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摘要：借鉴凭是物联借和网、GIS技术和"智慧地球"思想，并将其应用于铁路信息化建设工程的监理业务管理与信息系统的应用研究：论文首先深入分析了国内外的铁路信息化建设工程的监理业务管理与信息化的研究现状和监理管理存在的问题；其次，分析了铁路建设工程监理业务管理的建设工程业务信息化需求和监理管理数据采集需求,并深入研究了现场监理业务管理建设工程相关业务数据的合理分类、采集的方法和编码方法;第三,采用GIS技术建立了监理位置数据与铁路建设工程项目进度的控制、质量的控制、安全控制以及对监理的考核和评价等信息化业务之间的有效关联管理关系,结合国内外铁路信息化建设的标准化和管理的要求,形成了基于位置信息的监理跟踪、考核和评价模型,为监理评价工作提供了决策数据支持。
关键词：建造工程；监理管理；信息体系；物联网
一、基于物联网的铁路建设监理管理信息设计
系统实现以下目标：
(1)基于大数据和物联网的技术,建立和研发起一个完全覆盖铁路建设实施过程各个阶段的高速铁路监理项目管理和信息服务系统,为铁路建设的指挥部和高速铁路监理项目等单位及时提供管理信息服务。
(2)现场安全监理人员系统总网络服务器人员实时的管理采集现场安全监理工作人员所在位置地理信息,传送数据到现场安全管理人员系统总网络服务器,确保各级现场安全管理人员总系统服务器人员能够实时对现场安全生产监理系统工作人员的按时到位管理工作进行情况实时进行有效的实时监控。
(3)通过对现场实现实施监理服务人员整体工作到位轨迹的数据回放和现场实施监理服务人员工作到位管理情况的统计数据采集进行分析统计和数据分析,对现场实施监理工作人员整体工作到的单位和现场实施监理工作人员整体工作到位情况分别进行了监督考核。
(4)项目系统管理终端能够实时地传送用户有关项目进度、质量、安全的有关施工情况信息和有关突发安全事故情况信息,建立了数据的相互关联,进行了数据的真实性分析,实现对项目的管理在项目系统中一直处于完全可控的状态,如图1所示。
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图1 铁路建设监理管理信息系统总体框架
1.1智能终端子体系
(1)智能终端子系统
智能终端设备主要包括:两种智能的手持式射频终端和集成的rfid射频通讯设备。其中智能的手持式射频终端主要集成tgsp射频接收机、gsm射频通讯控制模块、gprs通讯显示模块、控制和射频显示模块四个单元;rfid射频通讯终端主要集成指射频电子标签和射频识读器两个部分。
(2)中心服务子系统
中心管理服务器的子系统由应用服务器、数据库库和管理系统服务器、gis管理服务器、智能终端管理服务器、备份系统数据库和管理系统服务器等六个部分共同组成。
1)应用服务器,监控和处理由数据库智能终端服务器转来的数据收发和存储信息,协调数据库应用服务器和gis服务器的数据处理工作。
2)建立数据库管理服务器,提供数据库管理服务,负责对gps轨迹图像信息、视频图像信息和gpsrfid信息等相关数据的记录、检索。
3)gis应用服务器,负责对有关铁路交通地理相关信息的实时查询管理存储及铁路地理相关信息查询检索等各种相关服务功能,为应用服务器和其他相关铁路应用的地理子系统用户提供各种高质量的有关铁路交通地理相关信息的存储资源。
4)通过智能终端连接应用服务器,完成通信协议内容及格式的转换。智能终端负责通过识别应用设备和子系统的信息向用户发送服务请求,通过无线通信应用设备智能终端完成向现场监理工程师等人员发送的指令或者向应用服务器和子系统发出的服务指令和请求;负责接收用户传来的地理位置数据、文字、照片、视频等等数据,转发至应用服务器。
