蔡明月，覃 磊，宋建慧

（1.2，南寧局集團(tuán)公司信息技術(shù)所，工程師；3.南寧局集團(tuán)公司科技和信息化部（總工室），高級(jí)工程師；1.2.3，廣西 南寧 530029）

近年來(lái)，隨著地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，鄰近鐵路的施工、生產(chǎn)、耕種、養(yǎng)殖等活動(dòng)增多，給鐵路行車(chē)安全帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，路外安全環(huán)境復(fù)雜多變［1］。中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：南寧局）目前涉及鐵路防洪和路外安全環(huán)境的信息量逐年呈指數(shù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致查詢(xún)和數(shù)據(jù)分析工作量大、工作效率低等問(wèn)題。特別是在發(fā)生突發(fā)事件應(yīng)急處置時(shí)，往往難以快速、全面地掌握安全環(huán)境信息，嚴(yán)重影響應(yīng)急處置效率［2］。

本文以鐵路總公司和南寧局科技防洪規(guī)劃為指引，針對(duì)目前安全環(huán)境變化應(yīng)急處置效率低、數(shù)據(jù)維護(hù)難度大、信息資源難以共享互通等實(shí)際問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套以WebGIS 技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用為核心的安全環(huán)境信息系統(tǒng)，能夠及時(shí)、全面、快速掌握防洪和路外安全環(huán)境信息，達(dá)到為日常管理、突發(fā)事件應(yīng)急處置、風(fēng)險(xiǎn)研判提供大數(shù)據(jù)支撐和決策支持的目的。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路按照南寧局建立“防洪”和“環(huán)境”兩張網(wǎng)工作部署，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用WebGIS技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析及挖掘、內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換等應(yīng)用技術(shù)［3］，建立基于WebGIS 技術(shù)的安全環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，提升各專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用水平。

1）制作南寧局管轄范圍內(nèi)基礎(chǔ)電子地圖。采用圖層疊加技術(shù)，分專(zhuān)業(yè)、分類(lèi)別管理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，逐步拓展應(yīng)用范圍。

2）建立與電子地圖相適應(yīng)的安全環(huán)境大數(shù)據(jù)庫(kù)。包括地圖基礎(chǔ)信息、設(shè)備臺(tái)賬、圖像視頻資料，巡檢記錄和防災(zāi)數(shù)據(jù)等內(nèi)容，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息的采集方式和存儲(chǔ)格式，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)信息的集中存儲(chǔ)。

3）建立基于WebGIS 技術(shù)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、跟蹤、分析、預(yù)警提示和可視化管理。

1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)安全環(huán)境信息系統(tǒng)主要面向南寧局、站段兩級(jí)，涵蓋工務(wù)、電務(wù)、供電等10 個(gè)專(zhuān)業(yè)，系統(tǒng)使用單位和人員較多，辦公地點(diǎn)分散。因此，在系統(tǒng)架構(gòu)上設(shè)計(jì)采用“瀏覽器/服務(wù)器”模式（即B/S 模式）構(gòu)建，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行以?xún)?nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)為載體，采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)提供WEB、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和WebGIS 地圖訪問(wèn)服務(wù)［4］。各相關(guān)單位用戶(hù)通過(guò)瀏覽器進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、存儲(chǔ)。

1.3 主要功能將各種防洪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、路外安全環(huán)境等信息集成到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)防洪和路外安全環(huán)境信息的快速查詢(xún)，具備統(tǒng)計(jì)分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、信息共享功能。系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)主要功能簡(jiǎn)述如下：

1）環(huán)境可視化。系統(tǒng)以可視化電子地圖作為界面交互的基礎(chǔ)，各類(lèi)設(shè)備設(shè)施以圖層的方式疊加。系統(tǒng)提供圖層的縮放、平移、點(diǎn)選、勾選功能，實(shí)現(xiàn)圖層的顯示和隱藏；提供關(guān)鍵字搜索功能快速檢索定位設(shè)備位置；同時(shí)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)橋梁及應(yīng)急等級(jí)，實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動(dòng)響應(yīng)功能。

