系統(tǒng)提供了針對這些信息的錄入、維護(hù)與多條件組合查詢的功能。該模塊的功能結(jié)構(gòu)如圖4～圖5所示。

3.2.2 工程事故模塊

工程事故模塊是系統(tǒng)的核心內(nèi)容，包括事故基本信息、事故損失信息、事故類型信息、事故原因信息、事故結(jié)論信息幾大類，涵蓋了事故名稱，所屬線路及標(biāo)段，事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、季節(jié)、天氣，事故的經(jīng)過，事故發(fā)生地的埋深或基坑深度、水文、地質(zhì)情況，周邊管線情況;事故的人員傷亡情況，財(cái)產(chǎn)和設(shè)備損失，事故等級、類型;處置措施、事故原因、事故責(zé)任、參與專家、防范整改情況和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了針對這些事故信息的錄入、維護(hù)與多條件組合查詢的功能，該模塊的功能結(jié)構(gòu)如圖6所示。

根據(jù)功能結(jié)構(gòu)以及詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔，設(shè)計(jì)工程事故功能模塊界面如圖7所示。

3.2.3 統(tǒng)計(jì)分析模塊

統(tǒng)計(jì)分析功能能夠?qū)崿F(xiàn)用戶對自己管轄范圍內(nèi)的工程基礎(chǔ)信息和工程質(zhì)量安全信息的匯總、條件篩選和統(tǒng)計(jì)分析等，可隨著信息庫中數(shù)據(jù)的積累，不斷增加新指標(biāo)項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)分析功能。目前該模塊主要包括里程信息匯總統(tǒng)計(jì)、線路信息匯總統(tǒng)計(jì)、標(biāo)段信息匯總統(tǒng)計(jì)、事故信息匯總統(tǒng)計(jì)、險(xiǎn)情信息匯總分析、區(qū)域質(zhì)量安全情況、線路質(zhì)量安全情況、標(biāo)段質(zhì)量安全情況、單位質(zhì)量安全情況9類基礎(chǔ)性的統(tǒng)計(jì)分析功能。其中，事故信息統(tǒng)計(jì)模塊是核心功能，分別按照不同指標(biāo)匯總統(tǒng)計(jì)，以餅狀圖或柱狀圖的形式表示項(xiàng)目數(shù)據(jù)，提供給用戶直觀的表達(dá)方式。圖8為統(tǒng)計(jì)分析模塊中的事故損失統(tǒng)計(jì)界面。

圖8 事故損失統(tǒng)計(jì)界面

3.2.4 輿論監(jiān)督模塊

輿論監(jiān)督模塊在網(wǎng)絡(luò)上開放接口，一是可以及時(shí)掌握建設(shè)安全事故信息，避免信息報(bào)送不及時(shí)，防止建設(shè)單位漏報(bào)、瞞報(bào)等情況;二是方便公眾監(jiān)督，公眾可以通過這個(gè)接口上報(bào)信息，并且直接進(jìn)入安全信息系統(tǒng)中，由管理人員進(jìn)一步處理，同時(shí)自動(dòng)記錄上報(bào)電腦地址，作為監(jiān)督，防止惡意上報(bào)。各級用戶都能夠在系統(tǒng)中查看網(wǎng)上對自己管轄范圍內(nèi)的城市軌道交通工程事故的輿論監(jiān)督信息。

3.2.5 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要是維護(hù)系統(tǒng)日常工作和用戶管理，包括用戶登錄管理、用戶登錄日志管理和用戶權(quán)限管理模塊，其詳細(xì)功能如圖9所示。

圖9 系統(tǒng)管理模塊的功能結(jié)構(gòu)

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建模

數(shù)據(jù)庫是信息管理系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，企業(yè)的數(shù)據(jù)存儲和企業(yè)運(yùn)營中各個(gè)環(huán)節(jié)的管理都離不開數(shù)據(jù)庫的支持。良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，將大大減少數(shù)據(jù)的冗余率，提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)空間的利用率和信息檢索的速率［3］。數(shù)據(jù)模型要消除更新異常，并盡可能地減少數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)還要考慮它與外模式有關(guān)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)之間的相互適應(yīng)性［4］。通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析、建模工具，本系統(tǒng)完成了涉及線路信息，工程及工程相關(guān)單位、項(xiàng)目經(jīng)理信息，事故及險(xiǎn)情信息，法律法規(guī)信息，專家信息，用戶管理的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語

城市軌道交通工程建設(shè)的安全性和可靠性，不僅綜合反映了城市軌道交通建設(shè)的安全管理水平和服務(wù)質(zhì)量，更是關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的大事。因此，建立城市軌道交通建設(shè)安全管理信息系統(tǒng)是十分必要的。系統(tǒng)通過信息化的手段，利用數(shù)據(jù)庫和信息管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了事故信息、險(xiǎn)情信息的電子化、規(guī)范化保存，為利用樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計(jì)與分析，總結(jié)分析事故發(fā)生的規(guī)律及危害，進(jìn)而為有針對性地加強(qiáng)管理力度和措施保障提供了完整的數(shù)據(jù)儲備。

任何缺乏真實(shí)可靠數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)都是無本之源，要真正將質(zhì)量安全管理系統(tǒng)用起來并且用好，還需要做好如下兩方面的工作。

1)管理制度要為系統(tǒng)的推行提供充分的支持，并保證數(shù)據(jù)來源真實(shí)可靠及實(shí)現(xiàn)事故數(shù)據(jù)的及時(shí)更新。

2)進(jìn)一步做好系統(tǒng)的用戶培訓(xùn)工作。作為城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目，該系統(tǒng)涉及面廣，使用人員多，培訓(xùn)工作的難度大，需要拓寬思路、靈活采用多種方式。

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