摘要：文章對(duì)隧道施工中自動(dòng)采集多遠(yuǎn)信息等方法與技術(shù)進(jìn)行了探討，將安全管理、通訊視頻、多種傳感器數(shù)據(jù)采集、人機(jī)定位、3維激光掃描等無(wú)線技術(shù)集成一體，實(shí)現(xiàn)了采集與綜合分析選測(cè)斷面多種傳感器無(wú)線數(shù)據(jù)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了定位管理車輛與掌子面人員、穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)掌子面、編錄分析與顯示、實(shí)施采集掌子面圖像等。在專家經(jīng)驗(yàn)、分析計(jì)算、多元信息預(yù)警的基礎(chǔ)上，配合警燈鳴笛、有源定位卡以及系統(tǒng)通訊卡，進(jìn)行安全信息提示，構(gòu)建隧道施工多元信息全方位完全保障體系，在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，將人員及時(shí)疏導(dǎo)撤離、并啟動(dòng)預(yù)警應(yīng)急預(yù)案。該系統(tǒng)對(duì)提高隧道施工安全度、直觀高校施工現(xiàn)場(chǎng)管理具有著十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：安全管理；預(yù)警；多元信息；隧道工程

伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，信息化施工已經(jīng)廣泛應(yīng)用于隧道工程中，要確保施工安全及質(zhì)量就需要采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在現(xiàn)代隧道施工中，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遙控化的遠(yuǎn)程監(jiān)控，其將采集和反饋信息的效率大大提升、規(guī)避施工沖突，可同時(shí)檢測(cè)多項(xiàng)施工內(nèi)容。為了應(yīng)對(duì)地下隧道施工惡劣環(huán)境，應(yīng)實(shí)時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)信息，對(duì)信息的監(jiān)測(cè)與反饋提出了較高要求，在改善與優(yōu)化施工方法后，才能夠確保施工的順利開展。為了確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)性與正確性，應(yīng)采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)，這樣，如果量測(cè)數(shù)據(jù)一旦超出預(yù)警值范圍，可觸發(fā)系統(tǒng)立即報(bào)警。在監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容中中，采用計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工后處理，可以避免對(duì)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性產(chǎn)生影響，系統(tǒng)自動(dòng)化的反饋、分析、處理，可以有效監(jiān)測(cè)紛繁數(shù)據(jù)，提高工作處理效率。為了將上述功能有效運(yùn)用、實(shí)現(xiàn)于隧道施工中，文章介紹隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)，以自動(dòng)監(jiān)測(cè)隧道施工、確保隧道施工安全性。

1、安全管理系統(tǒng)

隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)保護(hù)了專業(yè)分析、圖形顯示、工程管理、用戶管理等。

1.1專家系統(tǒng)

設(shè)計(jì)巖土工程模型主要包括三個(gè)方面，一是僅憑借專家知識(shí)和工程類比經(jīng)驗(yàn)描述；二是利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述；三是基于以上兩點(diǎn)。以上述三類為前提，來(lái)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的、能力系統(tǒng)。如自動(dòng)生成設(shè)計(jì)模型的能力應(yīng)在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來(lái)。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)建模技術(shù)重點(diǎn)：①求解技術(shù)，包括采用模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)、隨機(jī)變量設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)等各種人工智能方法以及數(shù)學(xué)方法對(duì)方案設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行求解。②專家系統(tǒng)，為進(jìn)一步落實(shí)決策過(guò)程的自動(dòng)控制以及工程策略的自動(dòng)優(yōu)化選擇，必須借助邏輯思維、知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)。③建立工程關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，以及參照巖土體失穩(wěn)準(zhǔn)則等。

1.2專業(yè)分析

系統(tǒng)軟件主要的工作就是對(duì)數(shù)據(jù)的專業(yè)分析與處理。隧道多元信息按照一定頻率采集信號(hào)，從而使大量的多元數(shù)據(jù)形成。隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)的專業(yè)處理內(nèi)容如下：分析有限元、分析極限應(yīng)變、分析灰色系統(tǒng)、以及分析回歸。

1.3定位管理人員及設(shè)備

為了對(duì)機(jī)械、整體隧道人員、工作面等分布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，應(yīng)實(shí)行人員考勤管理、對(duì)機(jī)械設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)隧道施工人員位置分布展開實(shí)時(shí)了解。這樣施工管理層才能及時(shí)掌握并合理調(diào)度和安排勞動(dòng)力、施工進(jìn)度等情況。為了最大限度地為事故后救援工作提供幫助，在隧道發(fā)生事故或進(jìn)入紅色警報(bào)后，將現(xiàn)場(chǎng)人員分布信息、詳情有效提供。

