基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的鐵路工務(wù)綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

郭 煜，范明明，王東光，劉 鑫

(內(nèi)蒙古中電物流路港有限責(zé)任公司赤峰鐵路分公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

目前，鐵路方面需要準(zhǔn)確把握鐵路安全生產(chǎn)的特點(diǎn)和規(guī)律,堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向，把風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍之內(nèi)，有效防范和遏制鐵路安全事故。所以，要利用先進(jìn)的信息化技術(shù)搭建工務(wù)管理系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)底層計(jì)算技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)智能算法和數(shù)據(jù)分析等模塊，實(shí)現(xiàn)分析和預(yù)測線路問題、病害問題，為科學(xué)合理地制定計(jì)劃提供合理的智能決策依據(jù)。建立健全病害庫，形成病害資料庫，利用歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)有效融合，檢測分析病害情況、病害風(fēng)險(xiǎn)等。

1 鐵路工務(wù)綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體架構(gòu)為4層結(jié)構(gòu)，包括：存儲層，計(jì)算層，服務(wù)層和應(yīng)用層。①存儲層支持多種數(shù)據(jù)源，滿足多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入和系統(tǒng)擴(kuò)展需求。②計(jì)算層利用離線計(jì)算引擎、實(shí)時(shí)計(jì)算引擎、流式計(jì)算引擎，為數(shù)據(jù)快速計(jì)算處理提供保障。③服務(wù)層提供數(shù)據(jù)開發(fā)套件來支持?jǐn)?shù)據(jù)的二次開發(fā)，包含多種主流算法和算法平臺，提供快速數(shù)據(jù)溯源的數(shù)據(jù)地圖，滿足數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)清洗過程中數(shù)據(jù)質(zhì)量的保障，提供系統(tǒng)監(jiān)控告警功能和運(yùn)維管理功能。④應(yīng)用層以“主題化”思想完成數(shù)據(jù)歸類和數(shù)據(jù)分析，提供多應(yīng)用服務(wù)，合理地規(guī)劃數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)，滿足各種數(shù)據(jù)分析需求。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)關(guān)鍵性技術(shù)

系統(tǒng)使用JAVA開發(fā)語言，版本為JDK1.8，其具有跨平臺、擴(kuò)展性強(qiáng)、硬件兼容性高、支持多類數(shù)據(jù)庫、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫使用MySQL 7版本，中間件采用開源中間件tomcat以及apache/nginx負(fù)載均衡反向代理服務(wù)器，WEB服務(wù)器使用Linux(ubuntu/紅帽等)操作系統(tǒng)，可有效地防止病毒入侵，以保證數(shù)據(jù)安全。

鐵路工務(wù)綜合管理系統(tǒng)管理端使用HTML5標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，支持響應(yīng)式布局，AJAX異步請求/響應(yīng)。業(yè)務(wù)層使用J2EE(spring-boot)企業(yè)級框架開發(fā)，同時(shí)接收表現(xiàn)層請求，給予響應(yīng)。業(yè)務(wù)層管理接口、服務(wù)編排、JWT鑒權(quán)、REDIS緩存、事務(wù)及數(shù)據(jù)組裝等持久層主要使用MyBatis以及JPA技術(shù)框架實(shí)現(xiàn)，提供數(shù)據(jù)持久化服務(wù)以及對數(shù)據(jù)庫所有操作。

2 鐵路工務(wù)綜合管理系統(tǒng)主要功能

2.1 檢測管理模塊

該模塊涉及車間、工務(wù)段、公司對動態(tài)檢測計(jì)劃的制定、完成兌現(xiàn)和計(jì)劃統(tǒng)計(jì)；軌檢車、便攜式添乘儀、車載式添乘儀、人工添乘、人工檢查、軌檢小車等檢測數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、查詢。

