地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)的應用研究

姚青華 邱本花

摘? 要：地鐵安全監(jiān)測要求對地鐵進行實時監(jiān)控。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下地鐵隧道作為監(jiān)控量測的重要結構需要利用計算機技術，開發(fā)監(jiān)控量測信息系統(tǒng)，通過文檔管理功能、數(shù)據(jù)預處理功能、數(shù)據(jù)庫管理功能、數(shù)據(jù)分析功能以及系統(tǒng)設置功能等來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的及時分析與處理。

關鍵詞：地鐵隧道;監(jiān)控量測;系統(tǒng)設計

中圖分類號：U456.3? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）16-0165-02

Abstract： Subway safety monitoring requires real-time monitoring of subway. In the context of the Internet， as an important structure of monitoring and measurement， subway tunnel needs to use computer technology to develop monitoring and measurement information system. Through the document management function， data preprocessing function， database management function， data analysis function and system setup function to realize the timely analysis and processing of data.

Keywords： subway tunnel; monitoring and measurement; system design

伴隨著城市化進程的加快，我國基礎設施建設已經全面開展。城市地鐵作為城市出行的重要交通工具需要對其進行實時監(jiān)控管理。地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)能夠高效準確的對地鐵隧道進行監(jiān)控量測，對地鐵隧道的穩(wěn)定情況進行分析判斷，是地鐵隧道監(jiān)控量測信息收集，對地鐵隧道狀態(tài)進行分析的重要工具。

1 地鐵隧道監(jiān)控量測的重要性

當前城市地鐵的建設為人民群眾出行帶來了巨大的便捷，同時也緩解了城市交通出行壓力，優(yōu)化改善了城市交通結構以及城市布局結構之間的聯(lián)系，實現(xiàn)了城市的可持續(xù)發(fā)展，同時進一步推動了城市化進程[1]。在城市低碳施工可能由于地質條件的限制，會對地鐵周邊的建筑物以及地下管線造成一定影響，從而加大了施工難度。為了進一步保障地面建筑物的安全以及的地下管線的正常運行，保證地鐵隧道的安全性。地鐵隧道監(jiān)控量測項目是按照不同地鐵工程實際情況、監(jiān)測目的以及相應供地質條件等來進行具體設定的。城市地鐵工程中隧道的監(jiān)控量測不僅僅是獲取地鐵隧道數(shù)據(jù)有效渠道，同時也是地鐵工程管理的重要方法。隧道監(jiān)控量測信息可以對地鐵隧道中的可能遭遇的破壞程度、形變程度進行實時監(jiān)控，從而有助于掌握隧道周邊的地質狀態(tài)，進而第一時間采取有效的應對措施。同時，對到監(jiān)控量測數(shù)據(jù)還能夠為地鐵工程施工設計及其變更提供可靠信息數(shù)據(jù)。針對地鐵隧道工程的實際情況，對到監(jiān)控量測的項目以監(jiān)測位移為主，以監(jiān)測應力為輔，對隧道結構的受力情況進行計算與分析，并且通過多種監(jiān)測數(shù)據(jù)進行驗證，以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。具體監(jiān)控量測項目有地表沉降、地下管線與拱頂?shù)某两?、隧道圍巖壓力、地面建筑物沉降等。

2 地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)的應用

2.1 地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)

在互聯(lián)網(wǎng)技術與計算機技術快速發(fā)展的現(xiàn)代社會環(huán)境中，隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)伴隨著地鐵隧道監(jiān)控需求應運而生。隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)能夠利用互聯(lián)網(wǎng)技術、藍牙技術自動生成檢測點，通過計算機或手機將數(shù)據(jù)上傳到服務器，形成各種形式的報表，便于地鐵隧道量測人員及時進行數(shù)據(jù)監(jiān)測、判斷與匯報。隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的人工監(jiān)控量測技術來說，大大減少了監(jiān)控量測的時間，降低了監(jiān)控量測的成本[2]。當系統(tǒng)檢測到異常情況則可以第一時間通知管理人員，降低安全事故發(fā)生的概率，減少安全事故帶來的財產損失。同時，隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)可以對收集的原始數(shù)據(jù)進行處理分析，從而對地鐵隧道變形、位移、沉降等內容進行智能化預測分析以及預警，進而實現(xiàn)對地鐵隧道施工中的集中化、智能化、自動化處理，為地鐵工程開展提供高效的指導建議。

