鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)的研發(fā)

嚴(yán) 璟

(中國(guó)鐵路武漢局集團(tuán)有限公司 科學(xué)技術(shù)研究所，湖北 武漢 430071)

工程質(zhì)量檢測(cè)是鐵路建設(shè)工程中必不可少的環(huán)節(jié)，為保證工程建設(shè)質(zhì)量發(fā)揮著重要作用[1-2]。經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，我國(guó)鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)形成了相對(duì)完備的體系。這得益于3個(gè)方面：①檢測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得對(duì)鐵路橋梁、隧道、路基等工程的全面質(zhì)量控制成為可能；②微電子技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)儀器的改造起到了提升功效、經(jīng)濟(jì)可行、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度的應(yīng)用效果；③主管部門注重經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，及時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范予以修訂，使新技術(shù)得到應(yīng)用。

隨著檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的深入，存在的問題和相關(guān)各方進(jìn)一步的應(yīng)用需求逐漸凸顯出來[3-4]。在鐵路總公司提出“深入推進(jìn)鐵路建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化管理，切實(shí)消除現(xiàn)場(chǎng)工程質(zhì)量隱患，加強(qiáng)對(duì)第三方檢測(cè)單位監(jiān)管，強(qiáng)化過程管理”的目標(biāo)后[5]，該領(lǐng)域需要新的技術(shù)支撐。

1 鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)應(yīng)用需求

業(yè)主、監(jiān)理單位、施工單位和檢測(cè)單位與鐵路工程質(zhì)量檢測(cè)日常業(yè)務(wù)相關(guān)，設(shè)計(jì)、咨詢、監(jiān)督等單位對(duì)工程質(zhì)量檢測(cè)情況也有共享需求[6]。

1.1 業(yè)主

業(yè)主作為工程質(zhì)量檢測(cè)業(yè)務(wù)的委托方，管理第三方檢測(cè)單位履約情況和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)業(yè)務(wù)。目前，業(yè)主通過階段性和突擊性履約檢查核查第三方檢測(cè)單位的資質(zhì)文件、投入的人員設(shè)備情況，對(duì)第三方檢測(cè)單位進(jìn)行管理。通過周報(bào)、月報(bào)形式掌握現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)進(jìn)度。

為了達(dá)到加強(qiáng)對(duì)第三方檢測(cè)單位的監(jiān)管，強(qiáng)化過程管理目標(biāo)，業(yè)主對(duì)信息的時(shí)效性和完整性，特別是對(duì)動(dòng)態(tài)掌握第三方檢測(cè)單位完整的履約信息和實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)作業(yè)情況有進(jìn)一步的需求。

1.2 監(jiān)理單位

工程質(zhì)量檢測(cè)是重要的工序控制節(jié)點(diǎn)。監(jiān)理單位負(fù)責(zé)確認(rèn)工程是否具備檢測(cè)條件、檢測(cè)作業(yè)旁站、依據(jù)檢測(cè)結(jié)論判定能否進(jìn)行后續(xù)工序等，是掌握施工現(xiàn)場(chǎng)工序是否流暢的責(zé)任方。目前監(jiān)理單位通過報(bào)檢單和電話通知的方式參與前兩項(xiàng)工作，通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)通知單形式獲取檢測(cè)結(jié)論。

監(jiān)理單位對(duì)及時(shí)掌握?qǐng)?bào)檢單、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況，特別是第一時(shí)間掌握檢測(cè)結(jié)論有進(jìn)一步的需求。

1.3 施工單位

施工單位作為施工主體，通過報(bào)檢單、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)通知單+電話的形式連接監(jiān)理單位和檢測(cè)單位，協(xié)助完成工程質(zhì)量檢測(cè)作業(yè)，聯(lián)絡(luò)工作量大。

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上報(bào)檢和通知檢測(cè)結(jié)論，可以有效地減輕施工單位勞動(dòng)強(qiáng)度，減少工序時(shí)間。

