智能運維在高鐵工務(wù)作業(yè)安全監(jiān)控管理的應(yīng)用

王東妍，沈 鹍，王 瑞

（中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所， 北京 100081）

近年來，隨著我國高速列車運行速度的不斷提高，行車密度和列車載重量的不斷加大，工務(wù)部門需要以科學(xué)的檢測、監(jiān)測設(shè)備和現(xiàn)代化的管理手段去適應(yīng)鐵路運輸?shù)陌l(fā)展需求[1]。

目前，在全路已實施的鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)更多地側(cè)重于檢測、監(jiān)測和生產(chǎn)計劃信息化管理，在現(xiàn)場作業(yè)安全控制方面一直以傳統(tǒng)的對講通信和制度制約為主[2]，對實際作業(yè)過程缺少有效的監(jiān)控手段[3]，現(xiàn)場信息不能及時掌握[4]。為做好高鐵工務(wù)安全生產(chǎn)過程可控工作，需依靠“人防、物防、技防”，開展工務(wù)8M監(jiān)控監(jiān)測（簡稱：8M）系統(tǒng)建設(shè)，8M系統(tǒng)是保障鐵路安全運行、預(yù)防和避免工務(wù)設(shè)備故障和沿線環(huán)境事故發(fā)生、盡量減少事故損失的監(jiān)控系統(tǒng)[5]，建設(shè)8M系統(tǒng)是2018年鐵路總公司工務(wù)專業(yè)年度重點工作之一，其中，高鐵工務(wù)作業(yè)安全監(jiān)控是8M系統(tǒng)最重要的模塊之一。高鐵工務(wù)作業(yè)安全監(jiān)控在鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，利用智能化的手持終端集成了多種硬件設(shè)備功能，作業(yè)全過程錄像，為高鐵工務(wù)現(xiàn)場作業(yè)的安全提供保障。本文旨在從高鐵工務(wù)作業(yè)安全全過程監(jiān)控的角度對監(jiān)控模塊進行智能化設(shè)計，基于系統(tǒng)的運行和維護數(shù)據(jù)，提出一套監(jiān)控模塊建設(shè)思路，為8M系統(tǒng)的維護管理及更新改造提供可靠依據(jù)。

1 高鐵工務(wù)作業(yè)安全監(jiān)控智能化設(shè)計

1.1 高鐵工務(wù)作業(yè)全過程安全監(jiān)控模塊智能概念

為了實現(xiàn)對高鐵工務(wù)作業(yè)情況的全過程監(jiān)控，通過充分的需求調(diào)研，不斷完善設(shè)計方案，對作業(yè)過程的作業(yè)前準(zhǔn)備、方案審批、人員到崗、工機具上下道、關(guān)鍵工序控制和進出工作門在施工維修等作業(yè)全過程進行有效的監(jiān)控管理，是提高現(xiàn)場作業(yè)安全控制力的有效手段?；诂F(xiàn)場需求，研發(fā)施工作業(yè)監(jiān)控管理模塊，通過射頻識別（RFID）、衛(wèi)星定位、電子傳感及紅外攝像等技術(shù)[6]，實現(xiàn)對作業(yè)工機具的智能自動化識別管理、作業(yè)人員的智能定位、電子圍欄、工作門電子鎖開關(guān)的智能遠程控制等功能，可有效防止工機具遺留線路、人員超范圍作業(yè)、方便工機具的智能管理，后期可對施工過程進行視頻智能化的回放分析，回放分析發(fā)現(xiàn)的問題可登記并處理，實現(xiàn)問題處理關(guān)鍵環(huán)節(jié)的閉環(huán)監(jiān)管[7]，保留所有過程。

1.2 高鐵工務(wù)作業(yè)方案智能審批管理

高鐵工務(wù)作業(yè)方案智能審批，針對不同維修作業(yè)項目和不同審批等級，由用戶自適應(yīng)項目審批，與上道作業(yè)計劃關(guān)聯(lián)卡控，提升作業(yè)計劃、作業(yè)方案的管理實效性相關(guān)。

根據(jù)鐵路總公司的相關(guān)文件規(guī)定，將需不同級別審批的高鐵維修作業(yè)項目梳理出來，實現(xiàn)作業(yè)方案從車間、站段、鐵路局集團公司逐級在線審批，同時，實現(xiàn)作業(yè)方案審批與上道作業(yè)計劃上報的關(guān)聯(lián)卡控，無審批同意的方案，上道作業(yè)計劃無法完成提報，因此無法上道作業(yè)，以此來保證作業(yè)安全。

1.3 高鐵工作門電子鎖智能監(jiān)控

高鐵工作門電子鎖智能管理監(jiān)控通過電腦管理平臺、手機APP、有源電子鑰匙、鎖具等幾部分實現(xiàn)，在工作門鑰匙管理上做到“實時申請、實時審核、實時授權(quán)”，確保了作業(yè)負責(zé)人、駐站聯(lián)絡(luò)員、調(diào)度值班室作業(yè)監(jiān)控臺的“三方確認”制度得到有效落實，有效預(yù)防了作業(yè)人員提前上道的風(fēng)險。

