城市轨道交通隐患排查治理信息系统设计与实现

王玉博，潘 路

（北京安捷工程咨询有限公司，北京 100037）

近年来， 随着中国城市化进程的迅速推进，国内城市轨道交通建设迎来了线网建设的高峰期，但部分施工现场安全隐患管理工作还处于传统排查模式，存在管理人员意识淡薄、隐患治理不及时及同类隐患反复出现等问题，安全隐患管理形势尤为严峻。同时新实行的《中华人民共和国安全生产法》、国家安全生产监督管理总局2007年第16号令《安全生产事故隐患排查治理暂行规定》、住建部下发的《房屋市政工程生产安全重大隐患排查治理挂牌督办暂行办法》(建质〔2011〕158号)以及正在起草的《城市轨道交通工程安全质量事故隐患排查治理暂行规定》都对隐患排查治理工作提出了新的要求，并鼓励建设、施工等单位加强施工现场安全监控管理，建立健全隐患排查治理机制，提高事故防范能力。然而，大部分建设单位并未重视隐患信息的管理与安全生产意识的培养，只是简单地人工巡检抽查、记录检查情况，这就会造成隐患排查不彻底、隐患上报不及时及监督人员排查不到位等问题。为了真正实现国家关于安全生产“安全第一、预防为主、综合治理”方针的目的，最有效的方法就是建立和健全隐患排查制度，通过信息化手段，建立标准、规范程序、强化考核，实现全面彻底的隐患排查，及时闭合的隐患治理，大幅度减少安全质量事故隐患，降低工程建设安全质量事故的发生[1]。

从轨道交通建设安全隐患管理的角度出发，结合城市轨道交通行业在隐患排查治理方面的研究成果，按“谁主管、谁负责”与“全员、全过程、全方位、全天候”的原则，明确职责，建立健全安全隐患排查治理体系，并根据隐患体系，通过信息技术研发隐患排查治理信息系统。通过本系统可建立风险数据库、隐患信息库、专家信息库和安全知识库的信息集成平台，该平台可以有效解决检查管理人员排查不到位、隐患排查不及时的问题，提升了人员巡检工作管理的效率，同时使得隐患的上报、检查、管理更加简便，做到及时发现、及时消除各类安全生产隐患，实现参建各方分级排查与响应治理。通过统计分析各类隐患及事故发生的趋势和规律，找出影响因素，便于及时防范、发现和治理隐患，为城市轨道交通建设安全隐患管理提供先进可靠的技术支持[2]。

1 系统建设目标

1.1 应用目标

研发城市轨道交通隐患排查治理信息系统，实现网络化、移动化办公。安全隐患等安全管理信息通过平台，利用网络实现排查、上传、整改、复核、核准、消除、统计、分析、考核等功能。

通过信息系统，轨道交通某个工点排查的隐患，治理到何种程度，各层级人员都能及时了解和掌握，为及时决策提供了便捷的途径和真实可靠的依据，提高了隐患排查治理工作的时效性和“三违”管理工作的严肃性。

1) 按级别和类型管理隐患，对隐患进行分类、分级管理，实现轨道交通工程安全多角度管理；通过建设单位、监理单位、施工单位关键岗位的参与，建立三级管控模式，实现隐患排查治理工作的全员参与。

2) 隐患全过程管理，包含土建工程(含装饰装修工程)、机电及安装工程(含供电、通风、通信信号工程)、轨道工程等。

3) 实现从隐患排查、上报、整改、复核、核准到消除的闭环管理模式，系统保留所有业务的处理过程，随时可追溯，便于明确职责、有效监管和责任追究。

4) 根据国内相关法律、法规、技术标准、规范，同时整合大量专家经验，梳理建立了城市轨道交通安全隐患排查要点库与隐患分类分级标准库，建立统一的隐患识别标准，可引导与提示各参建单位按各自职责按期开展隐患排查治理工作，增强安全知识学习，积累历史经验和教训，避免事故发生。