1.4 檢測(cè)單位

檢測(cè)單位在承擔(dān)工程質(zhì)量檢測(cè)任務(wù)時(shí)從3個(gè)方面同時(shí)開展工作：①面向行政主管部門的資質(zhì)維護(hù)工作，以體現(xiàn)本機(jī)構(gòu)在人員、儀器設(shè)備、技能等方面具備并持續(xù)保持從業(yè)資格的能力；②按照作業(yè)指導(dǎo)書完成具體工程質(zhì)量檢測(cè)任務(wù)，包括報(bào)檢受理、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等；③按照質(zhì)量手冊(cè)、程序文件完成數(shù)據(jù)處理、出具檢測(cè)結(jié)論等流程。

目前檢測(cè)單位項(xiàng)目部?jī)?nèi)部管理方式是：檢測(cè)人員使用辦公軟件建立相關(guān)臺(tái)賬，將測(cè)試儀中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦進(jìn)行分析和備份;與檢測(cè)相關(guān)的資料如報(bào)檢單、通知單、施工圖紙、檢測(cè)人員資質(zhì)證書、儀器設(shè)備標(biāo)定證書等歸檔到資料柜;業(yè)主和監(jiān)督機(jī)構(gòu)階段性地對(duì)上述資料進(jìn)行檢查。檢測(cè)單位通過周報(bào)、月報(bào)的形式報(bào)告檢測(cè)作業(yè)進(jìn)度和情況。

第三方檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)類型多樣化、總體數(shù)量大，檢測(cè)單位需要組建一個(gè)團(tuán)隊(duì)才能滿足委托單位的要求，這就需要一個(gè)多用戶的技術(shù)環(huán)境來支撐。為此，采用互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)庫(kù)+第三方檢測(cè)業(yè)務(wù)的解決方案，研發(fā)了鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量監(jiān)督，便于施工和監(jiān)理單位應(yīng)用，檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部信息化管理以及實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理一體化的應(yīng)用目標(biāo)。

2 鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)關(guān)鍵內(nèi)容

基于WEB服務(wù)器+數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)應(yīng)用平臺(tái)屬于成熟技術(shù)應(yīng)用，信息化平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意

2.1 總體思路

信息化平臺(tái)主要服務(wù)于檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部信息化管理以及工程項(xiàng)目管理，管理的信息包括履約信息和具體項(xiàng)目檢測(cè)總量及實(shí)際完成情況。施工單位、監(jiān)理單位參與報(bào)檢流程。業(yè)主單位可以查詢?nèi)啃畔?。施工單位、監(jiān)理單位可以查詢管理范圍內(nèi)除原始數(shù)據(jù)之外的檢測(cè)資料。

2.2 符合鐵路行業(yè)特征的應(yīng)用設(shè)計(jì)

研究準(zhǔn)備階段，曾試圖將目前市政工程中廣泛應(yīng)用的建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督管理系統(tǒng)[7]和靜載試驗(yàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)[8]進(jìn)行移植，結(jié)果不理想。原因是這類系統(tǒng)都是以點(diǎn)(具體工地)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，鐵路建設(shè)工程中線(以里程分段表述)的屬性無法體現(xiàn)。通過角色定義、檢測(cè)數(shù)據(jù)三級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流水號(hào)規(guī)則等方面的設(shè)計(jì)，使得應(yīng)用系統(tǒng)具備了點(diǎn)線結(jié)合的鐵路建設(shè)工程特征。

2.2.1 角色定義

鐵路建設(shè)工程參與單位較多，從職責(zé)上分為業(yè)主、設(shè)計(jì)、咨詢、監(jiān)督、監(jiān)理、施工和檢測(cè)7類單位，工作范圍按標(biāo)段(起止里程)劃分，不同類的標(biāo)段或重合或交叉。應(yīng)用系統(tǒng)的角色定義不僅要標(biāo)識(shí)出具體用戶的職責(zé)類型，而且需要明確具體用戶的工作范圍(這是目前同類系統(tǒng)中均缺失的部分)。這是實(shí)現(xiàn)向需求各單位提供符合鐵路行業(yè)應(yīng)用需求的實(shí)時(shí)及歷史信息的共享服務(wù)功能的前提。

