地鐵隧道工程施工信息化管理與應(yīng)用研究

【摘要】針對地鐵施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的文件管理模式已滿足不了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)快速分析和長期安全保存的要求，提出了建立地鐵隧道的安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，并對系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境等方面進(jìn)行了闡述，以保證地鐵隧道工程的安全施工。

【關(guān)鍵詞】地鐵工程;信息管理;系統(tǒng)開發(fā)

地鐵大多位于人口稠密的城區(qū)，通常周圍有重要的建筑物和地下管網(wǎng)，地鐵隧道施工有可能使其產(chǎn)生位移、沉降和變形，以致遭受破壞，造成嚴(yán)重的工程事故[1-2]。如2003年3月27日，上海明珠線二期工地圍墻內(nèi)發(fā)生塌陷事故。圍墻內(nèi)出現(xiàn)一個南北走向的長溝，溝東面有2個-3個籃球場面積大小、南北走向的塌陷地，塌陷最深的地方約有2m-3m。2004年3月17日，廣州地鐵三號線的建設(shè)工地發(fā)生塌方事故[3-4]。通過施工現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以及時掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)變位和周圍環(huán)境條件的變化，反饋信息以指導(dǎo)施工。因此，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時分析和保存在地鐵施工過程中具有特別重要的意義。然而，地鐵隧道工程施工安全監(jiān)測數(shù)據(jù)紛繁復(fù)雜，如何有效地管理、運用好這些監(jiān)測信息，并反饋地鐵隧道的安全狀況一直是地鐵隧道工程安全管理和評價關(guān)注的熱點和難點問題。文中提出的建立地鐵隧道安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，是面向地鐵公司開發(fā)的一套地鐵隧道實時監(jiān)測信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能是：實時搜集各個分散的變形監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，建立以實時監(jiān)測數(shù)據(jù)為核心的網(wǎng)絡(luò)化分布數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)傳輸線路傳送到服務(wù)器，按照相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器隨時分析各類變形數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)實時向各方發(fā)布分析結(jié)果，為地鐵隧道工程施工和地鐵運營提供精確、迅捷的決策依據(jù)。系統(tǒng)是基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的，用于隨時處理地鐵施工過程中各種地上地下建筑物的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息反饋的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)。

一、地鐵隧道安全監(jiān)測信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析

1、地鐵隧道實時監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)

本子系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)工程布置圖的收集和審核，系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)，主要實現(xiàn)以下功能。（1）項目設(shè)計：本子系統(tǒng)不是簡單的針對某個具體項目，而是一個通用的系統(tǒng)平臺，可以進(jìn)行項目編輯、工點編輯、測點編輯，同時具有項目管理功能。（2）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合IFC工業(yè)基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)格式是標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的，而各個廠家的監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)格式和各個監(jiān)測單位的報表格式是不一致的。所以，為了統(tǒng)一管理相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須能夠把一種數(shù)據(jù)的不同格式轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式。（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入：監(jiān)測數(shù)據(jù)由各個工點的資料員錄入，分手動錄入和自動成批導(dǎo)入，然后上傳到項目部匯總。（4）監(jiān)測數(shù)據(jù)審核：項目部設(shè)專人對各個工點的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，剔除由于人為原因和儀器異常產(chǎn)生的不正常數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)審核合格后，上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)服務(wù)器綜合分析處理，向各方發(fā)布。（5）地質(zhì)數(shù)據(jù)錄入：由各勘察單位按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式錄入，然后上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器，供相關(guān)各方分析時參考。（6）測繪數(shù)據(jù)錄入：由各測繪單位按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式錄入，然后上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器，供相關(guān)各方分析時參考。（7）監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢：實時生成各類報表、曲線。

2、地鐵隧道實時監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)

