魏強，韓美清，，鄭心銘，徐學存，吳劍華，李德良

（1.中國國家鐵路集團有限公司 工程管理中心，北京 100844；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司 節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081）

0 引言

信息化技術(shù)是鐵路建設項目環(huán)境保護與水土保持（簡稱環(huán)水保）管理工作的重要支撐。2018年9月，原中國鐵路總公司發(fā)布《關(guān)于全面推進綠色鐵路發(fā)展的通知》，提出至2020年，要充分利用信息化手段，實現(xiàn)建設項目環(huán)水保的全過程監(jiān)管，達到鐵路節(jié)能環(huán)保信息化和智能化水平顯著提升的綠色鐵路發(fā)展階段目標。

當前鐵路工程建設管理的信息化、智能化總體呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢[1]，但在環(huán)水保管理方面尚未實現(xiàn)信息化應用。環(huán)水保管理工作目前主要依托項目管理體系開展。為與項目標準化管理相接軌，結(jié)合環(huán)水保專業(yè)特點，應提出全過程、系統(tǒng)性的信息化解決方案，替代傳統(tǒng)管理方式，實現(xiàn)管理能力的顯著提升。因此，研究開發(fā)并運用鐵路環(huán)水保工程管理信息系統(tǒng)，是當前推進鐵路環(huán)水保工作的重要內(nèi)容和積極舉措。

1 需求分析

環(huán)水保全過程管理包括項目前期、施工建設、竣工驗收3個階段[2]的環(huán)水保相關(guān)工作內(nèi)容、管理流程、數(shù)據(jù)填報等，涉及建設、設計、施工、監(jiān)理、咨詢等參建單位各方?，F(xiàn)階段對于信息化的需求，是對各單位管理工作內(nèi)容的數(shù)字化、管理流程的標準化與電子化、數(shù)據(jù)采集的自動化等，并對關(guān)鍵環(huán)境問題實現(xiàn)扁平化的重點管理，達到減少管理層次、減輕管理強度的目的。

1.1 項目前期環(huán)水保管理

根據(jù)現(xiàn)行基本建設管理程序，鐵路項目前期主要包括決策、設計和開工準備等工作。在決策過程中，項目預可研、可研應貫徹環(huán)水保理念開展項目選線，編制沿線環(huán)境敏感區(qū)、特殊保護區(qū)、規(guī)劃區(qū)等專項評估報告，并取得相關(guān)主管部門的同意；完成環(huán)評報告書、水土保持方案編制，并報環(huán)保、水利行政主管部門審批。項目初步設計應對照環(huán)評、水保文件，編制環(huán)境保護、水土保持專章，嚴格落實各項措施要求。如果設計變動導致與環(huán)評、水保文件要求發(fā)生重大偏離的，還需辦理變更審批手續(xù)。項目施工圖設計，則要細化各項環(huán)境保護、水土保持設施建設的設計內(nèi)容。在開工準備工作中，應明確環(huán)水保監(jiān)理、監(jiān)測開展要求和方式，完成專項監(jiān)理、監(jiān)測招標。

本階段的環(huán)水保信息化管理需要實現(xiàn)前期工作成果的數(shù)字化。包括環(huán)評、水保評估審批狀態(tài)，成果文件的展示與查詢，管理信息的提取等，便于管理者掌握項目環(huán)水保審批手續(xù)辦理、重大變更、各項措施設計等情況，為項目施工建設管理、竣工驗收提供指導依據(jù)。

1.2 施工建設環(huán)水保管理

鐵路項目施工建設階段總體包括施工準備、日常作業(yè)、專項工程、監(jiān)督管理等工作。

1.2.1 施工準備

以建設單位為主導核心，各單位組建環(huán)水保組織機構(gòu)，完善環(huán)水保管理制度；進行環(huán)水保施工圖審核并完善相關(guān)內(nèi)容，是否涉及設計變更及補充手續(xù)，大型臨時工程、棄渣場建設施工前應符合環(huán)水?！耙粓鲆粓D”要求等；編制并審核施工方案環(huán)水保內(nèi)容或?qū)ｍ椃桨?，環(huán)水保監(jiān)理大綱、實施細則等；開展環(huán)水保培訓。