5) 建立提示信息主动推送机制，施工、监理及建设单位开展隐患排查工作的频次要求、需要治理的隐患信息，系统可通过首页以及短信的方式实现主动推送。

6) 实现按施工单位、监理单位、建设单位，按隐患排查、治理与消除的工作情况和效果逐级考核评分，能够按周、月、季、年生成评分报告，实现对参建单位隐患工作自动考核评分。

7) 实现按隐患类型、隐患等级、线路、单位等信息自动生成统计报表，能够根据不同参建单位类型生成周报、监理通知单、业主整改通知单等报表。

1.2 技术目标

1) 实现人性化的系统配置功能：为了最大限度提高系统的灵活性，满足用户瞬息万变的需求，本系统增加了许多人性化的系统配置功能，可对隐患处置流程、考核规则、消息推送等功能进行个性化定制。

2) 系统具有高可靠性、安全性、可维护性和可扩充性，反应迅速，操作简捷，具有良好的用户界面。

2 系统业务需求分析

2.1 隐患排查治理的总体思路

轨道交通工程建设参建单位由被动接受安全监管向主动开展安全管理转变，由政府为主的行政执法排查隐患向企业为主的日常管理排查隐患转变，从治标的隐患排查向治本的隐患排查转变；安全质量隐患排查治理常态化、规范化，推动企业安全生产，实现标准化；落实建设单位安全隐患排查治理与管控的主体责任、监理单位的主体督查责任，施工单位的关键与直接责任；建立健全安全生产长效机制，把握事故防范和安全生产工作的主动权，使各参建单位和人员知道安全隐患排查治理应该“做什么、怎么做”，使安全管理人员知道“管什么、怎么管”，充分调动各参建单位相关职能部门和人员的积极性，全面推进安全隐患排查治理工作；实现安全隐患排查治理与管控工作有章可循、有据可依，全员、全过程、全方位管理[3]。

2.2 分级管控

隐患排查管理实行“三层级”管理机制，即决策层、监管层和实施层(见图1)。

图1 分级管控关系Fig.1 Classification of danger management

2.3 隐患分级和分类

一般可以将安全隐患分为3个等级，其中一级到三级隐患的危害大小和整改难易程度逐级降低。

1) 一级隐患：危害大，可能造成重大的安全生产事故和质量事故，在国家、省市范围内造成较大不良社会影响；或隐患整改难度大，需全部或局部停工，并经过一定时间整改处理方能销号的隐患。

2) 二级隐患：危害较大，可能造成安全生产事故和质量问题，或整改难度较大，需经过一定时间整改处理方能销号的隐患。

3) 三级隐患：危害和整改难度不大，发现后能够及时整改处理销号的隐患。

2.4 隐患排查治理程序

安全隐患排查治理程序包括排查、响应、整改、复核、消除5个步骤(见图2)。

1) 排查是采取多种措施找出工程施工过程中存在的安全质量隐患的活动，包括有组织的集体开展隐患排查和单独个人实施的隐患排查。

2) 响应是组织对排查发现的隐患予以整改、复核及销号，督促相关单位和部门积极整改隐患并复核整改情况，收集、整理、存档隐患整改资料。

3) 整改是对隐患进行现场消除，一般都由施工单位完成。对于影响和整改难度都比较大的隐患，应编制整改方案，组织论证和申请批复方案，控制和尽力减小整改隐患造成的影响，形成整改资料。

4) 复核是对隐患的整改情况进行检查、验收及查询。

5) 消除是对隐患整改结果的确认与肯定。由负责整改的单位或部门申请，由有消除核准权限的部门履行。

图2 隐患排查治理程序Fig.2 Procedure of investigation and governance of hidden dangers

2.5 行为量化

行为量化包括排查的频次和行为过程的时限。

隐患排查频次分为日排查、周排查、月排查、季度排查，排查要全覆盖，定期排查与日常排查相结合，专业排查与综合排查相结合，一般排查与重点排查相结合，确保横向到边、纵向到底、及时发现、不留死角。