1.4災(zāi)害預(yù)警

無(wú)論施工方案如何精準(zhǔn)與安全，都必須對(duì)施工中可能出現(xiàn)的客觀、主觀原因以及諸多風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的影響預(yù)先進(jìn)行考慮。當(dāng)施工環(huán)境較為復(fù)雜，通過(guò)不斷地轉(zhuǎn)化與積累，造成安全隱患的次要因素可能會(huì)上升成為主要因素。因此，在隧道施工中十分有必要研究災(zāi)害預(yù)案。以下述內(nèi)容為原則編寫錄入隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)中。將可能發(fā)生的事故以及后果做一明確；各方的應(yīng)急職責(zé)；經(jīng)費(fèi)保障、物資、設(shè)施、設(shè)備、人員等的應(yīng)急資源；應(yīng)急措施；指揮與協(xié)調(diào)應(yīng)急行動(dòng)；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)；法律法規(guī)的要求、管理預(yù)案等其他工作的處理。

1.5參與平臺(tái)

信息化設(shè)計(jì)就是對(duì)原設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性根據(jù)施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)和調(diào)查進(jìn)行論證，也稱之為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。在隧道施工過(guò)程中將動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法有效應(yīng)用，開展現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，并將有關(guān)支護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)以及圍巖穩(wěn)定性等信息得到，之后向支護(hù)和決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)反饋該信息。我國(guó)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題包括：①CAD技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)沒(méi)有相容；②動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)用性、可操作性較弱，且體系有待完善；③難于推廣、使用范圍太過(guò)局限。隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)利用管理技術(shù)、施工、設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、通信等，創(chuàng)建起信息反饋、處理分析、采集信息為一身的局域網(wǎng)，通過(guò)與英特爾的連接，該局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方與業(yè)主相互間進(jìn)行遠(yuǎn)程通信、與訪問(wèn)的系統(tǒng)。

2、多元信息預(yù)警

隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)為保障隧道施工安全與合理設(shè)計(jì)，根據(jù)測(cè)點(diǎn)閥值或預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值的不同，多元信息預(yù)警實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目自動(dòng)預(yù)警功能，并對(duì)如下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目提供支持：①視頻，將無(wú)線攝像頭安裝于隧道內(nèi)需要區(qū)域，通過(guò)多功能采集器，視頻信息被發(fā)送往無(wú)線基站，現(xiàn)場(chǎng)辦公室與無(wú)線基站相連接，可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)掌握。②聲音，用于施工掌子面與主控制臺(tái)之前的指揮、調(diào)配、通訊交互控制等。③施工，包括鉆孔位移計(jì)、鋼絲式位移計(jì)、多點(diǎn)桿式位移計(jì)等位移；以及錨桿軸力、支柱壓力計(jì)、孔隙水壓力計(jì)、鋼筋應(yīng)立計(jì)、壓力盒等應(yīng)力。④照度、風(fēng)速、濕度、溫度等環(huán)境類項(xiàng)目。⑤粉塵濃度、相對(duì)靜壓、風(fēng)壓、煙霧濃度、CO濃度、瓦斯等安全類項(xiàng)目。⑥其他有關(guān)數(shù)據(jù)等的輔助類項(xiàng)目。

3、主要系統(tǒng)功能

隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能包括：測(cè)量周邊位移；測(cè)量拱頂下沉；安裝就位輔助設(shè)備與放炮眼位置；穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)預(yù)警掌子面；視頻拍照掌子面；為監(jiān)測(cè)單位、監(jiān)理單位、施工方、設(shè)計(jì)方、建設(shè)方提供多元信息共享；通過(guò)鳴笛、警燈進(jìn)行4級(jí)預(yù)警報(bào)；隧道內(nèi)通訊可利用已有基站實(shí)現(xiàn)；無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)字類、開關(guān)量類、電壓電流類、頻率類的各種選測(cè)端面?zhèn)鞲衅?；后臺(tái)通訊與定位人員、設(shè)備；二襯厚度可通過(guò)二次掃描實(shí)現(xiàn)；掃描斷面?？梢哉f(shuō)在隧道施工過(guò)程中，隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)組合采用了視頻監(jiān)控、施工管理、多種傳感器數(shù)據(jù)的采集、人機(jī)定位以及3維激光掃描等技術(shù)，能夠采集、分析實(shí)施監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，定位管理車輛與掌子面人員、實(shí)時(shí)顯示與分析掌子面圖像等，實(shí)現(xiàn)了隧道施工的全方位控制。

結(jié)束語(yǔ)

為大力推進(jìn)我國(guó)隧道工程技術(shù)，有機(jī)結(jié)合了安全管理、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法、隧道工程檢測(cè)技術(shù)等，并創(chuàng)建了隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)隧道已有的專家經(jīng)驗(yàn)、專家分析、超前預(yù)報(bào)信息、設(shè)計(jì)、勘察等進(jìn)行有效利用，從而準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)了隧道施工狀態(tài)，對(duì)于不同情況的危險(xiǎn)程度，從位于采集器和各無(wú)線基站上的警報(bào)器、分級(jí)預(yù)警指示燈進(jìn)行預(yù)警。該系統(tǒng)應(yīng)用與隧道施工中能夠有效降低發(fā)生災(zāi)害的概率，提醒和預(yù)防類型不同的災(zāi)害。在實(shí)際隧道工程施工中，一體化了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、通訊、視頻、人員設(shè)備定位等，全方位分析隧道數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)安全管理，確保了隧道施工的安全性。

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