本環(huán)節(jié)需要實現(xiàn)環(huán)水保管理制度及管理文件的索引查詢、管理流程包括掌上辦公等電子化操作、環(huán)水保設計圖及相關(guān)方案數(shù)字化集中管理查詢，促進前期工作的標準化開展，強化對關(guān)鍵工作的管理及監(jiān)控。

1.2.2 日常作業(yè)

以施工單位為主體，路基、橋梁、隧道，制梁場、拌合站等主體、臨時工程，取、棄土（渣）場等各類工點在日常施工作業(yè)中，要按照圖紙方案、技術(shù)標準作業(yè)和環(huán)水保措施，辦理各類用地手續(xù)、恢復移交手續(xù)等，滿足生態(tài)保護、水土保持和施工污染防治的要求；做好日常施工過程詳細記錄；監(jiān)測單位按標準開展水土流失、環(huán)境污染和生態(tài)專項監(jiān)測，提供過程監(jiān)測數(shù)據(jù)；設計單位提供現(xiàn)場指導等支持。

本環(huán)節(jié)需要實現(xiàn)對環(huán)水保日常作業(yè)各類數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計與管理處理，對各類環(huán)境檢查、監(jiān)測實現(xiàn)有效的監(jiān)督管理。作為環(huán)水保日常管理重要手段，信息化管理主要促進解決當前日常作業(yè)環(huán)境保護和水土保持措施不到位、精細化標準化水平不足，臺賬記錄管理粗放、混亂等突出問題；針對隧道廢水處理、棄渣場手續(xù)和施工管理等重點問題提出針對性指標、要求，強化監(jiān)管[3-4]。

1.2.3 專項工程

以全面落實“三同時”要求為目標建設環(huán)保專項工程。設計單位負責跟蹤沿線環(huán)境敏感目標變化，及時調(diào)整完善聲屏障、隔聲窗等環(huán)保專項工程設計，及時提供站場污水處理、廢氣防治、固廢收集工程和設施的圖紙等設計資料；施工單位嚴格按圖施工，并確保質(zhì)量與進度，環(huán)保專項工程實施完畢后，質(zhì)量檢驗、調(diào)試監(jiān)測合格資料等齊備；工程監(jiān)理單位負責監(jiān)督建設。

本環(huán)節(jié)需要實現(xiàn)環(huán)保專項工程的基礎資料如點位信息、工程指標、變更情況等的數(shù)字化管理，對工程進度、文件資料、質(zhì)量控制等數(shù)據(jù)采集、管理，以全面掌握工程建設情況及問題。

1.2.4 監(jiān)督管理

對全過程加強監(jiān)督管理。施工單位開展日常環(huán)水保自查工作，包括一般的人員作業(yè)、物資管理、臺賬記錄等相關(guān)要求的執(zhí)行情況；建設、監(jiān)理單位按管理制度的規(guī)定開展檢查，包括表土剝離保存、臨時防護等生態(tài)保護措施，施工揚塵、噪聲、廢水等污染控制措施的落實情況及其效果，取棄土（渣）場手續(xù)文件辦理、變更情況，以及防護、恢復等環(huán)水保措施執(zhí)行情況等重點監(jiān)督內(nèi)容。對發(fā)現(xiàn)的問題及時下發(fā)通知或處罰，施工單位按期整改，形成問題處理閉環(huán)，并做好過程記錄。

本環(huán)節(jié)需要實現(xiàn)環(huán)水?，F(xiàn)場檢查、問題閉環(huán)等數(shù)據(jù)采集、管理流程電子化，各方工作進行電子簽認等，全面提高過程控制效率和質(zhì)量。

