城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)*

肖玲玲

(山西欣奧特自動(dòng)化工程有限公司，山西 太原 030012)

目前，我國(guó)獲批軌道交通建設(shè)規(guī)劃的城市已達(dá)43個(gè)，規(guī)劃總里程約8 600 km，我國(guó)城市軌道交通市場(chǎng)將在一段時(shí)間內(nèi)處于建設(shè)高峰時(shí)期。由于城市軌道交通建設(shè)工程建在地質(zhì)條件復(fù)雜，管道密集的市區(qū)地下，并且周邊建筑物、橋梁、道路較多，大大增加了軌道交通建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)[2]。 因此，城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警成為保障地鐵工程建設(shè)質(zhì)量、建設(shè)安全及保護(hù)沿線建筑環(huán)境的重要手段?，F(xiàn)階段，施工過(guò)程中各個(gè)監(jiān)測(cè)單位獨(dú)立監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)使用效率低，不能對(duì)整個(gè)施工線路的安全態(tài)勢(shì)宏觀認(rèn)識(shí)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的深層次利用，因此，建立城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通施工安全風(fēng)險(xiǎn)信息的規(guī)范化、系統(tǒng)化、信息化管理，已成為我國(guó)城市軌道交通施工建設(shè)急需解決的實(shí)際問(wèn)題。

本系統(tǒng)基于GIS的城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了GIS地圖管理、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理、基礎(chǔ)信息管理等功能，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行科學(xué)有效的預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工安全隱患，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的險(xiǎn)情做到及時(shí)地應(yīng)急處理，有效地保證了地鐵施工過(guò)程中的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

1 系統(tǒng)的整體構(gòu)建

城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)以GIS方法為核心，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，對(duì)城市軌道交通施工中的車(chē)站基坑與區(qū)間隧道施工點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析，實(shí)現(xiàn)工程風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)等級(jí)的動(dòng)態(tài)判斷及安全風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)化預(yù)警功能，促進(jìn)軌道交通施工安全生產(chǎn)，提升監(jiān)測(cè)信息化管理水平[3]。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的需求分析，系統(tǒng)在架構(gòu)設(shè)計(jì)上采用基于B/S的軟件架構(gòu)模式，總體架構(gòu)如圖1所示，主要包括訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層[4]。

◆ 訪問(wèn)層：其主要負(fù)責(zé)與用戶(hù)交互信息，是數(shù)據(jù)顯示、獲取的客戶(hù)終端，它將用戶(hù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器，并將服務(wù)器返回的信息展現(xiàn)給用戶(hù)。該系統(tǒng)可以提供多種訪問(wèn)方式，包括用戶(hù)客戶(hù)端訪問(wèn)和IE瀏覽器訪問(wèn)。

◆ 業(yè)務(wù)應(yīng)用層：負(fù)責(zé)相應(yīng)客戶(hù)端請(qǐng)求的核心層，接受并響應(yīng)數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)查詢(xún)請(qǐng)求，完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，主要包括系統(tǒng)管理、安全管理、GIS地圖管理、數(shù)據(jù)管理。

◆ 數(shù)據(jù)層是本架構(gòu)的最底層，不僅提供數(shù)據(jù)的輸入，也提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成業(yè)務(wù)應(yīng)用層識(shí)別的格式進(jìn)行保存輸出，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控、預(yù)警數(shù)據(jù)等各類(lèi)數(shù)據(jù)的添加、修改和查詢(xún)等操作，并對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳遞給上層的業(yè)務(wù)應(yīng)用層進(jìn)行處理。

圖1 城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警體系

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)為地鐵建設(shè)過(guò)程中提供安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等服務(wù)；通過(guò)該平臺(tái)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的掌握軌道交通在建工程的安全情況，地圖預(yù)警功能在突發(fā)事件時(shí)可起到協(xié)調(diào)指揮，應(yīng)急聯(lián)動(dòng)的作用。根據(jù)用戶(hù)的需求將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為四個(gè)模塊，即GIS地圖、數(shù)據(jù)管理、安全管理、系統(tǒng)管理四個(gè)模塊，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，具體的功能模塊圖如圖2所示。

圖2 城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)功能模塊

2 施工監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

2.1 監(jiān)測(cè)預(yù)警方法

地鐵施工監(jiān)測(cè)安全預(yù)警采用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)控制值預(yù)警或?qū)ΡO(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析等處理后進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警，在應(yīng)用過(guò)程中根據(jù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)結(jié)合指數(shù)預(yù)警或模型預(yù)警方法，建立預(yù)警模型，對(duì)應(yīng)不同的警級(jí)給出模型的取值范圍進(jìn)行預(yù)警。

2.2 監(jiān)測(cè)預(yù)警等級(jí)

根據(jù)地鐵施工及其建設(shè)管理的特點(diǎn)，按照地鐵施工的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、安全狀況、危害程度及發(fā)展趨勢(shì)等，將地鐵施工監(jiān)測(cè)安全預(yù)警由大到小分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)，分別用紅色、橙色、黃色和藍(lán)色表示，紅色為最高級(jí)別[5]。

3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

3.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中存在的險(xiǎn)情，隨時(shí)調(diào)整施工措施，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理工作主要包括兩部分，分別是資料整編和數(shù)據(jù)分析[6]。監(jiān)測(cè)資料的整編主要是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、審核、整理、編排，刊印成冊(cè)，使之系統(tǒng)化。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的定性、定量分析，找出其中的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢(shì)，使其對(duì)施工狀態(tài)做出評(píng)價(jià)、判斷和預(yù)測(cè)，可以有效地監(jiān)視安全施工。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

常用的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析方法包括曲線分析、統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)比分析和建模分析[6]。數(shù)據(jù)分析之前需要對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核檢驗(yàn)，確保以可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)分析時(shí)主要對(duì)變形進(jìn)行幾何分析，即對(duì)變形給出幾何描述，并且對(duì)變形給出物理解釋。對(duì)于有特殊情況，需進(jìn)行不定期分析。

4 結(jié)論

建立城市軌道交通土建施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了GIS地圖管理、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理、基礎(chǔ)信息管理等功能。該系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地提高了地鐵土建施工監(jiān)測(cè)的工作效率，有效地預(yù)防了事故的發(fā)生，保證地鐵工程安全穩(wěn)定的施工，為地鐵工程信息化施工提供了技術(shù)保障和決策支持。

[1] 于鑫,張銘,白麗.城市軌道交通建設(shè)安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)研究[J].鐵路運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì),2017,39(6):87-92.

[2] 楊樹(shù)才.城市軌道交通工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2014,51(1):1-7.

[3] 王艷輝,羅俊,張晨琛.基于GIS的城市軌道交通建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2010,10(4):33-37.

[4] 張銘,王霆.城市軌道交通安全監(jiān)控與應(yīng)急一體化平臺(tái)建設(shè)研究[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新,2015(4):79-82.

[5] 董文明.地下軌道交通工程建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)研究[J].路基工程,2016(1):186-190.

[6] 楊成斌.地鐵施工監(jiān)測(cè)安全預(yù)警系統(tǒng)研究[D].西安：西安科技大學(xué)大學(xué)，2013.