陳鵬騰

摘要：高質(zhì)量發(fā)展和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下強(qiáng)調(diào)推動(dòng)鐵路工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型。針對(duì)鐵路四電工程生生命周期各參與方獨(dú)立運(yùn)行，缺乏有效協(xié)調(diào)機(jī)制等問(wèn)題提出面向各參建方協(xié)同需求的以BIM+GIS為平臺(tái)，以功能應(yīng)用為核心的“平臺(tái)+應(yīng)用”理念，在提出平臺(tái)總體架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(xiàng)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(guān)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(hào)：TP311.13? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）23-0194-02

0? 引言

在高質(zhì)量發(fā)展和質(zhì)量強(qiáng)國(guó)背景下，2020年全國(guó)工業(yè)和信息化會(huì)議提出聚焦重點(diǎn)領(lǐng)域加快制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，建立互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源合作共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、匯聚和應(yīng)用，推動(dòng)制造業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化轉(zhuǎn)型。《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》指出，2020年我國(guó)鐵路網(wǎng)規(guī)模將達(dá)到15萬(wàn)公里。到2025年，鐵路網(wǎng)規(guī)模達(dá)到17.5萬(wàn)公里左右，網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)一步擴(kuò)大。展望到2030年，基本實(shí)現(xiàn)內(nèi)外互聯(lián)互通[1]。作為電氣化鐵路運(yùn)行組織的重要組成部分，四電涵蓋通信、信號(hào)、電力、接觸網(wǎng)專業(yè)，是鐵路建設(shè)中一項(xiàng)高復(fù)雜性和集成度的系統(tǒng)工程，具有建設(shè)周期長(zhǎng)、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(diǎn)[2]，傳統(tǒng)管理模式下存在生生命周期各參與方獨(dú)立運(yùn)行，缺乏有效協(xié)調(diào)機(jī)制等問(wèn)題[3]。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，以BIM+GIS為平臺(tái)，以業(yè)務(wù)應(yīng)用為核心的“平臺(tái)+應(yīng)用”逐漸應(yīng)用到鐵路四電工程信息化協(xié)同中[4]。

1? 平臺(tái)架構(gòu)

涵蓋鐵路四電工程的建設(shè)前期、工程實(shí)施和投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)三個(gè)階段[5]，為工程業(yè)主、施工、設(shè)計(jì)和監(jiān)理等各參建方提供服務(wù)，對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)過(guò)程、數(shù)據(jù)和成果進(jìn)行全方位的管理，包含感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)層。

1.1 感知層

平臺(tái)的感知層通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等設(shè)備動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)智能化地識(shí)別、監(jiān)控鐵路工程建設(shè)指揮、施工、監(jiān)理、資源管理中心等現(xiàn)場(chǎng)信息，包括傳感器、條形碼、RFID射頻設(shè)備和GPS等。

1.2 傳輸層

平臺(tái)的傳輸層采用無(wú)線傳輸（WIFI）技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、衛(wèi)星通訊技術(shù)和通用分級(jí)無(wú)線服務(wù)（GPRS）技術(shù)等數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為各級(jí)管理者通過(guò)固定終端、移動(dòng)終端等隨時(shí)隨地獲取數(shù)據(jù)、聲音、視頻和報(bào)警消息。

1.3 數(shù)據(jù)層

囊括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、加工和應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸層各種通道傳送到云存儲(chǔ)中心，利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)勘測(cè)設(shè)計(jì)階段、建設(shè)施工階段、運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段等全生命周期的BIM數(shù)據(jù)的建構(gòu)、組織、定位、分類、編碼、檢索、更新和維護(hù)等，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的挖掘、加工和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的按需排序、篩選、組織、有條件透視等相關(guān)操作。

1.4 應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層封閉平臺(tái)的各個(gè)業(yè)務(wù)功能模塊，根據(jù)業(yè)務(wù)的種類，數(shù)據(jù)處理層封裝的業(yè)務(wù)組件有Web服務(wù)、GIS服務(wù)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)處理、綜合分析和報(bào)表統(tǒng)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)時(shí)空一體化大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、訪問(wèn)、處理、分析等。

2? 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要包括基于BIM的數(shù)據(jù)管理、調(diào)度指揮、N維風(fēng)險(xiǎn)控制、過(guò)程管理、應(yīng)急管理、協(xié)同工作這六大功能模擬。

2.1 基于BIM的數(shù)據(jù)管理

依托BIM技術(shù)，在鐵路四電工程全生命周期的勘測(cè)設(shè)計(jì)、建設(shè)施工和管理維護(hù)三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源的管理，是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過(guò)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(shù)據(jù)采集

平臺(tái)綜合采用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入、視頻監(jiān)控、手工錄入、柵格化表單信息導(dǎo)入、掃描錄入等5種數(shù)據(jù)采集方式，收集現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在信息模型上的集成。

2.1.2 數(shù)據(jù)加工

平臺(tái)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要包括空間地理信息、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范信息、建設(shè)施工主題信息、視頻信息、施工安全風(fēng)險(xiǎn)信息等。針對(duì)用戶的需求，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工或分析處理，并將得到的數(shù)據(jù)加工產(chǎn)品或分析處理結(jié)果以合適的方式提供給用戶的服務(wù)，以風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警、質(zhì)量溯源、信用管理和知識(shí)管理為主。

2.1.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用

通過(guò)數(shù)據(jù)分析功能來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)最大化地發(fā)揮其作用。平臺(tái)中將要實(shí)現(xiàn)的分析功能包括風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析、決策支持、信用管理和知識(shí)管理等。

①風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，開(kāi)展專業(yè)的模型應(yīng)用分析，對(duì)可能存在或發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警。

②統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析。以調(diào)度日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)度與成本、質(zhì)量等的匹配程度，為工程按合同進(jìn)度的開(kāi)展提供依據(jù)。