隐患排查上报、响应、整改、复核、销号时限依据隐患发布单位、隐患类型和级别的不同而有差异。

3 系统总体设计

隐患排查治理系统的开发设计包括5个阶段，分别是需求调研分析阶段、设计阶段、实现阶段、测试阶段及运行与维护阶段，各阶段的技术路线如图3所示[4]。

图3 隐患排查治理系统开发设计阶段Fig.3 Development and design phase of investigation and governance of hidden danger system

3.1 架构设计

隐患排查治理系统采用4个结构层设计(见图4)，自底层至顶层分别是基础设施层、数据中心层、共享组件层以及业务应用层。采用4层的系统结构设计有利于系统的功能拓展与可移植性，能够轻松实现隐患系统与其他系统的数据整合，实现系统功能的可移植性。

基础设施层：配置隐患排查治理信息系统运行的基础硬件设备。

数据中心层：实现对隐患系统所有数据的集中、有序管理，包括基础文档数据、GIS数据以及管理过程产生的数据等。

共享组件层：共享组件是基于技术组件，根据系统专业业务需要，对技术组件进行扩展研发，从而形成能够为本系统各业务子模块研发的共享组件的集合，如GIS应用扩展组件、数据上报报表组件等。

图4 隐患排查治理系统总体架构Fig.4 Overall structure of investigation and governance of hidden danger system

业务应用层：业务应用层主要是面向用户的界面层，包括首页、隐患排查、隐患治理、考核管理、综合分析、通知通报、工程资料、客户端程序、系统管理等模块。

3.2 流程设计

隐患排查治理系统业务流程主要包括4个部分，分别是总公司隐患排查治理、建设分公司隐患排查治理、监理单位隐患排查治理、施工单位隐患排查治理4个不同安全管理层次，具体的业务流程设计如下：

总公司排查发现隐患，由建设分公司、监理单位、施工单位分别进行响应，施工单位进行现场整改并提交消除申请，监理单位复合整改情况并提交核准申请，总公司核准隐患复合情况并核准消除申请，监理单位消除隐患。

建设分公司排查发现隐患，由总公司、监理单位、施工单位分别进行响应，施工单位进行现场整改并提交消除申请，监理单位复合整改情况并提交核准申请，建设分公司核准隐患复合情况并核准消除申请，监理单位消除隐患。

监理单位排查发现隐患，由总公司、建设分公司、施工单位分别进行响应，施工单位进行现场整改并提交消除申请，监理单位复合整改情况并消除隐患(见图5)。

图5 隐患排查治理系统流程设计Fig.5 Process design of investigation and governance of hidden danger system

施工单位排查发现隐患，由总公司、建设分公司、监理单位分别进行响应，施工单位进行现场整改并提交消除申请，监理单位复合整改情况并消除隐患。

3.3 开发技术设计

隐患排查治理系统运用主流的 SSM 框架，采用B/S多层体系结构，保证系统运行的稳定性、高效性。结合 MVC 设计模式，根据 Java、Jsp、JavaScript、CSS、XML等相关计算机语言规范标准进行设计和开发。由于Web服务的扩展性，系统接口运用WebService服务技术。数据库管理系统采用SQL Server 2012，基于windows Server 2012操作系统和IE浏览器开发。系统设计严格遵循电子政务框架标准进行设计，采用XML数据交换标准，通过采用SOA架构和服务总线形式提供接口，以面向服务进行规划设计。具体采用的技术如下[5]：

1) 采用SSM框架，SSM框架是目前比较主流的Java EE企业级框架，适用于搭建大型的企业级应用系统，适合本系统。

2) 采用Spring技术，Spring是一个轻量级的控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架，面向接口编程主要目的是解耦，以便在业务变更时能通过最小的代价及最快的速度进行调整。

3) 采用springMVC技术，主流的MVC开发模式支持框架，将视图、数据、控制器分离，降低了复杂度，使系统结构更清晰，代码更优雅，面对需求变更时调整更容易。

4) 采用MyBatis技术，一个基于 Java的持久层ORM框架，普通开发上比较简单又具有面对复杂数据查询时的扩展，安全方面默认防止 sql注入，还能快速应对不同数据库的变更。

