城市轨道交通土建工程安全质量巡检系统的设计与实现

城市轨道交通土建工程安全质量巡检系统

的设计与实现

万里1，田永宝2，王晓文3，张君4

（青岛海信网络科技股份有限公司，山东省青岛市，266100）1,2,3

（青岛市西海岸轨道交通有限公司，山东省青岛市，266100）4

摘要：为有效指导城市轨道交通工程安全质量检查工作，科学评价工程质量安全管理现状，切实消除工程隐患，保障工程质量安全，本文设计并实现了城市轨道交通土建工程安全质量巡检系统，该系统将施工现场质量检查工作“清单化”，构建完备的安全质量检测体系，并结合当今流行的Android手机智能终端、B/S 客户端三层体系结构及MySQL数据库存储技术，最终实现了安全质量检测的闭环管理业务流程，有效提高了施工现场安全质量巡检工作效率，达到规范管理和防范风险的目标。

关键词：轨道交通土建工程；安全质量巡检；检查项；二维码

Design and Implementation of Safety and Quality Inspection System of the Urban Rail Transit Civil Engineering

Wan Li1，Tian Yongbao2，Wang Xiaowen3，Zhang Jun4

(Hisense-transtech, Qingdao Shandong Province, 266100)1,2,3

(Qingdao Westcoast Rail Transit Co., Ltd., Qingdao Shandong Province, 266100)4 Abstract：In order to carry out the inspection of safety and quality of urban rail transit engineering project efficiently, to evaluate the management status of the quality and safety of the engineering project scientifically and to indeed ensure the quality and safety of the engineering project. This paper designs and implements a Safety and Quality Inspection System of the Urban Rail Transit Civil Engineering. The system will make a list of the inspection of safety and quality of construction site and build a comprehensive inspection system. Using today's popular Android platform and B/S client of three-tier architecture, combined with the storage technology of the MySQL database, the system achieves the Closed-loop management process ultimately. It improves the work efficiency of the inspection of safety and quality of construction site effectively and achieves the goals of standardized management and risk prevention.

Key words：Rail Civil Engineering;inspection of safety and quality; check items; QR code

1轨道交通土建工程安全现状

近年来，我国城市轨道交通建设呈现超常规的发展态势，但工程质量安全形势不容乐观。特别在现阶段扩内需、保增长的宏观背景下，城市轨道交通工程建设和速度迅速增加，已相对短缺的建设和监管力量被进一步摊薄，工程质量安全形势可能更加严峻[1]。城市轨道交通土建工程具有建设规模大、涉及专业多、技术要求高、工程风险突出、施工环境复杂、工程建设周期长等特点，导致安全质量控制难度较大，易发生工程安全事故与质量隐患。同时，城市轨道交通工程为城市重大基础设施工程，投资大、涉及面广、社会关注度和公共安全要求高，一旦出现事故容易引起社会放大效应[2]。由于我国轨道交通工程的建设历史较短、经验不足，在建设中存在着一些不容忽视的问题和安全隐患，对潜在的技术风险缺乏必要的分析和论证，以及人们对客观规律的认识不足、管理不到位。因此，安全风险的科学管控，已

成为轨道交通工程建设急需解决的核心问题之一。

基于城市轨道交通工程建设中，周边地理环境条件复杂、不确定性因素多、工程风险突出等特点，传统的人为监督控制等技术手段已经难以满足城市轨道交通的安全质量管理需求，迫切需要利用信息化手段来有效管控工程建设中一些潜在的技术风险和安全质量隐患，通过建立完备的城市轨道交通土建工程安全管理体系，提高现场质量管理工作反馈的及时性、完整性和准确性，管理做到高效透明，节约管理成本，提高城市轨道交通工程的安全质量管理水平。

2轨道交通土建工程安全质量管理面临的挑战

为应对大规模建设形势下的城市轨道交通工程质量安全管理的严峻形势，以上海地铁、北京地铁、广州地铁、为代表的城市轨道交通工程建设管理单位率先在传统的质量安全管理模式下开展质量和安全管理相关的信息系统的研究与应用工作[3]。但由于国内城市轨道交通工程质量安全管理信息系统的建设与应用工作起步较晚，在信息化研究与应用过程中也逐渐暴露了信息系统设计、应用与管理的不足[4]，现场施工安全质量管理存在问题主要包括：