③決策支持。以施工過(guò)程中的進(jìn)度信息、人材料信息為基礎(chǔ)，為運(yùn)營(yíng)維護(hù)計(jì)劃的實(shí)施提供輔助決策支持。

④信用管理。建立完整的項(xiàng)目審批、項(xiàng)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(píng)價(jià)。

1）合同管理：對(duì)合同制度、數(shù)據(jù)庫(kù)、管理流程進(jìn)行統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程中所有合同的立項(xiàng)、審批、支付等全過(guò)程信息管理。

2）變更管理：實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目變更管理，建立全工程變更檔案庫(kù)，對(duì)工程結(jié)構(gòu)變更前、變更后的資料進(jìn)行管理。

3）質(zhì)量管理：建立質(zhì)量管理WBS樹(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分部工程、分項(xiàng)工程檢驗(yàn)批等多級(jí)分解結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)記錄、工程檢測(cè)記錄、質(zhì)量缺陷及事故的登記及處理、質(zhì)量驗(yàn)收與評(píng)定等。

⑤知識(shí)管理?；阼F路四電工程信息模型分類與編碼體系，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，以高頻和高危兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，建立鐵路四電工程知識(shí)管理庫(kù)，強(qiáng)化質(zhì)量安全的事前控制。

2.2 調(diào)度指揮

調(diào)度指揮功能包含工程進(jìn)度管理、施工調(diào)度管理、GIS電子地圖和視頻會(huì)議等。

①建立鐵路四電工程網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的編制和瀏覽、形象化顯示關(guān)鍵路徑。

②對(duì)施工進(jìn)度日?qǐng)?bào)、周報(bào)以及施工調(diào)度報(bào)表的瀏覽分析，對(duì)工程整體進(jìn)度統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

③通過(guò)GIS地圖實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路四電工程進(jìn)度跟蹤、管理功能和形象化進(jìn)度展示功能。

④通過(guò)視頻會(huì)議系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)管理現(xiàn)場(chǎng)、指揮部、項(xiàng)目部的管理人員的會(huì)議交流。

2.3 N維風(fēng)險(xiǎn)控制

①通過(guò)建立風(fēng)險(xiǎn)管理體系、確定風(fēng)險(xiǎn)管理流程、編制風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)審查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等。

②對(duì)重點(diǎn)工程、重點(diǎn)工區(qū)的施工質(zhì)量、施工安全進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人、機(jī)、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(shè)備的安全。

2.4 過(guò)程管理

主要實(shí)現(xiàn)施工組織動(dòng)態(tài)管理、資源中心管理、流程化管理等專業(yè)應(yīng)用。

①施工組織動(dòng)態(tài)管理。將施組設(shè)計(jì)的各類資源和業(yè)務(wù)工作流程管理起來(lái)，使項(xiàng)目各目標(biāo)要素管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、規(guī)范化和可追溯化。

②資源中心管理。實(shí)現(xiàn)在建設(shè)過(guò)程中對(duì)甲購(gòu)和自購(gòu)的物資材料和設(shè)備的管理包括材料和設(shè)備的需求計(jì)劃、驗(yàn)收和調(diào)撥，以及庫(kù)存管理。

③流程化管理。實(shí)現(xiàn)日常質(zhì)量檢查、接口檢查、國(guó)鐵紅線檢查、靜態(tài)驗(yàn)收、動(dòng)態(tài)驗(yàn)收、聯(lián)調(diào)聯(lián)試等網(wǎng)上申報(bào)，審核，審批。

2.5 應(yīng)急管理

應(yīng)急管理包括綜合預(yù)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急救援指揮、應(yīng)急資源維護(hù)等方面：

①通過(guò)接入施工現(xiàn)場(chǎng)圖片和數(shù)據(jù)，采用預(yù)警預(yù)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)施工設(shè)備故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)預(yù)警預(yù)測(cè)功能。

②提供鐵路四電工程應(yīng)急信息報(bào)告、實(shí)時(shí)圖像傳輸、網(wǎng)上會(huì)商、應(yīng)急資源管理、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急指揮聯(lián)動(dòng)、預(yù)測(cè)預(yù)警、總結(jié)評(píng)估及輔助決策等功能。

③應(yīng)急資源維護(hù)可對(duì)實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)所需要的應(yīng)急組織、救援資源、路局資源等進(jìn)行管理和維護(hù)。

2.6 協(xié)同工作

①設(shè)計(jì)管理：實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)資料信息化管理，方便各有關(guān)人員對(duì)設(shè)計(jì)資料的上傳、審核、傳閱等;

②投資控制管理：提供項(xiàng)目概算預(yù)算的編制、資金計(jì)劃管理、工程量清單管理、工程量變更管理、計(jì)量與支付、工程決算管理、工程成本統(tǒng)計(jì)分析、實(shí)際投資匯總比較分析等服務(wù);

③運(yùn)維管理：包括用戶管理、權(quán)限管理、服務(wù)管理、發(fā)布信息管理、運(yùn)行參數(shù)配置以及系統(tǒng)異常處理等，確保鐵路工程項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3? 結(jié)論

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)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(tái)，以功能應(yīng)用為核心的“平臺(tái)+應(yīng)用”理念，從平臺(tái)架構(gòu)和功能兩方面設(shè)計(jì)鐵路四電工程信息化協(xié)同系統(tǒng)。平臺(tái)架構(gòu)包括：感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層;系統(tǒng)功能包括：基于BIM的數(shù)據(jù)管理、調(diào)度指揮、N維風(fēng)險(xiǎn)管理、應(yīng)急管理和協(xié)同工作，以期提高基于BIM的鐵路四電工程項(xiàng)目信息化協(xié)同水平。

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