本子系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器支持，向施工單位、業(yè)主單位、設(shè)計單位、監(jiān)測單位等相關(guān)各方實時發(fā)布監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。相關(guān)各方可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)查詢自己關(guān)心的數(shù)據(jù)，及時和相關(guān)各方溝通。本部分基于B/S系統(tǒng)，主要實現(xiàn)如下功能。（1）網(wǎng)絡(luò)GIS系統(tǒng)功能：利用網(wǎng)絡(luò)GIS功能，形象、準(zhǔn)確地在網(wǎng)絡(luò)地圖上綜合管理各工點、各測點和各施工對象，把監(jiān)測資料、地質(zhì)資料和施工圖有效地結(jié)合起來，便于綜合分析。（2）實時查詢監(jiān)測信息：可以利用各種手段方便地查詢當(dāng)前和歷史的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。實時生成各類報表，時程曲線，工況報告。（3）實時預(yù)警：數(shù)據(jù)服務(wù)器實時分析各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過動畫、聲音、電子郵件、短消息等多種形式組成預(yù)警、報警系統(tǒng)。只要有監(jiān)測異常發(fā)生，系統(tǒng)就會進(jìn)行個性化的報警提示;同時能夠在網(wǎng)絡(luò)地圖上清晰地表現(xiàn)各工點、各測點的預(yù)警情況。（4）信息交流平臺：可以通過BBS、電子郵件、短消息和相關(guān)各方實時溝通工程信息。（5）整合辦公信息系統(tǒng)：系統(tǒng)具有開放性，可以和業(yè)主單位的相關(guān)辦公信息系統(tǒng)或者用戶網(wǎng)站整合，形成一個綜合的信息協(xié)同辦公系統(tǒng)。

二、地鐵隧道系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是本信息系統(tǒng)建設(shè)的核心技術(shù)，其設(shè)計質(zhì)量將直接影響各子系統(tǒng)的性能和質(zhì)量以及日后系統(tǒng)的擴(kuò)充。按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計原則，對地鐵隧道施工過程中的監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行分類，研究數(shù)據(jù)的分布和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。地鐵隧道施工過程中監(jiān)測的主要內(nèi)容為：工程基本信息、測線基本信息、測面基本信息、測點基本信息、測點監(jiān)測值信息等。根據(jù)上述監(jiān)測內(nèi)容，利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)描述語言相應(yīng)地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫所含的各種數(shù)據(jù)表，并在各數(shù)據(jù)表中定義主鍵和插入外鍵，以便于各數(shù)據(jù)表之間的關(guān)聯(lián)查詢和索引。

三、地鐵系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

1、數(shù)據(jù)庫

采用當(dāng)前使用較為普遍的SQLSever2003，SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是當(dāng)今較為流行的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、分析的能力、有較高的可伸縮性及可靠性。該系統(tǒng)提供了以Web標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫編程功能，豐富的XML和In-ternet標(biāo)準(zhǔn)支持允許您使用內(nèi)置的存儲過程以XML格式輕松存儲和檢索數(shù)據(jù)，提供了完全的Web支持。

2、開發(fā)工具

采用VisualStudio.NET和.NET框架。Microsoft.NET是MicrosoftXMLWebservices平臺，XMLWebservices允許應(yīng)用程序通過Internet進(jìn)行通訊和共享數(shù)據(jù)，而不管所采用的是哪種操作系統(tǒng)、設(shè)備或編程語言。MicrosoftVisualStudio.NET和Mi-crosoft.NET框架為開發(fā)人員提供了生成、部署和運行XMLWeb services的完整解決方案。

這是一套利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成的人機(jī)信息處理系統(tǒng)，抽象模擬項目內(nèi)部監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、發(fā)布的數(shù)據(jù)流程，可輕松輔助工程建設(shè)相關(guān)各方人員進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時查詢，實現(xiàn)整個監(jiān)測數(shù)據(jù)管理體系全面自動化、流程化和數(shù)字化，并可方便地與其他內(nèi)部管理系統(tǒng)或外部網(wǎng)站集成整合，建立一個高質(zhì)量、高效率的內(nèi)外部銜接的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)管理發(fā)布系統(tǒng)。通過系統(tǒng)的實施，全面整合和實時監(jiān)測相關(guān)的工程數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)，形成一個完整的實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)工程數(shù)據(jù)庫，使得系統(tǒng)針對實時監(jiān)測信息的綜合分析和管理能力得到顯著的提高。

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作者簡介

周文博（1987.11.13-），男，助理工程師，江蘇揚州人，大學(xué)本科，2010年7月、2014年7月先后畢業(yè)于華中科技大學(xué)工程造價專業(yè)和西南科技大學(xué)工程管理專業(yè)，現(xiàn)任中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司福州地鐵工程一號線十標(biāo)項目部技術(shù)主管，主要從事中國鐵道建筑系統(tǒng)的軌道交通工程的施工生產(chǎn)管理與研究工作.北京順義，101300.