鐵路四電工程信息化協(xié)同系統(tǒng)

陳鵬騰

摘要：高質量發(fā)展和工業(yè)互聯(lián)網背景下強調推動鐵路工程數字化轉型。針對鐵路四電工程生生命周期各參與方獨立運行，缺乏有效協(xié)調機制等問題提出面向各參建方協(xié)同需求的以BIM+GIS為平臺，以功能應用為核心的“平臺+應用”理念，在提出平臺總體架構的基礎上設計鐵路四電工程信息化協(xié)同系統(tǒng)功能，以期提高基于BIM的鐵路四電工程項目信息化協(xié)同水平。

Abstract： Under the background of high-quality development and industrial Internet， it is emphasized to promote the digital transformation of railway engineering. In view of the independent operation of all participants in the whole life cycle of the railway four-electric engineering and the lack of effective coordination mechanism， the concept of "platform+application" with BIM+GIS as the platform and business application as the core is proposed. And the functions of the railway four-electric engineering informatization coordination system based on the overall framework of the platform are designed， so as to improve the BIM based railway four-electric project engineering informatization collaboration level.

關鍵詞：鐵路四電工程;信息化;協(xié)同

Key words： railway four-electric engineering;informatization;coordination

中圖分類號：TP311.13? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）23-0194-02

0? 引言

在高質量發(fā)展和質量強國背景下，2020年全國工業(yè)和信息化會議提出聚焦重點領域加快制造業(yè)高質量發(fā)展，建立互聯(lián)網數據資源合作共享機制，實現(xiàn)數據采集、匯聚和應用，推動制造業(yè)數字化網絡化智能化轉型?！吨虚L期鐵路網規(guī)劃》指出，2020年我國鐵路網規(guī)模將達到15萬公里。到2025年，鐵路網規(guī)模達到17.5萬公里左右，網絡覆蓋進一步擴大。展望到2030年，基本實現(xiàn)內外互聯(lián)互通[1]。作為電氣化鐵路運行組織的重要組成部分，四電涵蓋通信、信號、電力、接觸網專業(yè)，是鐵路建設中一項高復雜性和集成度的系統(tǒng)工程，具有建設周期長、涉及面廣、參建單位多、管理跨度大和專業(yè)交接面多等特點[2]，傳統(tǒng)管理模式下存在生生命周期各參與方獨立運行，缺乏有效協(xié)調機制等問題[3]。隨著BIM技術的發(fā)展，以BIM+GIS為平臺，以業(yè)務應用為核心的“平臺+應用”逐漸應用到鐵路四電工程信息化協(xié)同中[4]。

1? 平臺架構

涵蓋鐵路四電工程的建設前期、工程實施和投產運營三個階段[5]，為工程業(yè)主、施工、設計和監(jiān)理等各參建方提供服務，對相關業(yè)務過程、數據和成果進行全方位的管理，包含感知層、傳輸層、數據層和業(yè)務層。

1.1 感知層

平臺的感知層通過物聯(lián)網、傳感器等設備動態(tài)實時智能化地識別、監(jiān)控鐵路工程建設指揮、施工、監(jiān)理、資源管理中心等現(xiàn)場信息，包括傳感器、條形碼、RFID射頻設備和GPS等。

1.2 傳輸層

平臺的傳輸層采用無線傳輸（WIFI）技術、移動互聯(lián)技術、衛(wèi)星通訊技術和通用分級無線服務（GPRS）技術等數據傳輸技術為各級管理者通過固定終端、移動終端等隨時隨地獲取數據、聲音、視頻和報警消息。

1.3 數據層

囊括數據存儲、管理、加工和應用。現(xiàn)場采集的相關數據通過傳輸層各種通道傳送到云存儲中心，利用計算機軟硬件技術，實現(xiàn)對勘測設計階段、建設施工階段、運營維護階段等全生命周期的BIM數據的建構、組織、定位、分類、編碼、檢索、更新和維護等，采用大數據技術對數據進行深入的挖掘、加工和處理，實現(xiàn)對存儲數據的按需排序、篩選、組織、有條件透視等相關操作。