2）信息查閱。信息查閱主要包括設(shè)備資料、規(guī)章制度、安全管理信息展示功能。通過(guò)點(diǎn)選電子地圖上的設(shè)備圖標(biāo)打開(kāi)，界面統(tǒng)一展示設(shè)備設(shè)施的資料參數(shù)、實(shí)景照片和現(xiàn)場(chǎng)視頻等。

3）數(shù)據(jù)維護(hù)。數(shù)據(jù)維護(hù)模塊是數(shù)據(jù)采集的原點(diǎn)，用于更新維護(hù)各類(lèi)設(shè)備設(shè)施的資料。系統(tǒng)提供設(shè)備設(shè)施的數(shù)據(jù)維護(hù)、搜索功能，提供了數(shù)據(jù)維護(hù)動(dòng)態(tài)預(yù)警提示功能，用紅、黃、藍(lán)等不同顏色分別預(yù)警數(shù)據(jù)的超期維護(hù)、待審核、超期審核、缺漏數(shù)據(jù)、缺少圖片等不同狀態(tài)。

4）巡檢登記。巡檢登記模塊基于微信企業(yè)號(hào)實(shí)現(xiàn)，在微信企業(yè)號(hào)上部署外勤巡檢作業(yè)單應(yīng)用。應(yīng)用提供站段外勤巡檢人員創(chuàng)建、查詢(xún)巡檢記錄的功能。同時(shí)，通過(guò)微信端預(yù)警信息提供聲光效果的報(bào)警提示，便于上級(jí)部門(mén)及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施健康狀況。

（5）聯(lián)網(wǎng)共享。聯(lián)網(wǎng)共享包括跨平臺(tái)數(shù)據(jù)共享和雨量數(shù)據(jù)接入兩部分。主要實(shí)現(xiàn)氣象專(zhuān)網(wǎng)、普鐵雨量、地震應(yīng)急等多個(gè)信息系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)在線共享［5］，同時(shí)在系統(tǒng)的雨量計(jì)設(shè)備資料展示界面中以圖表形式展現(xiàn)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 地圖框架前端技術(shù)地圖前端技術(shù)主要包括地圖的展現(xiàn)及人機(jī)交互的設(shè)計(jì)，網(wǎng)站開(kāi)發(fā)編碼依托HTML5+Javascript+Ajax 的體系結(jié)構(gòu)作為解決方案，地圖操作使用ArcGIS API for JavaScript+Dojo的開(kāi)發(fā)工具，系統(tǒng)頁(yè)面采用了EasyUI的界面框架［6］，具備如下特點(diǎn)：

系統(tǒng)地圖前端采用基于WebGIS 的地圖動(dòng)態(tài)圖技術(shù)，通過(guò)使用ArcGIS API for JavaScript 工具和Dojo 框架，實(shí)現(xiàn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適用于鐵路特征的前端地圖框架。該框架向外界提供了豐富的接口，可以方便地顯示鐵路防洪和路外安全環(huán)境相關(guān)的各種地圖元素，包括鐵路線、車(chē)站、江河水系、橋梁、防洪地點(diǎn)等業(yè)務(wù)信息；也可以方便、直觀地顯示各種查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)信息。

2.2“分層疊加”圖層實(shí)現(xiàn)技術(shù)“分層疊加”的優(yōu)勢(shì)在于圖層的維護(hù)具有獨(dú)立性，任何一個(gè)圖層的修改都不會(huì)影響其他圖層使用，易于維護(hù)［7］。同時(shí)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，當(dāng)有新安全環(huán)境設(shè)備設(shè)施正式應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)增加新圖層的方式在最短的時(shí)間內(nèi)更新地圖數(shù)據(jù)，使得在系統(tǒng)中的地圖數(shù)據(jù)和實(shí)際線路上的設(shè)備設(shè)施保持一致。

系統(tǒng)按照“分層疊加”圖層的設(shè)計(jì)思想，一種設(shè)備設(shè)施對(duì)應(yīng)一個(gè)圖層的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將圖層加入到“鐵路局安全環(huán)境電子地圖”服務(wù)中，以此解決業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與地圖相結(jié)合的難題。每個(gè)子類(lèi)別在地圖上使用不同的圖標(biāo)表示，用戶(hù)根據(jù)需要勾選需要顯示的圖層，即保證了界面的美觀又保證了運(yùn)行的高效。如圖2所示。