2.2 地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)設計

2.2.1 系統(tǒng)設計需求

將地鐵隧道監(jiān)控量測信息作為系統(tǒng)管理對象，按照地鐵隧道監(jiān)控量測的實際情況，利用檢測數(shù)據(jù)處理技術、數(shù)據(jù)庫技術以及信息管理技術對地鐵隧道的監(jiān)控量測信息進行存儲、預處理、管理分析、可視化分析、限值預警等，為地鐵隧道結構分析與施工提供準確的數(shù)據(jù)資源，及時反饋地鐵隧道的結構情況，包裝地鐵隧道安全施工。地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)需要滿足以下使用功能：一是提升地鐵隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理與管理的科學化水平，滿足地鐵隧道施工決策的輔助需求;二是構建地鐵隧道監(jiān)控量測的信息管理基礎平臺;三是為地鐵隧道后期自動化檢測奠定基礎。

2.2.2 系統(tǒng)功能

地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)涵蓋不同管理功能，滿足了地鐵隧道施工的特點以及對垂直位移監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、隧道斷面收斂變形等情況進行監(jiān)測的需求。

第一，文檔管理功能。一是地鐵隧道變形檢測。地鐵隧道結構變形檢測主要按照地鐵隧道結構設計以及國家相關變形檢測規(guī)定來進行界定，主要內容涵蓋垂直位移監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、隧道斷面收斂變形監(jiān)測。不同的地鐵隧道監(jiān)控量測內容所采用的監(jiān)測方式與設備均有所不同[3]。一般來說，底特隧道的垂直位移與水平位移檢測主要通過大地測量或自動化測量技術進行，設備主要有精密水準儀、精密全站儀、智能全站儀等;而地鐵隧道隧道斷面的收斂變形則是使用收斂設備進行物理測量;二是地鐵工程施工資料。地鐵工程施工資料主要涵蓋了地鐵工程概況，如地理位置、車站布局、地面建筑物情況、水文地質條件;地鐵施工技術資料，如施工搞設計圖紙、隧道施工報告、重要圖形圖像;地鐵隧道監(jiān)控量測檔案，如監(jiān)測設備運行維護報告等;三是監(jiān)控量測資料，如地鐵隧道中不同部位的變形、滲漏、裂縫等情況的記錄以及隧道施工安全記錄等。

第二，數(shù)據(jù)預處理功能。將監(jiān)控量測設備收集的數(shù)據(jù)通過手工導入或自動導入的方式錄入計算機。按照技相關規(guī)范與技術方案對其進行粗差檢驗，如檢驗合格則可繼續(xù)進行處理計算;如結果不合格則需要進行預警，并停止計算處理。對地鐵隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性分析，運用不同檢測技術對工作基點的穩(wěn)定性進行檢驗，根據(jù)檢驗結構采用下一步平差計算方式。按照地鐵隧道基準點與工作基點穩(wěn)定性檢驗結果，有針對性的選擇經典平差、自由網(wǎng)平差等技術對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計算。最后，將數(shù)據(jù)資料進行入庫整理。將經過處理計算后一系列數(shù)據(jù)，如累積沉降速度、相對撓度等，將其錄入至計算機數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)分析。