1.4 應用層

業(yè)務應用層封閉平臺的各個業(yè)務功能模塊，根據業(yè)務的種類，數據處理層封裝的業(yè)務組件有Web服務、GIS服務、數據訪問、數據處理、綜合分析和報表統(tǒng)計等，實現(xiàn)時空一體化大數據的統(tǒng)計、訪問、處理、分析等。

2? 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要包括基于BIM的數據管理、調度指揮、N維風險控制、過程管理、應急管理、協(xié)同工作這六大功能模擬。

2.1 基于BIM的數據管理

依托BIM技術，在鐵路四電工程全生命周期的勘測設計、建設施工和管理維護三個階段實現(xiàn)對數據、過程和資源的管理，是實現(xiàn)項目全過程各參與方之間的信息交流和共享的重要手段[6]。

2.1.1 數據采集

平臺綜合采用設計數據導入、視頻監(jiān)控、手工錄入、柵格化表單信息導入、掃描錄入等5種數據采集方式，收集現(xiàn)場相關數據，實現(xiàn)數據在信息模型上的集成。

2.1.2 數據加工

平臺中存儲的數據主要包括空間地理信息、標準規(guī)范信息、建設施工主題信息、視頻信息、施工安全風險信息等。針對用戶的需求，對有關數據進行加工或分析處理，并將得到的數據加工產品或分析處理結果以合適的方式提供給用戶的服務，以風險預測預警、質量溯源、信用管理和知識管理為主。

2.1.3 數據應用

通過數據分析功能來實現(xiàn)數據最大化地發(fā)揮其作用。平臺中將要實現(xiàn)的分析功能包括風險預測預警、統(tǒng)計數據分析、決策支持、信用管理和知識管理等。

①風險預測預警。根據現(xiàn)場采集的數據，開展專業(yè)的模型應用分析，對可能存在或發(fā)生的風險進行預測預警。

②統(tǒng)計數據分析。以調度日報、周報、月報等數據為基礎，統(tǒng)計分析進度與成本、質量等的匹配程度，為工程按合同進度的開展提供依據。

③決策支持。以施工過程中的進度信息、人材料信息為基礎，為運營維護計劃的實施提供輔助決策支持。

④信用管理。建立完整的項目審批、項目管理信息以及從業(yè)單位和從業(yè)人員信息，逐步完善良好行為、不良記錄、信用評價。

1）合同管理：對合同制度、數據庫、管理流程進行統(tǒng)一，實現(xiàn)建設過程中所有合同的立項、審批、支付等全過程信息管理。

2）變更管理：實現(xiàn)工程項目變更管理，建立全工程變更檔案庫，對工程結構變更前、變更后的資料進行管理。

3）質量管理：建立質量管理WBS樹，實現(xiàn)對分部工程、分項工程檢驗批等多級分解結構質量檢驗記錄、工程檢測記錄、質量缺陷及事故的登記及處理、質量驗收與評定等。