5)数据通信中心数据处理中心应用服务器,接收应用服务器用户需要直接通过用户发送的手机短信、视频以及ttepcd等数据中心信息等方式来直接实现对应用信息的接收转发。
6)备份服务器,实现数据的备份。
(3)应用子系统
应用功能介绍该权限子系统建设用户平台可以根据来自全国各地铁路交通用户的实际需求按各级铁路交通建设设计单位、施工单位、监理服务单位、各级以上铁路交通监理行业组织等分别进行各部分区域的铁路交通管理权限系统方案建设,并根据铁路用户的实际需求自行选择设定与该该子系统建设相关的铁路管理权限。
应用说明该子系统与监控网络管理中心以及服务器端的子系统一起连接构成了完整的分布式监控系统管理中心,完成了如下的功能:
1)现场监理实时位置的监控。
2)信息服务功能。
3)现场监理信息的管理、标注功能。
4)现场安全主管监理人员信息的及时安全管理信息上传,特别重要的一点是现场安全监理人员视频、照片的及时管理上传。
5)运动轨迹的存储、回放显示功能。记录所需要监控移动物体和目标的运动轨迹、速度和移动吋间,需要时,重新存储或回放显示。
6)现场监理工作数据自动统计。
7)现场数据备份与报表打印输出,现场安全监理分析工作中的现场情况分析报表打印输出等。
1.2数据采集终端模块
监理现场管理数据采集现场管理智能终端监理是一种辅助工程建设单位和工程监理服务单位进行实时地了解工程监理现场信息和进行现场信息化管理的数据采集与其通信的设备。各单位和工程监理服务单位可通过借助该现场管理智能终端,实现与铁路等工程建设项目息息相关的监理信息管理的功能,提高工程监理的实际工作效率和管理效用。
1.3手持智能终端
采用从事建设工程监理工作单位施工专用的自动手持工程监理监控智能终端,可以实时自动监控从事建设工程监理的是否到位以及工作进展情况,帮助从事建设工程监理工作单位及时采集现场的质量数据以及及时加强从事建设工程监理工作单位与其他从事建设工程监理工作单位的业务信息沟通等。这种专用智能手持监理系统专用智能手持监控终端的主要应用功能及其结构框图如下所述。
(1)监理工作轨迹实时采集功能
1)轨迹跟踪能够实时接收gps的位置信息,保存至短信终端上,并能通过软件将gprs轨迹跟踪上传至短信服务器端。该采集轨迹的信息主要包括经、纬度轨迹信息、高程轨迹信息、速度轨迹信息、采集的时间。每次采集的轨迹信息起始点和结束时间,以及每次采集结束时间的间隔可由短信服务器端通过手机短信或软件的gprs轨迹跟踪功能进行修改。
2)在数据达到要求时用户的采集工作时间的开始时刻,智能终端自动启动主机进行定位采集、数据处理以及上传的各项工作,用户完全不可人工进行任何干预。
3)信息采集智能终端在卫星基站采集gps卫星位置的信息时,如果不能采集无法获得gps卫星位置信号。智能终端采用gsm卫星基站定位的信息采集方式获得卫星位置的信息,信息采集范围包括经、纬度位置信息,采集的时间。
1.4监理跟踪管理模块
监理到岗跟踪系统的管理模块主要是实现对相关监理工作人员的实时跟踪和监控以及对监控处理结果的实时查询。监理管理系统根据手机和智能终端实时传回的信息和数据,通过地理位置信息系统实时显示相关监理工作人员的在岗和工作人员脱岗处理位置信息,这样可以便于管理工作人员及时了解相关监理工作人员的到岗处理情况和其工作处理位置。同时系统根据存储的历史监理处理位置和数据,回放相关监理工作人员的走行和工作轨迹,为日后进行监理工作人员脱岗和处理工作提供了决策数据支持。监理到岗跟踪管理模块的主要功能如表1所示。
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(1)监理人员脱岗信息
系统通过智能终端直接获取了该监理工作人员当前脱岗时所在的监理位置,与该监理工作人员的当前工作监理区域位置进行了比较,如果脱岗的监理人员的位置不在当前工作监理区域内,则当前该脱岗的监理人员即是自动脱岗。同时系统把当前脱岗的每位监理工作人员都标注在了地图上,并用明显的标志进行提示,能够很好地使得用户随时地了解当前脱岗的是否是该监理人员。