2.2 病害庫模塊

分為動態(tài)檢查病害庫和靜態(tài)檢查病害庫。①動態(tài)檢查病害庫主要針對動態(tài)檢測數(shù)據(jù)對動態(tài)病害進(jìn)行入庫操作，查詢、編輯、刪除、關(guān)聯(lián)計(jì)劃、病害銷號、整治方案等功能。②靜態(tài)檢查病害庫主要針對靜態(tài)檢查病害，包括病害入庫和查詢操作。查詢結(jié)果以列表和病害覆蓋圖等方式進(jìn)行展現(xiàn)。對于查詢結(jié)果根據(jù)用戶的權(quán)限來判斷，可以進(jìn)行檢查簽收、作業(yè)簽收、出庫、病害銷號、病害處理、關(guān)聯(lián)計(jì)劃、修改整治單位、歷史作業(yè)情況查詢和當(dāng)前作業(yè)追蹤查詢操作。

2.3 狀態(tài)分析模塊

分為單元質(zhì)量分析、單元質(zhì)量評價(jià)以及搗固維修決策3個(gè)子模塊。①單元質(zhì)量分析是將靜態(tài)檢查數(shù)據(jù)和動態(tài)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行扣分情況的匯總和保存計(jì)算后的數(shù)據(jù)，主要內(nèi)容包括單元信息、扣分情況、靜態(tài)詳情和扣分詳情；將靜態(tài)檢查分析功能中保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)圖形表格的展示。②單元質(zhì)量評價(jià)是根據(jù)動軌檢偏差、TQI、線路檢查儀、人工添乘檢查數(shù)據(jù)，再根據(jù)算法，計(jì)算得出設(shè)備單元的扣分情況，從而對已劃分好的單元進(jìn)行評級，并采用色階圖的方式展示。③搗固維修決策是根據(jù)線名、行別、日期范圍、里程范圍進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)的選取，填寫預(yù)測運(yùn)量，即未來一年內(nèi)的計(jì)劃累積通過運(yùn)量進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測未來12個(gè)月的搗固指數(shù)值和整體趨勢分析圖。

2.4 物資管理模塊

包含傷損設(shè)備管理、物資出入庫管理、備軌動態(tài)管理。①傷損設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)傷損設(shè)備的導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢、統(tǒng)計(jì)分析、生成報(bào)表、打印等功能。②物資出入庫管理實(shí)現(xiàn)物資出入庫及結(jié)存動態(tài)管理，并具備導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢、統(tǒng)計(jì)分析、生成報(bào)表、打印，支持手持終端掃碼設(shè)備離線使用和數(shù)據(jù)自動接入系統(tǒng)，支持設(shè)備條碼自動生成和打印等功能。③備軌動態(tài)管理實(shí)現(xiàn)線上備用軌位置動態(tài)跟蹤管理，并具備導(dǎo)入、導(dǎo)出、查詢、統(tǒng)計(jì)分析、生成報(bào)表、打印等功能。

2.5 系統(tǒng)提醒提示功能

工務(wù)綜合管理系統(tǒng)提醒提示功能在操作員PC機(jī)上有實(shí)時(shí)提醒信息彈框消息等，當(dāng)有緊急事項(xiàng)信息時(shí)，本系統(tǒng)可發(fā)出兩種音響有明顯區(qū)別，并提供警報(bào)確認(rèn)。報(bào)警可分為高、中、低不同優(yōu)先級，報(bào)警條件可根據(jù)要求在組態(tài)時(shí)定義，所有報(bào)警可根據(jù)不同的條件分別提取并顯示。顯示器右下角上可實(shí)時(shí)顯示提醒消息框狀態(tài)，根據(jù)不同等級顯示不同顏色。

3 結(jié)論

鐵路工務(wù)綜合管理系統(tǒng)的建設(shè)能夠不斷提高工務(wù)管理技防能力，逐步打破工務(wù)維修質(zhì)量受人為業(yè)務(wù)水平制約的瓶頸，進(jìn)一步整合現(xiàn)階段工務(wù)管理中的科技信息資源，依托工務(wù)綜合管理系統(tǒng)，構(gòu)建生產(chǎn)作業(yè)閉環(huán)、安全管理閉環(huán)及單元信息化管理，對工務(wù)安全生產(chǎn)過程實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、智能化、精細(xì)化控制，實(shí)現(xiàn)工程安全生產(chǎn)信息的全過程管理，為工務(wù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、管理規(guī)范化奠定基礎(chǔ)。