1.3 環(huán)水?？⒐を炇展芾?/h3>

竣工驗收階段按照原中國鐵路總公司及行政規(guī)定完成環(huán)水保靜態(tài)、動態(tài)驗收和企業(yè)自主驗收各項工作，滿足驗收條件后方可投入運營。驗收主要工作內(nèi)容包括：建設單位委托的驗收調(diào)查單位進場工作，收集資料并匯總整理、補充完善，梳理問題及安排整改；開展驗收監(jiān)測、公眾參與調(diào)查；編寫靜動態(tài)、自主驗收調(diào)查報告，完成驗收審查；按要求完成信息公開及驗收報備。

本階段環(huán)水保管理應借助信息技術(shù)手段，將驗收管理流程進行固化，指導用戶完成各項工作，并實現(xiàn)驗收資料的整理。管理者應能夠?qū)崟r了解驗收實施情況、存在的問題；對項目資料按驗收要求管理。最終，應促進解決當前環(huán)水保驗收計劃性不強，驗收數(shù)據(jù)資料管理缺失，整理工作重復，投入大、成效差等問題。

2 技術(shù)方案

2.1 建設模式

一直以來，鐵路行業(yè)主管部門積極探索和推廣工程建設管理信息化。2013年，原中國鐵路總公司確定了以BIM技術(shù)作為鐵路工程建設信息化的主要技術(shù)方向[2]，并研究制定了建立統(tǒng)一開放的工程信息化平臺和應用的鐵路工程建設信息化總體規(guī)劃、推進計劃，以整個鐵路建設項目管理為主線，集成多專業(yè)、多種技術(shù)，開發(fā)各類管理功能應用，形成可持續(xù)發(fā)展的工程建設信息化“生態(tài)圈”，并建設成為鐵路工程建設技術(shù)創(chuàng)新平臺[5-6]。

環(huán)水保工程管理系統(tǒng)以工程管理平臺為基礎，作為其管理應用功能的1個模塊進行開發(fā)。平臺端環(huán)水保工程管理系統(tǒng)主要根據(jù)需求實現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、分析、管理等功能，可與工程管理平臺采用相同的工程實體基礎（EBS）[7-8]，實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)共享，與其他應用模塊進行數(shù)據(jù)交換，并采用統(tǒng)一的用戶驗證，極大簡化開發(fā)內(nèi)容，充分發(fā)揮工程管理平臺“生態(tài)圈”效應。

環(huán)水保工程管理系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，包括工程點位基礎信息、日常管理數(shù)據(jù)等的采集則通過終端實現(xiàn)。“平臺—終端”模式是工程管理平臺各類功能應用的主要開發(fā)模式，有利于從源頭對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，便于對應用功能優(yōu)化升級；獨立的數(shù)據(jù)采集終端設計開發(fā)可以提供更大的靈活性，并實現(xiàn)市場化管理降低開發(fā)成本、激發(fā)創(chuàng)新活力。

2.2 功能架構(gòu)

環(huán)水保管理系統(tǒng)采用以工程對象為基礎的功能架構(gòu)設計。系統(tǒng)共包含基礎信息、綜合管理、主體工程、臨時工程、取棄土場、環(huán)保工程、竣工驗收7大模塊，其功能見表1。實現(xiàn)對項目環(huán)水?；A與過程數(shù)據(jù)、基本工作流程、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、資料檔案等的全面和系統(tǒng)性管理。

表1 環(huán)水保工程管理系統(tǒng)功能表

2.3 技術(shù)架構(gòu)