5) 采用 Quartz技术，一个非常简洁的能满足复杂任务调度的定时任务调度框架，系统利用它实现违规超时控制。

6) 采用EhCache技术，一个纯Java的进程内框架，快速、简单、具有多种缓存策略、能实现内存缓存和磁盘缓存，系统利用它存储查询热点数据，提高系统响应速度。

3.4 性能设计

根据用户对信息系统的业务需求以及计算机软件本身对于性能的需求，对于安全隐患排查治理系统的性能设计如下：

1) 系统具有面向用户灵活的报表设计、多层的用户与模块权限设置、丰富多样的统计功能、直观的GIS图形显示与操作、强大的检索查询功能等；

2) 系统程序设计代码规范、唯一、简洁、有系统性，模块界面清晰、简洁、有美感，有灵活多样的用户界面和人机交互，醒目的操作提示和声音提醒；

3) 系统具有强大的安全性能，符合国际通用的全部安全标准(包括互联网Internet安全标准)和国家保密局系统安全标准。

4) 完善的数据接口和数据安全备份功能，系统支持与各类后台大型业务系统及应用之间进行高性能的数据交换和实时访问。

5) 提供必要的容错与纠错能力，应用模块对用户的操作提供操作安全日志，为系统安全管理和系统故障维护工作提供依据[6]。

3.5 模块设计

系统的功能模块包括首页模块、隐患排查模块、隐患治理模块、考核管理模块、综合统计模块、工程资料模块、手机APP等，整体功能模块设计如图6。

3.6 数据库设计

数据库概念设计是软件设计阶段的重要组成部分，根据隐患排查治理的业务梳理，隐患排查治理系统的数据库概念设计如图7。

图7 隐患排查治理系统数据库概念设计Fig.7 Database conceptual design of investigation and governance of hidden danger system

根据数据库概念设计，初步设计数据库表为 29张，包含dt_NnHiddenDangerInvest、dt_NnHiddenDangerShangBao、dt_HiddenDangerFrequency等数据表。

4 系统功能设计与实现

隐患排查治理系统主要功能包含首页、隐患排查、隐患治理、考核管理、综合统计、工程资料、手机APP等模块[7]。

4.1 首页模块功能设计

首页模块集中展示了隐患系统的各模块关键信息，可让用户迅速掌握隐患排查治理状态，主要包括以下功能：隐患统计、隐患提醒、违规提醒。

用户登录系统后，可在首页看到3个标签页，在隐患统计中可查看全线网各工点的隐患状态，在隐患提醒中可查看所有未消除的隐患，并可对需处置的隐患进行相应操作，在违规提醒中可查看在整个隐患排查治理工作过程中产生的违规记录(见图8)。