(2)监理人员在岗信息
系统通过先进的地理位置信息系统可以同时的显示在岗和脱岗的监理工作人员,并以不同的地理位置图标显示区别在岗和脱岗的监理工作人员,使得用户清晰的可以看到监理工作人员的在岗和监理人员脱岗的情况。
(3)全线实时监控信息
系统按照监理单位要求实时的自动统计各监理单位的工作人员和监理工作情况:包括各监理单位工作人员的总数、监理在岗工作人数、脱岗人数、请假人数等。
(4)监理人员轨迹查看
查看更多监理机构工作人员当天或近期内在监理工作历史上某天的监管工作和监理行动及其进展以及轨迹,并将其详细标注在监理地图上。目的之一是更加形象的生动记录和真实再现每位工作人员的具体监理工作。
(5)监理人员脫岗处理
系统根据软件中预设的监理脱岗人员划分和标准,实时的准确显示轻微监理脱岗和严重监理脱岗的建设单位监理人员。建设监理单位可以通过系统查看建设单位脱岗人员情况,对各个监理建设单位脱岗人员下达了处罚的指令。各地的监理建设单位可以依据相关处罚的指令对本监理建设单位的脱岗监理人员建设单位进行了惩罚和警示宣传教育。
二、监理管理业务模块
随着我国铁路现代化建设工程的进一步实施和工程监理业务模块管理标准化活动的进一步开展,工程监理业务模块依据国家标准化的相关要求对铁路工程的建设进度、质量、安全等监理业务工作进行有效的管理和质量监督,在实施和管理的过程中已经产生了各种有关工程监理实施和管理的监理过程日志、监理过程旁站巡视检查记录、监理过程巡视检查记录、质量检查记录、安全、质量复查记录等原始监理文档和各种监理过程质量复查检查记录以及图片、视频等监理资料的相关信息,监理的管理资料和业务模块的主要任务和功能之一就是通过验证以上监理资料的相关信息与工程监理的位置信息是否一致,以有效地保证铁路建设工程的按时、保质、保量的顺利完工。
2.1进度控制
建设监理单位编写的文件指导性施工组织的设计与进度在施工单位建设部门编写的实施性施工的组织内容设计和进度工程施工的计划等指导性文件中,明确了各个施工点的具体开工日期、竣工验收h期以及从开工准备到竣工验收的各个阶段每道工序的具体时间信息安排,因此工程监理的人员在进行工作的过程中也一定要严格遵守指导性文件的要求,按时做好指导性工程监理的工作。监理人员的工作位置进度信息是通过与监理部门指导性的施工时间进度组织的设计、实施性的施工时间进度组织的设计以及指导性进度施工计划等文件中的工程施工时间进度信息和工程信息进行了真实性比较,分析了监理部门工作人员的实施性和工作位置进度内容信息是否完全符合指导性工程进度的真实性要求,防止了监理部门工作人员对指导性工程进度信息控制的超前或滞后。
2.2质量控制
在铁路工程建设中,监理人员的自身素质、业务能力以及工作积极性将直接地影响到对铁路建设工程项目质量控制目标的达成和实现。在铁路监理工作人员对铁路隐蔽工程、单位工程、分部工程、分项工程和检验批进行检查和验收过程中,会产生各种检查和验收记录;在监理工作人员对铁路关键隐蔽工程或重要工序和检验批进行旁站的检查过程中,会自动产生各种旁站的记录;在铁路监理工作人员对例行的质量巡查时,会产生巡查记录。质量检查记录、巡查记录以及旁站记录中的质量控制信息分别通过与铁路监理工作人员的质量以及位置控制信息比较进行了核对和综合分析,一方面可以实现对铁路建设监理人员的工作状态真实性的验证,另一方面实现铁路建设工程质量控制信息的"可追溯"。比如,监理巡查记录表中的质量巡查时间日期、工程以及巡查地点、监理人员和工程中发现的问题等质量控制信息与铁路建设监理工作人员的质量以及位置控制信息比较进行核对,既能统计监理人员在某一时间段内的巡查频率,为监理人员考核提供了决策数据支持;又监理人员能及时、准确的对铁路工程质量控制问题的及时发现、整改以及事后复查处理情况及时进行了全程的跟踪,使得铁路建设工程质量始终出于可控的状态。