環(huán)水保工程管理系統(tǒng)采用“瀏覽器—服務器”（B/S）模式，運用成熟、先進的計算機網(wǎng)絡技術(shù)和工具進行開發(fā)建設，并與工程管理平臺功能應用模塊開發(fā)主流技術(shù)保持一致。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)符合現(xiàn)行通用標準，包含基礎層、支撐層、應用層、展現(xiàn)層，總體架構(gòu)見圖1。在核心的業(yè)務實現(xiàn)層，則使用了spring-boot標準微服務架構(gòu)，集成了REST API、Web、Tasks等各種形式的基礎功能服務。支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫；集成安全策略，支持熱啟動、運行內(nèi)嵌服務等，各種功能完備。另外還使用mybatis、druid、mysql、shiro、guava、xiaoymin等 主 流 基礎組件，確保日志管理、監(jiān)控等基本管理功能的完善。

圖1 環(huán)水保工程管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)圖

3 實踐應用

3.1 試點應用與成效

環(huán)水保工程管理系統(tǒng)建設完成后，通過京雄城際鐵路、太焦鐵路、貴南高鐵、鹽通鐵路等6個在建鐵路項目開展試點應用。通過一段時間的實際運行，系統(tǒng)采集了大量環(huán)水保施工、管理數(shù)據(jù)，文件、影像資料等，實現(xiàn)了現(xiàn)場檢查記錄，問題通知下發(fā)、閉環(huán)管理等主要管理流程的數(shù)字化、電子化，與傳統(tǒng)的以人工管理為主的方式相比具有顯著優(yōu)勢，總體達到了功能需求目標。

3.1.1 基礎信息管理效果顯著

（1）環(huán)水保管理基礎信息、文件的集中展示和管理有效促進了管理能力提升。通過考察試點項目，相較于傳統(tǒng)的管理方式，建設單位和各參建單位專職管理人員中熟悉項目環(huán)水保管理詳細要求的比例從不足20%提升至60%以上。絕大部分（90%以上）人員知道通過信息系統(tǒng)了解環(huán)水保管理的內(nèi)容和要求，利用所提供的資料。

（2）工程基礎信息的集中管理大幅提高了環(huán)水保精細化管理水平和管理效率。傳統(tǒng)方式下環(huán)水保管理工作對于具體目標和內(nèi)容掌握度不高，僅能對重點工程、問題點位進行專項管理，具有隨機性和及時性不夠的缺點，且信息從統(tǒng)計收集到反饋周期一般長達幾天或幾周。信息化管理將所有工程逐項、實時統(tǒng)計基礎信息，使環(huán)水保管理工作實施清單化、100%全覆蓋，同時分析能力大幅提升。

3.1.2 過程控制質(zhì)量效率提升

（1）規(guī)范化臺賬管理，明顯提高了過程管理的質(zhì)量水平。施工過程環(huán)水保臺賬記錄是重要的管理成果憑證和基礎數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)管理的環(huán)水保記錄不規(guī)范、內(nèi)容不完整，且數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作量大。通過信息化管理統(tǒng)一臺賬記錄格式，過程記錄標準化、規(guī)范化，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)統(tǒng)計自動化。從試點情況看，各項目對環(huán)水保管理所要求的過程記錄，主要包括施工過程記錄、生態(tài)恢復記錄、“三同時”設施建設記錄等的數(shù)據(jù)項目填報完善率基本達到75%以上，相比傳統(tǒng)方式相同內(nèi)容不足30%的記錄水平有大幅提升（見圖2）。

圖2 試點項目環(huán)水保過程數(shù)據(jù)記錄完善率

（2）有力促進了環(huán)水保重要管理要求的落實。對鐵路項目環(huán)水保管理工作當中十分重要但落實效果不佳的方案管理，棄渣場手續(xù)辦理、質(zhì)量文件等管理要求，通過信息化方式“倒逼”各單位積極落實。以棄渣場管理為例，各項目“一場一圖”率由以往不足30%，均基本提升到70%以上；用地手續(xù)完善率平均由原來的76%提高到90%（見圖3）。