图8 首页功能示例Fig.8 The example of home page function

4.2 隐患排查模块功能设计

隐患排查分为两个入口：个人排查入口和综合排查入口。在隐患排查页面上内置了隐患排查要点库，并进行了分类分级，不同级别的隐患所需的排查频次与处置流程不同。

在隐患排查新建页面，选择相应的基本信息，并在排查项目清单选择有隐患的项目，填写具体的隐患部位、隐患描述以及消除要求后，即可完成隐患上报(见图9)。

4.3 隐患治理模块功能设计

上报到系统的隐患经施工单位整改，将整改后的结果录入系统，由监理单位进行复合，再由排查人员进行核准，最后由监理单位进行消除。

系统内置流程引擎，每一步流转到哪个角色由系统根据模型自动控制，并通过计时线程对超时操作进行升级，由上一级岗位或单位进行处置，以免隐患长期无法闭环。

图9 隐患排查功能示例Fig.9 The example of hidden danger investigation function

隐患治理模块同时集成了消息推送功能，在处置流程的每一步都会通过站内信、手机APP、短信等方式通知相应责任人及时处置，以免错过时间，造成违规。

4.4 考核管理模块功能设计

依据考核管理办法规定，对各单位的考核扣分情况从不同的层次进行统计，并计算出综合排名，有效督促各参建单位按管理办法规定进行隐患排查和治理。

系统通过后台服务，采用Quartz技术，实现违规操作的自动判断，实时对超时、打回等动作进行记录，并根据扣分规则进行分数核算，最终统计出综合排名(见图 10)。

4.5 综合统计模块功能设计

综合统计模块可以从不同的角度对某一时间段内隐患的类型、等级和治理情况进行统计，并按时间段统计各类隐患的发展态势和趋势，可用数字、饼状图、柱状图和折线图进行体现，统计结果可以帮助管理者了解突发隐患和常发隐患，对下一步安全管理工作进行有针对性的布置，防患于未然。统计方式包括按类型等级统计、按线路类型统计、按线路等级统计、态势分析等(见图11)。

图10 考核管理功能示例Fig.10 The example of assessment management function

图11 综合统计功能示例Fig.11 The example of comprehensive statistics function

4.6 工程资料模块功能设计

工程资料模块可对本阶段的隐患排查治理情况进行提炼，自动生成隐患排查治理周、月报，并分类存档，供各参建单位在线浏览、下载与修改上传，对本阶段的隐患排查治理工作总结有着重要意义。

4.7 手机APP功能设计

手机客户端程序是针对隐患排查系统而开发的移动应用，包括工作提示、综合统计、隐患跟踪、隐患地图、工程资料、通讯录等功能模块，系统支持Andriod系统和 IOS系统，用户可扫描二维码下载应用并安装(见图 12)。

图12 手机APP功能示例Fig.12 The example of mobile APP function

5 新技术应用

5.1 微信平台的应用

基于微信公众平台服务，将隐患排查治理系统的隐患排查、隐患治理以及隐患统计等功能植入到微信公众号，开发出隐患系统微信平台。

用户在使用微信平台前需先关注微信公众号，并在微信平台上进行账号绑定。之后隐患信息可以准确定向推送，而并非群发，可将需该用户处置的隐患推送至该用户微信上，通过点击推送信息，查看隐患详情并进行处置操作。

5.2 大数据技术的应用

随着隐患排查治理系统的应用，接入的线路越来越多，系统的隐患数据库中存储了大量的隐患数据，这些数据除了作为隐患排查治理工作的过程记录外，对现场安全管理工作的辅助决策分析还具有重大意义。

例如态势趋势分析，将隐患分类后，在一定的时间内，统计出固定周期内不同类别隐患的分布情况，通过这种统计，可以看出不同周期内各种隐患的分布情况，从而分析出当前周期的隐患管控重点，为隐患排查治理工作提供辅助决策[8]。

5.3 生物识别技术的应用

传统的身份鉴定方法包括身份标识物品(如钥匙、证件、ATM卡等)和身份标识知识(如用户名和密码)但由于主要借助体外物，一旦证明身份的标识物品和标识知识被盗或遗忘，其身份就容易被他人冒充或取代。

生物识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性。生物特征识别技术具有不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点。

生物识别技术，主要是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性(如指纹、脸象、虹膜等)和行为特征(如笔迹、声音、步态等)来进行个人身份的鉴定。

在隐患排查治理系统中主要应用的识别技术包括指纹和人脸识别。指纹识别，结合施工现场的门禁系统及考勤机，对人员进行记录及考勤情况进行管理。人脸识别，主要应用于以下场景：