1.国内各城市的轨道交通运营起步较晚，各项安全生产管理制度和规章规程部分是借鉴了国内外城市地铁的经验，经过一段时间的磨合和实践检验，会出现一些不足之处，行业缺乏统一的工程质量安全建设监管标准，现场工程质量安全检查任务不明确，缺乏规范、完善、科学的检查标准及要求，单一固定的检查体系已不能满足特定企业的管理要求。

2.轨道交通工程建设涉及专业繁多、施工环境复杂、技术要求高，现场安全质量检查工作对实施人员的专业水平要求较高，为消除由于人员水平造成的质量工作检查的差异，需投入较高成本为业务人员进行专业知识培训。

3.质量巡检人员作为施工现场作业的监管和质量把关人员，能否充分履行职责，对工程安全管理的意义非常重大。在日常的监督检查中，我们发现一些监理项目部安全质量管理体系不健全、缺乏必要的管理制度或制度执行不到位；质量检查人员是否按照要求到达现场履行检查工作无法跟踪，从而导致现场安全质量管理工作效率低下、存在较大的安全隐患。

4.由于检查数据质量不高，检查结果缺乏完整性和准确性，管理粗放，不能准确反映现场的问题。现场质量管理工作反馈不及时，检查数据提报滞后，对现场存在的问题不能及时发现或发现问题后缺乏有力的处理手段，现场问题闭环管理周期长。

5.现场巡检人员通过纸质版检查内容展开安全质量检查工作，图文资料没有电子化，保存查询极为不便。

为有效指导城市轨道交通工程质量安全检查工作，科学评价工程质量安全管理现状，切实消除工程隐患，预防事故和险情，保障工程质量安全，本文设计并实现了城市轨道交通土建工程安全质量安全系统，该系统构建了完备的质量安全检测体系，将施工现场质量检查工作“标准化、清单化”，可根据企业管理要求，对检查内容进行定制，使管理更有针对性。本系统可协助建设、勘察、设计、施工、监理、监测等各方单位主体开展高效的质量安全自

查工作，及时消除由于人员水平造成的质量工作检查的差异，达到规范管理和防范风险的目标。

3城市轨道交通土建工程安全质量巡检系统的设计

3.1系统总体设计

为整合建设单位、设计单位、施工单位、监理、监测等各方单位的监测力量，并形成高效的安全质量闭环管理流程，达到规范管理和防范风险的目标。系统的整体功能业务模块需分为三部分：后台管理模块、现场检查模块及问题整改模块。系统业务流程如图3-1所示。

图 3‐1 系统业务流程图

1.后台管理模块

后台管理模块完成安全质量检查项的管理、二维码管理及安全质量问题汇总分析。由公司领导对手机终端上传的现场安全质量检查问题进行汇总分析，及时识别现场施工过程中的高发率的安全质量问题，提出相关的质量管理要求，从而在整体上把控现场作业的安全质量状况及项目的进展情况；安质部根据质量管理要求，制定专项检查内容及评分标准，并根据现场不同工区工点的施工内容进行分配，最终生成相应的二维码信息。

2.现场检查模块

各巡检单位通过手机终端软件扫描工区工点二维码信息，生成标准的检查项及检查内容，巡检完成后，将任务详情及检查结果上传至后台管理系统进行统一管理汇总。

3.问题整改模块

现场巡检不合格的任务将自动生成整改通知单，各工区施工人员根据同步后的整改任务进行相应整改，并由监理监督完成现场质量整改和检查确认，整改任务完成后，将整改结果录入并上传至后台管理系统。

3.2系统相关技术介绍

本项目从工程实体质量安全和相关主体的质量安全行为等方面设定详细全面的检查项，

建立科学规范的检查评分制度，并将该检查体系录入基于B/S架构的后台管理系统进行数据库存储管理，并依据特定的规则生成二维码检测清单；前台通过Android智能手机终端的现场通软件扫描二维码，自动生成各专业的检查列表，由建设单位、勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位和第三方监测单位依据各自不同的检查项对现场施工作业进行安全检查并将检查结果上传；最终应用数据库存储技术对检查任务进行统一维护，并由后台管理系统完成上报安全质量问题的统计汇总，方便业主实时把控工程开展进度、高效管理工程质量安全工作。系统涉及的相关技术如下：

1.Android软件平台简介

Android是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统。Android采用了分层的系统架构，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。

图 3‐2 Android系统架构图

从Android的系统架构图看，Android操作系统分四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层[5]。其中Android的Linux kernel控制包括系统中各硬件的驱动程序，电源管理等。现如今Android操作系统不止应用到手机中，还被应用在汽车、平板电脑、和智能上网设备上。