圖3 棄渣場重點管理要求落實率

（3）管理流程的規(guī)范化水平、執(zhí)行效率明顯提升。傳統(tǒng)管理方式的現(xiàn)場檢查、問題管理要求、方式因項目情況、管理水平各異，流程規(guī)范化水平不高，各環(huán)節(jié)響應效率可控性不強。以環(huán)水保管理工作中重要的現(xiàn)場檢查為例，從試點項目情況看，相較于傳統(tǒng)管理方式無固定頻次要求、缺少記錄統(tǒng)計的情況，通過信息化管理任務派發(fā)，各項目現(xiàn)場自查、監(jiān)理檢查的工點比例平均達到83%以上（見圖4）；所有問題通知單通過系統(tǒng)平臺標準化內(nèi)容、格式，各相關(guān)方集中操作管理，并實現(xiàn)直接成文、輸出存檔。

3.1.3 驗收資料管理一步到位

資料收集統(tǒng)計工作占鐵路項目環(huán)水保驗收工作投入的資源比例一般高達60%以上。傳統(tǒng)管理方式中，環(huán)水保驗收所需的資料分散于建設、設計、施工、監(jiān)理等不同單位，整理統(tǒng)計工作量繁重、溝通成本高。加之過程管理不善或不夠重視，通常在驗收階段很多資料統(tǒng)計工作實際屬于重復勞動，管理資源浪費情況較為突出。

圖4 重要改場檢查落實率

從試點情況看，由于環(huán)水保管理系統(tǒng)中統(tǒng)一了各類環(huán)水保臺賬記錄格式，實現(xiàn)了環(huán)水保專業(yè)靜動態(tài)驗收、環(huán)保自主驗收、水保自主驗收6類共28項驗收資料的自動整理、自動統(tǒng)計、生成打包文件的功能，可直接下載，滿足竣工驗收要求，實現(xiàn)了驗收基礎工作一步到位。

3.2 系統(tǒng)改進與完善

3.2.1 提升數(shù)據(jù)共享水平

鐵路工程管理平臺在建設規(guī)劃初期，以對工程建設質(zhì)量、安全和進度管理為主要目標，同時環(huán)水保管理建設的制度、標準、技術(shù)規(guī)范各方面還在發(fā)展過程當中，因此基礎平臺的底層數(shù)據(jù)設計在內(nèi)容和形式上對于支撐環(huán)水保管理仍有不足。例如環(huán)水保管理所需的項目整體信息、環(huán)水保工點信息等不全或不便利用，在環(huán)水保管理系統(tǒng)中需要重新采集、設計，增加了用戶工作量，降低了體驗效果。

通過深度優(yōu)化數(shù)據(jù)內(nèi)容設計、完善共享接口等，提高工程管理基礎平臺、其他功能模塊與環(huán)水保管理模塊的數(shù)據(jù)共享水平。環(huán)水保管理是一項綜合性很強、內(nèi)容繁雜、覆蓋面廣的管理工作，通過提高數(shù)據(jù)共享水平，實現(xiàn)與環(huán)水保管理相關(guān)的工程基礎數(shù)據(jù)、統(tǒng)計信息的充分利用，對于減少數(shù)據(jù)采集的重復性和矛盾、豐富管理信息、進一步提高管理效率和用戶體驗具有重要作用。

3.2.2 完善考核評定功能

考核評定是標準化管理的重要環(huán)節(jié)，也是環(huán)水保工程管理信息化關(guān)注的重點?，F(xiàn)階段環(huán)水保工程管理有一定的制度和標準基礎，但可量化程度較低，主要適用于傳統(tǒng)管理方式[9]，需要進行完善和細化方可以信息化方式實現(xiàn)及應用，同時與考核相關(guān)的工程技術(shù)、管理標準規(guī)范等也需同步完善。在基礎條件成熟后，設計考核算法，實現(xiàn)通過管理系統(tǒng)對項目環(huán)水保工程管理成效評估、參建單位工作評比，并提高考核評定的科學性、公正性，完善信息化管理重要功能。