1.3.1 三方確認制度

高鐵“三方確認”制度[8]，作業(yè)調(diào)度命令下達后，駐站聯(lián)絡(luò)員利用手持終端APP輸入調(diào)度相關(guān)信息及圖片信息，通過電話通知作業(yè)負責(zé)人，在手持終端APP輸入調(diào)度相關(guān)信息，系統(tǒng)平臺智能識別第一、第二方的輸入信息，若兩方信息一致后，調(diào)度可查看圖片信息與填寫的調(diào)度信息是否一致，完成第三方“調(diào)度確認”，若不一致可通知駐站或負責(zé)人重新填寫，確保現(xiàn)場人員在規(guī)定時間開啟工作門，進入現(xiàn)場作業(yè)?！叭酱_認”制度，如圖1所示。

圖1 “三方確認”制度

1.3.2 工作門電子鎖

高鐵原有作業(yè)進出工作門規(guī)章為作業(yè)前領(lǐng)取工作門鑰匙，填寫鑰匙使用登記簿，計劃結(jié)束后歸還并登記；現(xiàn)在可對有源鑰匙和無源鎖統(tǒng)一授權(quán)，統(tǒng)一記錄，一把鑰匙可開多把鎖，三方確認時根據(jù)工作門及調(diào)度命令時間生成開鎖任務(wù)，鑰匙獲取開鎖任務(wù)，在調(diào)度時間內(nèi)開啟工作門上的鎖具。防止有了鑰匙即可開鎖，節(jié)省申請鑰匙流程，任何開鎖情況都將被記錄，方便計劃的監(jiān)控及事后追責(zé)。

工作門電子鎖智能管理流程，如圖2所示。

圖2 工作門電子鎖智能管理流程

1.3.3 開鎖及日志

現(xiàn)場作業(yè)負責(zé)人使用手持終端APP收到開啟工作門指令后，與有源鑰匙藍牙自動智能匹配，在有開鎖任務(wù)的情況下，開啟工作門進入。同時，現(xiàn)場開鎖日志信息自動上傳至系統(tǒng)平臺，形成開鎖日志，解決工作門管理的結(jié)合部問題和視覺盲區(qū)。

1.4 高鐵工機具有源智能點檢監(jiān)控

高鐵工機具有源智能點檢監(jiān)控，是將RFID有源點檢技術(shù)、電腦管理平臺、手機APP等集成，通過手持終端實現(xiàn)上下道工機具智能點檢，有效避免工機具遺漏。

1.4.1 工機具監(jiān)控

高鐵現(xiàn)場不同作業(yè)需要攜帶不同的工機具，因工機具種類繁多，部分攜帶不便，為了防止忘記攜帶和中途遺漏，則安裝電子標(biāo)簽，實行1次作業(yè)4次點檢掃描確認，并在作業(yè)過程中實時智能點檢，防止遺漏，掃描結(jié)果將上傳管理平臺，達到實時監(jiān)控的目的。

1.4.2 智能點檢

高鐵作業(yè)通常在夜間進行，工機具上安裝有夜光標(biāo)識的RFID有源電子標(biāo)簽，在系統(tǒng)服務(wù)器中設(shè)置唯一編碼，發(fā)現(xiàn)有遺留機具時可通過手持端自動蜂鳴報警，此時，可設(shè)置遠、中、近報警距離，以便快速查找到夜光標(biāo)識的遺留機具。高鐵工機有源智能點檢監(jiān)控流程，如圖3所示。

圖3 高鐵工機具有源智能點檢監(jiān)控流程

1.5 高鐵作業(yè)過程視頻智能打點監(jiān)控

高鐵作業(yè)過程視頻智能打點監(jiān)控，是利用手持終端APP對作業(yè)過程關(guān)鍵項點進行打點記錄，強化了對關(guān)鍵工序、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵崗位和一次標(biāo)準(zhǔn)化流程的管控和分析。

針對不同的高鐵作業(yè)項目，分項明確作業(yè)過程關(guān)鍵控制項點，納入到系統(tǒng)平臺，現(xiàn)場作業(yè)全過程使用系統(tǒng)手持終端攝像并記錄時間點，夜間可開啟紅外攝像。作業(yè)后，視頻由手持終端通過內(nèi)網(wǎng)W iFi上傳至系統(tǒng)平臺。作業(yè)過程中，60%的問題都是通過視頻回放分析發(fā)現(xiàn)的，通過打點信息，實現(xiàn)快速跳轉(zhuǎn)回看關(guān)鍵項點，對發(fā)現(xiàn)的問題添加標(biāo)識，進行問題登記。視頻及分析記錄可長期保存，便于問題追溯，監(jiān)控和管理終端分析人員的行為。

通過視頻監(jiān)控，督促現(xiàn)場認真落實安全卡控措施，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化施工作業(yè)流程，提高作業(yè)質(zhì)量，確保施工安全。對現(xiàn)場檢查、作業(yè)全過程進行智能監(jiān)控，重點監(jiān)控人員進入護網(wǎng)、作業(yè)前上道、作業(yè)中避車、作業(yè)后下道等確保人身安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有效地杜絕違法上道、簡化防護體系、設(shè)備檢查制度不落實等問題的發(fā)生。