1) 在线培训教育，对工人按工种进行培训教育，在培训时通过人脸识别，验证参训人是否是本人以及是否处于学习状态，并在考试时进行身份验证。

2) 建立黑名单库，将严重违规人员或者未通过培训的人员加入黑名单库，在该人员再次出现在某工地时，可通过人员识别技术快速比对，并提醒管理人员进行处置。

3) 隐患排查，手机APP中开发了人脸识别模块，排查人员在现场如果发现有人员进行违规操作，可直接通过APP识别该人员，并进行隐患记录上传。

4) 人员全生命周期管理，通过手机 APP扫描识别人员后，可查看该人员的全部信息，包括隐患工作记录、培训考试记录、过往工地记录等[9]。

5.4 图像识别技术的应用

图像识别技术可以通过图像的主要特征识别出特定的信息，在隐患排查治理系统中主要应用是通过智能摄像头设备对人的不安全行为(违规操作等)以及物的不安全状态(倾斜、烟雾等)进行分析，及时判断出隐患，并通过系统提醒相关人员及时处置。

5.5 物联网技术的应用

物联网技术，是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。

传统的隐患排查都是采用人工查看的方式，效率低下且不够及时准确，现在可以采用物联网技术，通过传感器对结构变形、大型设备的应力变化、人员设备的位置等信息进行采集，通过中央控制单元进行集中存储计算，通过无线/4G网络进行传输，再由服务器进行处理分析，供用户进行决策。

6 信息系统与隐患排查治理工作的结合

6.1 首页的差异化展示

基层页面：基层界面主要实现隐患治理上报、整改、响应及消除等事物处理。

管理页面：管理者页面实现从宏观把握全线网隐患排查治理状态。

6.2 排查责任主体任务自动推送

排查频率：根据施工、监理、建设等单位不同排查责任主体，实现日、周、月、季等不同频次排查任务自动推送。

排查内容：根据工程实际进展和排查主体岗位，不同的排查具体项目系统自动推送。

6.3 隐患整治全过程闭合管理

从隐患排查、隐患上报、隐患更改、隐患消除实现全过程管理，确保发现的每条隐患在规定时限内得到整改消除。

6.4 隐患治理全过程留痕

对发现的每条隐患系统整改时限、责任人、整改要求进行全过程跟踪，做到留痕、有迹可寻。

6.5 “排查—治理”分离考核，从源头上鼓励发现隐患

系统对各单位的考核排名原则，不以发现隐患的多少为依据，而是从未排查、排查不到位、排查不及时、整改不及时的角度进行考核，强化责任主体落实，鼓励自查自纠，及时完成整改(见图13)。

6.6 隐患状态综合统计分析

对发现的隐患按线路、单位、类型、等级进行统计、分析，对高发、易发隐患类别、发生单位做到实时掌控，可帮助管理者及时调整管控方向和重点。

图13 隐患排查治理系统考核内容Fig.13 Assessment contents of investigation and governance of hidden danger system

6.7 信息化、科技化隐患管理

排查人员可采用电脑、平板及智能手机完成排查任务，巡查路径可实时查询，并可以采用扫描现场二维码，及时对现场出现的隐患排查、上报、治理、消除(见图14)。

图14 二维码应用Fig.14 QR code application

7 结语

安全隐患排查治理系统的实现提高了轨道交通建设安全隐患管理业务的运行效率。目前主流的分布式应用系统的架构不断发展，J2EE架构将成为隐患排查系统建设的核心技术架构，特别是主流的 spring+springMVC+mybatis框架整合技术，提高了系统的开发效率和升级效率，为隐患排查治理业务系统的需求探索和改进提供了重要框架技术支撑。系统的设计、开发和实现能有效推进轨道交通建设信息技术创新，强化安全隐患管理系统开发和信息资源利用，促进各参建单位之间的互联互通和信息共享，为强化轨道交通建设安全隐患管理主体责任、改进安全监管监察方式方法和落实政府监管责任提供信息技术支撑和保障，努力提高建设单位监管监察能力。

系统的开发设计包含如下几个特点：应用Web服务技术实现业务数据对接，强化隐患处理过程；专家隐患排查机制的建立，有利于强化隐患排查业务处置力度；系统提供强大的信息推送平台，督促参建各方及时动态更新数据；提供完善的二次接口，方便系统的扩展。系统的推广应用，能有效提高隐患排查工作的效率，对提高企业的安全隐患排查信息化建设具有借鉴意义。