3.2.3 充分實現(xiàn)智能化應用

（1）實現(xiàn)環(huán)水保自動監(jiān)測數(shù)據(jù)接入。推動環(huán)境監(jiān)測、水土流失監(jiān)測自動化設備的數(shù)據(jù)采集、傳輸標準規(guī)范的制定，將符合要求的大氣、噪聲、水質(zhì)、水土流失、氣象等傳感器采集數(shù)據(jù)接入，實現(xiàn)環(huán)水保實時監(jiān)測，完善達標分析管理的重要功能。

（2）地理信息系統(tǒng)（GIS）平臺應用。將環(huán)水保管理的工點信息、數(shù)據(jù)，以及污染源監(jiān)控情況、問題管理情況等，通過GIS平臺進行集中展示，進一步提高系統(tǒng)性、直觀性，同時豐富自然保護位置范圍、環(huán)境保護目標、小流域等基礎圖層數(shù)據(jù)，為環(huán)水保管理提供充分的信息支撐。

（3）發(fā)展和應用智能化分析。通過大數(shù)據(jù)分析、人工智能識別等技術(shù)開發(fā)與應用，逐步掌握鐵路建設過程中對關(guān)鍵環(huán)境要素的影響程度、底層關(guān)系和演化發(fā)展趨勢，發(fā)現(xiàn)管理薄弱環(huán)節(jié)和重要潛在問題，進而提出智能化、整體解決方案，并為鐵路規(guī)劃決策、政策制定等提供深層次信息參考。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

環(huán)水保工程管理系統(tǒng)以鐵路施工、驗收全過程環(huán)水保管理要求為基礎，以標準化、精細化管理為目標，將環(huán)水保管理基本內(nèi)容、主要流程進行規(guī)范化設計，實現(xiàn)了對主體、臨時工程，取棄土場，環(huán)保工程等各項工程環(huán)境保護、水土保持現(xiàn)場管理和過程控制的信息化，顯著提高了環(huán)水保管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，驗收資料管理的效率，相較于傳統(tǒng)管理方式，大幅提高了管理水平，是鐵路工程管理新技術(shù)應用、信息化建設、環(huán)境保護與水土保持工作的重要成果。

4.2 建議

（1）轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)觀念，推動信息化管理應用。加強宣傳教育、制度引導和技術(shù)指導，轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)觀念，提高項目建設各方做好環(huán)水保工作的思想意識，主動運用和完善信息化、智能化管理手段，促進傳統(tǒng)管理模式的轉(zhuǎn)化提升，促進環(huán)水保工程管理質(zhì)量、效率的提高。

（2）加強標準化建設，完善信息化管理基礎。通過完善環(huán)水保工作技術(shù)規(guī)范、標準，以及配套管理制度、資源保障等，為充分開展信息化管理創(chuàng)造條件，通過信息化管理應用，促進環(huán)水保工程標準化管理建設，深入提高管理水平。

（3）貫徹全局原則，為環(huán)水保運營管理信息化預留條件。隨著鐵路管理信息化的深入發(fā)展，建設、運維一體化[10]作為遠期目標，在下階段環(huán)水保工程管理系統(tǒng)升級完善過程中,應進一步全局規(guī)劃，考慮運營管理與建設期管理的數(shù)據(jù)流程、應用功能銜接問題，預留開發(fā)條件。

（4）把握政策方向，注重與監(jiān)管結(jié)合。做好與國家環(huán)評水保申報與驗收管理系統(tǒng)、排污許可管理系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺、“天地一體化”動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)[11]等各類外部監(jiān)管環(huán)境對接、聯(lián)結(jié)的管理和技術(shù)準備，從更高層面將鐵路行業(yè)環(huán)水保工程信息化管理建設成為我國工程領(lǐng)域的標桿。