2.3安全控制
监理单位按照了监理工程师管理操作规范和对标准化安全控制监理站的规定和要求,首先组织人员对监理单位和工程师进行安全定期检查、专项安全检查、日常检查、安全巡视、安全知识教育技能培训和安全技能考试，其次做好了安全事故发生和隐患的整改、安全事故的处理和紧急的救援管理工作,定期进行保质保量的编写和完成安全监理工作日志等。标准化安全控制监理站主要实现对各种安全检查的记录、安全监理巡视检查记录以及工程师教育培训记录等相关信息的数据真实性可以进行校验。通过对数据的真实性校验和分析,验证了安全监理工作人员的安全工作业务状态信息是否属实,统计了安全监理工作人员的安全教育培训、考试的次数以及安全监理人员和工程师的安全监理巡视检查频率。一方面,强化了安全监理工作人员的责任和安全意识,降低了安全监理中的问题在工作中发生的可能性和概率;另一方面,做到了监理工作人员的安全监理巡视和检查等安全监理业务在国家标准化的安全管理要求之内,使得安全监理中的问题能够得到及时发现和有效的处理。
三、数据库设计
数据库信息系统设计主要是指对于一个系统给定的应用环境,构造最优的应用数据库及其应用模式,建立适合数据库及其应用的信息系统,使之能够有效地管理和存储所需要的数据,满足各种用户的信息系统应用模式需求。所以数据库信息系统设计的好坏和优劣将直接地影响到数据库信息系统的服务质量和其运行的效果，例如，一个研究型学院的学生的姓名和学号一般都应该存储在同一个表中,而不是应该同时存在多个表中,因为这些姓名和学号一般都是教师和学生的一个基本属性。如果数据库存在过多的数据或者冗余姓名和数据,这就可能意味着数据库需要占用了更多的数据物理存储空间,同时也可能会对于数据的维护和数据一致性的检查工作带来了更多的问题,当某个表中学生的姓名和学号发生变化时,冗余的数据可能会直接导致对多个表结构进行的修改,如果表中有一个冗余的表不幸被忽略了,那么就很有可能直接导致了数据的不一致性,因此,在对于数据库以及表结构的维护和设计中这个过程将尽量减少了数据冗余。
四、保证质量验收与实体同步
实现人员定位；为促进监理人员有效履职，监理单位组织开发了人员定位统计功能，同时要求监理人员汇报检查情况，比如：第一，某时某分到达施工现场，附一张全景照片；第二，某时某分开展巡检或关键工序监督检查内容，附相应检查照片；第三，某时某分离开施工现场，可不附检查照片；第四，某时某分完成当日巡检工作，开始返回监理部（组）。该功能有效地促进了监理管理与现场管理联动，提高了信息共享程度和问题解决能力。监理人员结合工程质量验收相关规定及长输管道施工工序开发了质量报验管理模块，该模块可以实现以下功能：详细统计每个工序的质量验收情况，并对验收情况进行分析；根据焊口号对应查验该道焊口完成时间、管材情况、外观质量情况、无损检测申请、指令、报告以及焊接影像资料；对防腐施工过程关键参数以及防腐施工完成后的质量验收情况进行记录；对返修、割口、剥离试验等关键掌控点设置专栏管理，并将影像资料及现场验收情况上传。
结束语
实现监理管理相关数据的录入和 审批等业务流程在网上进行，一方面，便于数据标准的统一，减少数据的反复更 改，提高数拯的准确性和时效性；另一方面，降低了对监理人员统计能力的要求， 增强了施工现场与办公地点的交互，提高了工作效率。物联网技术是一个正在发展的技术，虽然基于物联网的应用已有一些实 例，但是，目前在铁路建设工程监理管理中的应用还不广泛，现有基于物联网的 监理管理信息系统只是局部实现了人与人以及人与物的关联，但是物与物之间的 智能化程度太低。建立铁路建设中各种设备之间的关联关系，更好的辅助监理决 策将是今后研究的方向。
参考文献
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