第三，數(shù)據(jù)庫管理功能。一是地鐵隧道系列屬性數(shù)據(jù)查詢以及監(jiān)控量測結果查詢。在進行屬性數(shù)據(jù)查詢時，可以對屬性數(shù)據(jù)類別以及屬性值條件進行篩選，以便系統(tǒng)搜索出滿足查找條件的監(jiān)測點，再根據(jù)查詢的實際需求結合監(jiān)測成果條件，以得出滿足要求的測點屬性信息，以便對不同類別監(jiān)測點在不同監(jiān)測環(huán)境下的屬性值進行查詢[4]。在對屬性值查詢時可以任意選擇監(jiān)測點的測段、車道、位置等，以查詢到滿足用戶需求的結果。在完成查詢后，可以將查詢結果通過excel、pdf等格式進行編輯打印。二是地鐵隧道數(shù)據(jù)的錄入與添加。數(shù)據(jù)庫中可以對地鐵隧道數(shù)據(jù)以及監(jiān)測結果進行錄入。系統(tǒng)擁有手工錄入以及自動導入兩種形式。手工錄入可以在系統(tǒng)的錄入界面添加相應數(shù)據(jù)值，逐個進行錄入;自動導入則是將數(shù)據(jù)自動導入數(shù)據(jù)庫，同時實現(xiàn)多點自動導入。數(shù)據(jù)添加會實時顯示，在完成添加后可以對數(shù)據(jù)進行保存、編輯、打印。三是地鐵隧道數(shù)據(jù)修改與刪除。由于兼顧到監(jiān)控量測系統(tǒng)操作的規(guī)范性，系統(tǒng)只允許對監(jiān)測點屬性進行調整?？梢酝ㄟ^查詢需要修改的監(jiān)測點，對其相關屬性進行修改，可以實時顯示數(shù)據(jù)庫中監(jiān)測點的相關信息，便于用戶及時查看修改結果;數(shù)據(jù)刪除也需要在對數(shù)據(jù)進行查詢后進行刪除，在刪除前必須經過再次確認，以保證刪除無誤。

第四，數(shù)據(jù)分析功能。采用穩(wěn)定性分析法與相關指標，結合地鐵隧道監(jiān)控量測現(xiàn)場實際情況對各個監(jiān)測點的穩(wěn)定性進行分析判斷。在深入分析監(jiān)測信息反饋需求的基礎上，提供可視化地鐵隧道內部結構監(jiān)測圖形報表，以輔助判斷監(jiān)測點的穩(wěn)定性，以便更加形象、更加直觀的了解地鐵隧道結構質量。以鄭州1號線、2號線施工現(xiàn)場垂直位移監(jiān)測為例，不僅僅要定期提供沉降量曲線圖，還需要提供兩期累積沉降量、撓度、相對撓度對比示意圖等。

第五，系統(tǒng)設置管理功能。為了進一步強化地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)的使用安全，系統(tǒng)在運營與使用過程中必須始終保證其安全性，強化對系統(tǒng)用戶管理與數(shù)據(jù)的安全防護。為了保證系統(tǒng)的安全性，用戶必須要同時擁有用戶名、密碼以及驗證才能操作系統(tǒng)。同時，系統(tǒng)會保留用戶的登錄時間、使用痕跡、操作過程、操作時間等。系統(tǒng)管理員會將不同用戶的使用情況進行記錄并總結匯報。根據(jù)地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)使用需求對部分用戶實行權限調整，以禁止部分用戶使用系統(tǒng)的權限，以保障系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)會定期上傳至云端進行保存，如對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行修改，會保留修改痕跡，并將修改結果同時上傳，以始終保持數(shù)據(jù)的準確性。如有必要可以下載云端數(shù)據(jù)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行恢復，進一步確保系統(tǒng)的安全性。

3 結束語

地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)是基于B/S模式的計算機系統(tǒng)，其具有一定的跨平臺性，改革供模塊相互獨立，便于功能拓展。地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)能夠同時兼容不同瀏覽器，用戶可以在自己的權限內對系統(tǒng)進行操作。地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)已經應用在鄭州地鐵施工中，不僅有效提升了地鐵隧道監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)收集，提升了地鐵隧道運營水平，對于地鐵工程的開展有著重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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[4]付新元.寧西二線隧道圍巖監(jiān)控量測及綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應用[J].山西建筑，2017，43（7）：186-188.