⑤知識管理?；阼F路四電工程信息模型分類與編碼體系，運用大數據分析，以高頻和高危兩個標準，建立鐵路四電工程知識管理庫，強化質量安全的事前控制。

2.2 調度指揮

調度指揮功能包含工程進度管理、施工調度管理、GIS電子地圖和視頻會議等。

①建立鐵路四電工程網絡計劃數據庫，實現(xiàn)工程建設網絡計劃的編制和瀏覽、形象化顯示關鍵路徑。

②對施工進度日報、周報以及施工調度報表的瀏覽分析，對工程整體進度統(tǒng)一協(xié)調管理。

③通過GIS地圖實現(xiàn)對鐵路四電工程進度跟蹤、管理功能和形象化進度展示功能。

④通過視頻會議系統(tǒng)，實現(xiàn)建設管理現(xiàn)場、指揮部、項目部的管理人員的會議交流。

2.3 N維風險控制

①通過建立風險管理體系、確定風險管理流程、編制風險管理計劃、風險識別、風險審查、風險評估等。

②對重點工程、重點工區(qū)的施工質量、施工安全進行遠程視頻監(jiān)控，實現(xiàn)現(xiàn)場人、機、管、環(huán)要素行為的直面把握。

③確保既有線交叉施工安全管理，保證施工人員、設備的安全。

2.4 過程管理

主要實現(xiàn)施工組織動態(tài)管理、資源中心管理、流程化管理等專業(yè)應用。

①施工組織動態(tài)管理。將施組設計的各類資源和業(yè)務工作流程管理起來，使項目各目標要素管理實現(xiàn)自動化、規(guī)范化和可追溯化。

②資源中心管理。實現(xiàn)在建設過程中對甲購和自購的物資材料和設備的管理包括材料和設備的需求計劃、驗收和調撥，以及庫存管理。

③流程化管理。實現(xiàn)日常質量檢查、接口檢查、國鐵紅線檢查、靜態(tài)驗收、動態(tài)驗收、聯(lián)調聯(lián)試等網上申報，審核，審批。

2.5 應急管理

應急管理包括綜合預測預警、應急救援指揮、應急資源維護等方面：

①通過接入施工現(xiàn)場圖片和數據，采用預警預測方法，實現(xiàn)施工設備故障的實時監(jiān)測和動態(tài)預警預測功能。

②提供鐵路四電工程應急信息報告、實時圖像傳輸、網上會商、應急資源管理、應急預案管理、應急指揮聯(lián)動、預測預警、總結評估及輔助決策等功能。

③應急資源維護可對實現(xiàn)突發(fā)事件時所需要的應急組織、救援資源、路局資源等進行管理和維護。

2.6 協(xié)同工作

①設計管理：實現(xiàn)設計資料信息化管理，方便各有關人員對設計資料的上傳、審核、傳閱等;

②投資控制管理：提供項目概算預算的編制、資金計劃管理、工程量清單管理、工程量變更管理、計量與支付、工程決算管理、工程成本統(tǒng)計分析、實際投資匯總比較分析等服務;

③運維管理：包括用戶管理、權限管理、服務管理、發(fā)布信息管理、運行參數配置以及系統(tǒng)異常處理等，確保鐵路工程項目管理信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。

3? 結論

工業(yè)互聯(lián)網背景下，隨著BIM技術的發(fā)展，數據資源合作共享被提及。本文提出鐵路四電工程以BIM+GIS為平臺，以功能應用為核心的“平臺+應用”理念，從平臺架構和功能兩方面設計鐵路四電工程信息化協(xié)同系統(tǒng)。平臺架構包括：感知層、傳輸層、數據層和應用層;系統(tǒng)功能包括：基于BIM的數據管理、調度指揮、N維風險管理、應急管理和協(xié)同工作，以期提高基于BIM的鐵路四電工程項目信息化協(xié)同水平。

參考文獻：

[1]劉為群.BIM技術應用于數字鐵路建設的實踐與思考[J].鐵道學報，2019，41（03）：97-101.

[2]徐建軍，盧睿.基于廣義隨機Petri網的鐵路四電工程建設全過程質量控制研究[J].鐵道學報，2019，41（11）：18-25.

[3]王同軍.基于BIM技術的鐵路工程建設管理創(chuàng)新與實踐[J].鐵道學報，2019，41（01）：1-9.

[4]范登科.BIM與GIS融合技術在鐵路信息化建設中的研究[J].鐵道工程學報，2016，33（10）：106-110，128.

[5]楊建偉.BIM技術在鐵路“四電”工程項目管理中的應用[J].鐵道經濟研究，2018（06）：22-26.

[6]王同軍.中國鐵路大數據應用頂層設計研究與實踐[J].中國鐵路，2017（01）：8-16.