2 系統(tǒng)特點

2.1 智能化

在建設(shè)智能化高鐵現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)控的過程中，通過移動端實現(xiàn)監(jiān)控管理的智能終端接入，可及時了解生產(chǎn)計劃的相關(guān)信息以及作業(yè)狀態(tài)信息，挖掘員工的潛在動力。本模塊采用多功能智能手機、有源鑰匙無源鎖、RFID有源智能標(biāo)簽等智能設(shè)備，方便了現(xiàn)場作業(yè)人員和防護員交流及盯控人員對現(xiàn)場的監(jiān)控，實現(xiàn)了作業(yè)監(jiān)控的智能化管理。

2.2 集成化

從當(dāng)前監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備設(shè)施種類較多、部分管理標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的現(xiàn)狀著手，對既有設(shè)備設(shè)施資源，通過完善配套管理制度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中和信息共享；對可支配研發(fā)的設(shè)備資源進行集成，統(tǒng)一選型并明確管理標(biāo)準(zhǔn)。本模塊中，手持終端將GSM-R手機、工作門電子鎖管理、工機具點檢、視頻拍攝、語音對講、GPS軌跡定位等軟硬件技術(shù)智能集成，有效強化了現(xiàn)場作業(yè)過程監(jiān)控，減輕了作業(yè)人員攜帶及操作的負擔(dān)，實現(xiàn)了監(jiān)控的集成化管理。

2.3 可視化

高鐵現(xiàn)場作業(yè)過程復(fù)雜，為了保證安全，現(xiàn)有系統(tǒng)可通過手持端采集數(shù)據(jù)，將整個作業(yè)信息保存系統(tǒng)平臺，達到作業(yè)透明化、實時監(jiān)控、可追溯[9]。電腦管理平臺會顯示所有的作業(yè)計劃，并智能展示需要監(jiān)控的信息。作業(yè)過程中錄制的視頻，通過內(nèi)網(wǎng)W ifi自動上傳至系統(tǒng)平臺，減少了對硬盤的依賴，還可長時間保存視頻，方便分析人員抽查和分析問題，實現(xiàn)了作業(yè)過程的可視化管理。

2.4 數(shù)字化

高鐵現(xiàn)場作業(yè)信息的保存，為數(shù)據(jù)的數(shù)字化提供了基礎(chǔ)。通過規(guī)范監(jiān)控終端分析人員的行為和對采集到的數(shù)據(jù)的分析及運用，實行監(jiān)控數(shù)據(jù)日分析、周通報、月考核的管理機制，逐步提高信息化程度、數(shù)據(jù)綜合分析利用率、調(diào)整資源整合、激發(fā)管理創(chuàng)新。

3 現(xiàn)場高鐵工務(wù)作業(yè)安全監(jiān)控管理成效

通過一年多的實踐，智能化的安全監(jiān)控模塊在廣鐵集團長沙高鐵工務(wù)段上線試用,并根據(jù)試用的情況不斷完善應(yīng)用功能[10]，以更好地適應(yīng)高鐵站段的工務(wù)現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)控管理對安全的要求。高鐵工務(wù)作業(yè)全過程可視化智能監(jiān)控手段的應(yīng)用，實現(xiàn)了計算機半自動化的智能監(jiān)控，作業(yè)方案審批變得規(guī)范化、信息化，作業(yè)前的布置會逐步規(guī)范化，關(guān)鍵崗位到崗監(jiān)控可視化，工機具上下道監(jiān)控可預(yù)警，工作門進出嚴格管控、監(jiān)控及規(guī)范進出，對大部分關(guān)鍵作業(yè)實現(xiàn)了實時監(jiān)控，對全部作業(yè)實現(xiàn)了回放分析，提高了高鐵現(xiàn)場作業(yè)的檢查密度、強度和力度，有效規(guī)范了現(xiàn)場作業(yè)行為標(biāo)準(zhǔn)，對遏制違章違紀行為發(fā)揮了重要作用。

4 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)智能時代的到來，8M系統(tǒng)應(yīng)運而生。監(jiān)控管理是今后鐵路工務(wù)信息化建設(shè)的重點內(nèi)容之一，需不斷完善系統(tǒng)應(yīng)用功能，推進系統(tǒng)應(yīng)用工作，使信息化更好地為工務(wù)安全生產(chǎn)實踐服務(wù)。與此同時，在人員素質(zhì)結(jié)構(gòu)、信息技術(shù)發(fā)展、投入能力等多方面，任何管理缺陷都可能影響系統(tǒng)建設(shè)和管理實效，鐵路工務(wù)部門需要不斷利用新技術(shù)、新手段，提升其監(jiān)控管理水平。還將進一步深化系統(tǒng)軟件平臺研發(fā)，逐步更新移動手持終端設(shè)備的智能集成，實現(xiàn)工務(wù)的智能運維。