智能運維在高鐵工務作業安全監控管理的應用

王東妍，沈 鹍，王 瑞

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所， 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，工務部門需要以科學的檢測、監測設備和現代化的管理手段去適應鐵路運輸的發展需求[1]。

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

1 高鐵工務作業安全監控智能化設計

1.1 高鐵工務作業全過程安全監控模塊智能概念

為了實現對高鐵工務作業情況的全過程監控，通過充分的需求調研，不斷完善設計方案，對作業過程的作業前準備、方案審批、人員到崗、工機具上下道、關鍵工序控制和進出工作門在施工維修等作業全過程進行有效的監控管理，是提高現場作業安全控制力的有效手段。基于現場需求，研發施工作業監控管理模塊，通過射頻識別（RFID）、衛星定位、電子傳感及紅外攝像等技術[6]，實現對作業工機具的智能自動化識別管理、作業人員的智能定位、電子圍欄、工作門電子鎖開關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、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，回放分析發現的問題可登記并處理，實現問題處理關鍵環節的閉環監管[7]，保留所有過程。

1.2 高鐵工務作業方案智能審批管理

高鐵工務作業方案智能審批，針對不同維修作業項目和不同審批等級，由用戶自適應項目審批，與上道作業計劃關聯卡控，提升作業計劃、作業方案的管理實效性相關。

根據鐵路總公司的相關文件規定，將需不同級別審批的高鐵維修作業項目梳理出來，實現作業方案從車間、站段、鐵路局集團公司逐級在線審批，同時，實現作業方案審批與上道作業計劃上報的關聯卡控，無審批同意的方案，上道作業計劃無法完成提報，因此無法上道作業，以此來保證作業安全。

1.3 高鐵工作門電子鎖智能監控

高鐵工作門電子鎖智能管理監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，在工作門鑰匙管理上做到“實時申請、實時審核、實時授權”，確保了作業負責人、駐站聯絡員、調度值班室作業監控臺的“三方確認”制度得到有效落實，有效預防了作業人員提前上道的風險。

1.3.1 三方確認制度

高鐵“三方確認”制度[8]，作業調度命令下達后，駐站聯絡員利用手持終端APP輸入調度相關信息及圖片信息，通過電話通知作業負責人，在手持終端APP輸入調度相關信息，系統平臺智能識別第一、第二方的輸入信息，若兩方信息一致后，調度可查看圖片信息與填寫的調度信息是否一致，完成第三方“調度確認”，若不一致可通知駐站或負責人重新填寫，確保現場人員在規定時間開啟工作門，進入現場作業。“三方確認”制度，如圖1所示。

圖1 “三方確認”制度

1.3.2 工作門電子鎖

高鐵原有作業進出工作門規章為作業前領取工作門鑰匙，填寫鑰匙使用登記簿，計劃結束后歸還并登記；現在可對有源鑰匙和無源鎖統一授權，統一記錄，一把鑰匙可開多把鎖，三方確認時根據工作門及調度命令時間生成開鎖任務，鑰匙獲取開鎖任務，在調度時間內開啟工作門上的鎖具。防止有了鑰匙即可開鎖，節省申請鑰匙流程，任何開鎖情況都將被記錄，方便計劃的監控及事后追責。

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

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

1.4 高鐵工機具有源智能點檢監控

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

1.4.1 工機具監控

高鐵現場不同作業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，則安裝電子標簽，實行1次作業4次點檢掃描確認，并在作業過程中實時智能點檢，防止遺漏，掃描結果將上傳管理平臺，達到實時監控的目的。

1.4.2 智能點檢

高鐵作業通常在夜間進行，工機具上安裝有夜光標識的RFID有源電子標簽，在系統服務器中設置唯一編碼，發現有遺留機具時可通過手持端自動蜂鳴報警，此時，可設置遠、中、近報警距離，以便快速查找到夜光標識的遺留機具。高鐵工機有源智能點檢監控流程，如圖3所示。

圖3 高鐵工機具有源智能點檢監控流程

1.5 高鐵作業過程視頻智能打點監控

高鐵作業過程視頻智能打點監控，是利用手持終端APP對作業過程關鍵項點進行打點記錄，強化了對關鍵工序、關鍵環節、關鍵崗位和一次標準化流程的管控和分析。

針對不同的高鐵作業項目，分項明確作業過程關鍵控制項點，納入到系統平臺，現場作業全過程使用系統手持終端攝像并記錄時間點，夜間可開啟紅外攝像。作業后，視頻由手持終端通過內網W iFi上傳至系統平臺。作業過程中，60%的問題都是通過視頻回放分析發現的，通過打點信息，實現快速跳轉回看關鍵項點，對發現的問題添加標識，進行問題登記。視頻及分析記錄可長期保存，便于問題追溯，監控和管理終端分析人員的行為。

通過視頻監控，督促現場認真落實安全卡控措施，執行標準化施工作業流程，提高作業質量，確保施工安全。對現場檢查、作業全過程進行智能監控，重點監控人員進入護網、作業前上道、作業中避車、作業后下道等確保人身安全的關鍵環節，有效地杜絕違法上道、簡化防護體系、設備檢查制度不落實等問題的發生。

2 系統特點

2.1 智能化

在建設智能化高鐵現場作業監控的過程中，通過移動端實現監控管理的智能終端接入，可及時了解生產計劃的相關信息以及作業狀態信息，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有源智能標簽等智能設備，方便了現場作業人員和防護員交流及盯控人員對現場的監控，實現了作業監控的智能化管理。

2.2 集成化

從當前監控監測設備設施種類較多、部分管理標準或技術標準不統一的現狀著手，對既有設備設施資源，通過完善配套管理制度，實現數據集中和信息共享；對可支配研發的設備資源進行集成，統一選型并明確管理標準。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智能集成，有效強化了現場作業過程監控，減輕了作業人員攜帶及操作的負擔，實現了監控的集成化管理。

2.3 可視化

高鐵現場作業過程復雜，為了保證安全，現有系統可通過手持端采集數據，將整個作業信息保存系統平臺，達到作業透明化、實時監控、可追溯[9]。電腦管理平臺會顯示所有的作業計劃，并智能展示需要監控的信息。作業過程中錄制的視頻，通過內網W ifi自動上傳至系統平臺，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，實現了作業過程的可視化管理。

2.4 數字化

高鐵現場作業信息的保存，為數據的數字化提供了基礎。通過規范監控終端分析人員的行為和對采集到的數據的分析及運用，實行監控數據日分析、周通報、月考核的管理機制，逐步提高信息化程度、數據綜合分析利用率、調整資源整合、激發管理創新。

3 現場高鐵工務作業安全監控管理成效

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

4 結束語

大數據智能時代的到來，8M系統應運而生。監控管理是今后鐵路工務信息化建設的重點內容之一，需不斷完善系統應用功能，推進系統應用工作，使信息化更好地為工務安全生產實踐服務。與此同時，在人員素質結構、信息技術發展、投入能力等多方面，任何管理缺陷都可能影響系統建設和管理實效，鐵路工務部門需要不斷利用新技術、新手段，提升其監控管理水平。還將進一步深化系統軟件平臺研發，逐步更新移動手持終端設備的智能集成，實現工務的智能運維。