2.2.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)三級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將鐵路工程理解為由里程連續(xù)的點(diǎn)(單項(xiàng)工程)組成的線(各種標(biāo)段如施工標(biāo)段、監(jiān)理標(biāo)段、檢測(cè)標(biāo)段等)。又將點(diǎn)細(xì)分為鐵路地基處理工程、橋梁基樁工程、路基填筑工程、附屬工程、隧道5類。這5類單項(xiàng)工程擁有各自的檢測(cè)方法集合。

第一級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為單項(xiàng)工程定義。它是具體建設(shè)工程的分類目錄，反映全部工程質(zhì)量檢測(cè)任務(wù)量和完成情況，也是角色定義的基礎(chǔ)。

第二級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為具體檢測(cè)作業(yè)的臺(tái)賬。它是檢測(cè)機(jī)構(gòu)日常作業(yè)的明細(xì)，由檢測(cè)人員登記。

第三級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為具體檢測(cè)試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。目前試驗(yàn)數(shù)據(jù)分為2類：①測(cè)試儀器具備實(shí)時(shí)上傳功能的靜載、低應(yīng)變、聲測(cè)測(cè)試等，試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)；②測(cè)試儀器不具備上傳功能的，需要人工將試驗(yàn)數(shù)據(jù)以文件的形式備份到服務(wù)器。

2.2.3 流水號(hào)規(guī)則

流水號(hào)[9]是關(guān)聯(lián)平臺(tái)與檢測(cè)儀器和三級(jí)檢測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的核心，共13位，由工程項(xiàng)目代碼(3位)+單項(xiàng)工程代碼(8位)+具體試驗(yàn)代碼(2位)組成。

在定義工程項(xiàng)目時(shí)約定3位工程項(xiàng)目代碼(唯一不可重復(fù))，使應(yīng)用系統(tǒng)可以管理多個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目。

單項(xiàng)工程代碼(唯一不可重復(fù))的含義依次是：?jiǎn)雾?xiàng)工程類別1位(橋梁樁Q，地基處理樁D，路基填筑L，路基附屬F，隧道S)、起始里程(6位)、備用位1位(用于區(qū)別站場(chǎng)交界處的到發(fā)線D、牽出線Q、正線Z、場(chǎng)坪C，其他情況用“-”)。

流水號(hào)規(guī)則使流水號(hào)有明確的意義，在實(shí)際工作中免除了分配問題。

2.3 信息化平臺(tái)與測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)

測(cè)試儀器具備實(shí)時(shí)上傳功能是近年來檢測(cè)儀器的一個(gè)發(fā)展方向，樁基檢測(cè)目前具備此功能的有靜載、低應(yīng)變、聲測(cè)測(cè)試儀。他們是應(yīng)用系統(tǒng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)。路基和隧道檢測(cè)儀器具備實(shí)時(shí)上傳功能的不多。由于設(shè)備生產(chǎn)商眾多，而且后續(xù)具備實(shí)時(shí)上傳功能的各類測(cè)試儀器會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)，所以應(yīng)用系統(tǒng)與測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)兼容性和可擴(kuò)展性的關(guān)鍵。應(yīng)用系統(tǒng)與測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)接口如圖2所示。

圖2 應(yīng)用系統(tǒng)與測(cè)試儀器數(shù)據(jù)接口示意

由設(shè)備生產(chǎn)商自行開發(fā)針對(duì)各自測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)接收程序，統(tǒng)一部署在應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)器上。各設(shè)備生產(chǎn)商需確保數(shù)據(jù)由現(xiàn)場(chǎng)直接上傳，中間不得經(jīng)過其他數(shù)據(jù)服務(wù)器，各設(shè)備生產(chǎn)商必須保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性。

相關(guān)管理人員和檢測(cè)單位人員通過Web服務(wù)訪問數(shù)據(jù)，不能直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。