2.3 基于安全平臺(tái)的內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)按照鐵路總公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)外網(wǎng)信息安全交換設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及部署的要求，系統(tǒng)在內(nèi)網(wǎng)架設(shè)安全環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器，用戶(hù)通過(guò)指定端口號(hào)訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器資源。同時(shí)，配置外網(wǎng)服務(wù)器，分配互聯(lián)網(wǎng)IP 地址作為外網(wǎng)地址映射。內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器通過(guò)安全平臺(tái)以固定頻率向外網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送資源請(qǐng)求，外網(wǎng)服務(wù)器接收請(qǐng)求信息，以二進(jìn)制流形式進(jìn)行封裝后，穿越安全平臺(tái)返回內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器。內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)接收程序接收信息并向外網(wǎng)服務(wù)器返回響應(yīng)。

安全平臺(tái)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)采集程序，將內(nèi)網(wǎng)中的設(shè)備信息封裝成二進(jìn)制流，穿越安全平臺(tái)向外網(wǎng)服務(wù)器發(fā)送http請(qǐng)求。外網(wǎng)服務(wù)器收到此請(qǐng)求后對(duì)此信息進(jìn)行處理和入庫(kù)，并向內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器返回響應(yīng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果

該平臺(tái)已在南寧局管轄范圍內(nèi)投入使用，實(shí)現(xiàn)了智能化聯(lián)動(dòng)查詢(xún)和預(yù)警。包括江河水系聯(lián)動(dòng)展示所影響的鐵路橋梁，防洪防臺(tái)應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)聯(lián)動(dòng)展示所影響的鐵路線路區(qū)域，能夠及時(shí)提醒相關(guān)設(shè)備管理單位進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)。各試點(diǎn)單位通過(guò)報(bào)警提示，及時(shí)完善了93 個(gè)數(shù)據(jù)圖層、106 萬(wàn)條數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性。如圖4所示。

圖5 應(yīng)用效果圖

此外，系統(tǒng)拓展微信平臺(tái)外勤業(yè)務(wù)新模式。外勤人員現(xiàn)場(chǎng)檢查的設(shè)備狀況、圖像信息等用微信方式通過(guò)南寧局網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)即時(shí)回傳系統(tǒng)。能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查情況進(jìn)行盯控，督促相關(guān)單位按周期對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢，同時(shí)能及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)巡檢信息回傳系統(tǒng)，方便日常維護(hù)。

例如，在2017 年3 月28 日至29 日防洪應(yīng)急演練、7月1日湘桂線全州至才灣間水沖道床水害、7月2日湘桂線柳江橋防洪應(yīng)急響應(yīng)、7月3日貨船撞擊益湛線石良角潯江特大橋橋墩、7 月15 日河池南丹4.0 級(jí)地震，8 月3 日湘桂線K303+820 上跨線纜侵限、8 月9 日防臺(tái)應(yīng)急演練等29 次應(yīng)急處置、演練中，均能通過(guò)系統(tǒng)快速調(diào)閱了相關(guān)設(shè)備的地理位置、資料參數(shù)、影音圖像等信息，通過(guò)與其他系統(tǒng)信息共享和智能化管理的功能，能夠在應(yīng)急處置中提供大數(shù)據(jù)的支撐和決策的支持。

4 結(jié)束語(yǔ)

南寧局安全環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)是以大數(shù)據(jù)分析為前提，以提升防洪安全應(yīng)急處置水平為目的，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化管理，形成統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到“數(shù)據(jù)完整，權(quán)責(zé)清晰，智能簡(jiǎn)便”的應(yīng)用效果。該平臺(tái)在后續(xù)研究和版本迭代開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將進(jìn)一步深入研究站段具體需求，不斷完善監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)類(lèi)型，逐步拓展大數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍，有效推動(dòng)鐵路局安全環(huán)境管理向著平臺(tái)化、可視化、智能化方向發(fā)展。