本系统中的现场巡检及整改业务是基于Android平台开发的现场通软件，施工现场巡检人员和施工单位利用便携式手机终端，即可完成检查任务和整改任务的同步与上传，消除传统的手工图文资料保存与查询带来的不便。

2.Web Service技术

Web Service是一个平台独立的，低耦合的，自包含的、基于可编程的web的应用程序，可使用开放的XML（标准通用标记语言下的一个子集）标准来描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序，用于开发分布式的互操作的应用程序。

Web Service 技术能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件，就可相互交换数据或集成。依据Web Service 规范实施的应用之间，无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么，都可以相互交换数据。Web Service 是自描述、自包含的可用网络模块，可以执行具体的业务功能。Web Service 也很容易部署，因为它们基于一些常规的产业标准以及已有的一些技术，诸如标准通用标记语言下的子集XML 、HTTP 。Web Service 减少了应用接口的花费。Web Service 为整个企业甚至多个组织之间的业务流程的集成提供了一个通用机制。

本系统中的后台管理系统与现场通软件通过WebService 接口进行通信，检查项和检查内容等基础数据的同步、检查任务和整改任务的上传等数据传输，是通过现场通软件调用WebService 接口完成。

3. B/S 架构技术

B/S 体系结构主要是浏览器、服务器与后台数据库三层组成，Web 服务器作为浏览器与后台数据库连接桥梁，实现两者之间的交互通信。B/S 三层体系结构与 C/S 体系结构的不同点在于B/S 由浏览器代替客户端向后台服务器发起请求，并直接接收数据返回。B/S 三层体系结构如图 3-3所示。

数据库事务处理数据预

处

理数据库层web 服务层浏览器

图 3‐3 B/S 三层体系结构

其中浏览器主要负责发送用户请求并接受返回的数据和响应结果，代替了客户端实现功能；服务器层则负责业务逻辑的处理，在接收到浏览器请求后与后台数据库进行交互，并负责数据库返回结果的发送；数据库服务器层的主要职责是对用户请求的数据处理，根据用户请求返回正确的数据结果，因此又称数据处理层。

B/S 三层体系结构将业务逻辑都交由服务器端处理，因此相比C/S 结构在系统维护和运行方面显得更加便捷，且该体系是用于搭建基于Web 的应用，保证了应用的网络拓展性[6]，因此本文的后台管理系统采用该体系结构进行搭建。

4. 二维码技术

二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

二维码可以分为堆叠式/行排式二维条码和矩阵式二维条码。堆叠式/行排式二维条码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成；矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元

素位置上用“点”表示二进制“1”，用“空”表示二进制“0”，“点”和“空”的排列组成代码。QR码是矩阵式二维条码的一种，QR码比其他二维码相比，具有识读速度快、数据密度大、占用空间小的优势。

通过在后台管理系统中配置指定工区工点的检查项列表，并自动生成对应的QR码图像，巡检人员通过手机终端软件扫码，自动获取检查项清单，从而避免了使用传统的纸质版检查内容带来的不便。

4城市轨道交通土建工程安全质量巡检系统的实现

后台管理系统采用B/S软件架构，为管理者提供数据服务。主要完成制定安全质量检查项、评分标准和二维码管理；跟踪现场的检查核整改情况，实现闭环管理；对前端采集数据进行汇总和分析，为高层提供管理决策支持等功能。

前端为基于Android手机移动终端的现场通软件，主要使用者是业主方和监理方等现场巡查人员。主要功能包括：管理巡检任务和整改任务；扫码生成标准检查项；检查评分数据和不合格项拍照上传；整改情况实时反馈。

4.1后台管理系统的实现

后台管理系统提供对工程项目安全质量的整体把控，主要包括工程概况、闭环管理、项目统计分析、问题分析和权限管理。

1.工程概况

工程概况主要完成系统基本信息的维护功能，主要包括项目信息管理、项目工区管理、项目工点管理、检查专业配置、二维码管理、工区工点二维码管理。

项目管理记录项目的各项详细信息，包括项目名称、项目编号、项目负责人、计划起止时间等，对项目进行查询、添加、编辑、删除管理。

项目工区和工点管理记录施工现场划分的工区，及工区中的工点数据。

检查专业配置模块根据《城市轨道交通工程质量安全检查指南（试行）》[7]制定标准的专业检查项、检查内容及评分机制，导入后台数据库进行统一管理，可根据企业管理要求，对检查内容进行定制。