圖4 實(shí)時(shí)監(jiān)控界面

每個(gè)設(shè)備生產(chǎn)商在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上會(huì)分配1個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接賬號(hào)及密碼。此賬號(hào)只有執(zhí)行特定存儲(chǔ)過程的權(quán)限，在數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行的每個(gè)操作會(huì)寫進(jìn)行日志。

2.4 手機(jī)APP

信息化平臺(tái)在完成數(shù)據(jù)集中的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)報(bào)檢流程(施工單位報(bào)檢、監(jiān)理單位審核、檢測(cè)單位受理)和報(bào)告流轉(zhuǎn)(檢測(cè)數(shù)據(jù)分析整理，生成檢測(cè)報(bào)告，檢測(cè)報(bào)告的審核、批準(zhǔn)和發(fā)布)功能，這樣系統(tǒng)才會(huì)顯得生動(dòng)而豐富。鐵路工程建設(shè)的這2個(gè)流程最明顯的需求是移動(dòng)辦公，所以引入手機(jī)APP應(yīng)用(見圖3)是最好的解決方案，同時(shí)也為查詢數(shù)據(jù)提供了另一種方式。

圖3 手機(jī)APP主界面

通過手機(jī)的4G無線通道(或WiFi)、藍(lán)牙和GPS功能，對(duì)沒有數(shù)據(jù)上傳功能的檢測(cè)儀器增加數(shù)據(jù)上傳功能，也是一種合理的解決方案，而且對(duì)信息化平臺(tái)與測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)規(guī)范化有益。

2.5 實(shí)時(shí)監(jiān)控

第三方檢測(cè)項(xiàng)目有短時(shí)間或瞬間就能完成一組的試驗(yàn)如低應(yīng)變、動(dòng)態(tài)變形模量Evd等，有長(zhǎng)時(shí)間才能完成的試驗(yàn)如靜載、地基系數(shù)K30等，所以信息化平臺(tái)把實(shí)時(shí)定義為一段時(shí)間內(nèi)(由用戶定義)完成的試驗(yàn)。

有權(quán)限的用戶，可以通過地圖界面[10]查看到具體試驗(yàn)(如圖4所示)。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)，可以監(jiān)控試驗(yàn)過程;對(duì)于短時(shí)間試驗(yàn)，可以查看原始的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

對(duì)于檢測(cè)儀器不具備上傳功能的試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要后續(xù)人工錄入到平臺(tái)。該類檢測(cè)儀器需要進(jìn)行增加數(shù)據(jù)上傳功能的升級(jí)。

3 結(jié)語

鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)從應(yīng)用需求分析出發(fā)，以檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部信息化管理和工程項(xiàng)目管理實(shí)現(xiàn)一體化應(yīng)用為基礎(chǔ)，以移動(dòng)辦公的方式滿足其他各類單位的需求。首次提出的檢測(cè)數(shù)據(jù)三級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包含工程、檢測(cè)類別及方法、里程等信息的流水號(hào)規(guī)則，使得平臺(tái)能按鐵路現(xiàn)行的行業(yè)方式進(jìn)行權(quán)限分配和數(shù)據(jù)揭示。

所研發(fā)的建議工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)在新建天門—仙桃鐵路及潛江鐵路支線項(xiàng)目的靜載試驗(yàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)中開始單項(xiàng)應(yīng)用，逐步集成了橋梁樁、地基處理樁、路基填筑、附屬工程等檢測(cè)類項(xiàng)目，并結(jié)合新建武漢—十堰鐵路孝感—十堰段工程HSJC-2標(biāo)段、蒙華鐵路MHTJ-14標(biāo)段試運(yùn)行，取得了良好的應(yīng)用效果。

鐵路建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)信息化平臺(tái)對(duì)于非數(shù)字化檢測(cè)(如鉆芯)、數(shù)據(jù)量巨大且后處理復(fù)雜的檢測(cè)(如地質(zhì)雷達(dá))還未能找到合適的解決方案，需要進(jìn)一步探討和實(shí)踐。