朱紅霞

(武漢地鐵集團有限公司，湖北武漢　430030)

地鐵某盾構(gòu)區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭布置研究

朱紅霞

(武漢地鐵集團有限公司，湖北武漢430030)

【摘要】為解決盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控攝像頭布置的問題，本文以某盾構(gòu)區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭的布置為例，基于專家調(diào)查法，充分利用專家的知識和經(jīng)驗，得出地鐵盾構(gòu)區(qū)間需要重點監(jiān)控的區(qū)域；利用層次分析法，將地鐵盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域選擇的定性問題轉(zhuǎn)化為監(jiān)控區(qū)域重要程度指數(shù)的數(shù)學(xué)問題，從而得出某地鐵盾構(gòu)區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭需要布置的位置；再通過采用訪談的方式，向?qū)＜?、盾?gòu)區(qū)間施工工人了解攝像頭監(jiān)控區(qū)域需要監(jiān)控的項目和內(nèi)容，得出盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域視頻監(jiān)控攝像頭的監(jiān)控內(nèi)容表。通過確定盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域和監(jiān)控內(nèi)容，解決視頻監(jiān)控攝像頭裝而不用的問題，使監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮其實時掌握現(xiàn)場施工動態(tài)，增強施工現(xiàn)場的安全管理，減少安全事故的發(fā)生的作用。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)區(qū)間；攝像頭；監(jiān)控區(qū)域；監(jiān)控內(nèi)容

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.03.20

引言

近年來為了緩解城市交通擁堵的壓力，中國許多大中城市紛紛加入了修建地鐵的行列。2005—2014年，中國內(nèi)地擁有城市軌道交通的城市從8座發(fā)展為22座，運營線路數(shù)由17條，增長為83 條；運營線路總長由381.6km增長至2 699.6km，年均增長231.8km，運營車站數(shù)由237座增長至1 770座[1]。預(yù)計到2020年，全國城市軌道交通的里程將達到7 395km，成為世界上擁有軌道交通運營里程最多的國家[2]。

城市地鐵工程建設(shè)是一項復(fù)雜的高風(fēng)險性系統(tǒng)工程，建設(shè)過程中存在著很大不確定性，尤其是在地鐵施工過程中，具有隱蔽性、復(fù)雜性和突發(fā)性等諸多突出的特點[3]，這些特點，在一定程度上給地鐵施工的安全管理造成不可預(yù)見的影響，如果控制不當，極易造成安全事故，帶來較為嚴重的經(jīng)濟和社會問題。如何加強地鐵現(xiàn)場施工安全管理，控制事故發(fā)生頻率，一直是施工企業(yè)、地鐵公司、政府管理部門關(guān)注的焦點。視頻監(jiān)控技術(shù)在地鐵施工現(xiàn)場管理中的應(yīng)用，可以進一步規(guī)范地鐵施工現(xiàn)場的管理，增強對現(xiàn)場的質(zhì)量管理、成本管理、進度管理、安全管理、資源管理、現(xiàn)場管理等各方面的監(jiān)管力度，為項目管理人員提供數(shù)字化的施工生產(chǎn)視頻監(jiān)控信息，實現(xiàn)文明、規(guī)范、安全、高效施工，視頻監(jiān)控系統(tǒng)因其直觀、方便、快捷、信息內(nèi)容豐富而在地鐵施工管理中得到廣泛的應(yīng)用[4]。

本文基于專家調(diào)查法和層次分析法，以某盾構(gòu)區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭布置為例，查找資料和充分利用專家的知識和經(jīng)驗，得出地鐵盾構(gòu)區(qū)間需要重點監(jiān)控的區(qū)域。采用層次分析法，通過1-9級標度法，將定性問題轉(zhuǎn)化為定量問題，建立了盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域重要程度判斷矩陣，定量的描述了盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控重要程度指數(shù)，根據(jù)區(qū)域監(jiān)控重要程度選擇攝像頭布置位置。通過采用訪談的方式，向?qū)＜?、盾?gòu)區(qū)間施工工人了解攝像頭監(jiān)控區(qū)域，需要監(jiān)控的項目和內(nèi)容，得出盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域視頻監(jiān)控攝像頭監(jiān)控內(nèi)容表，真正的掌握盾構(gòu)區(qū)間現(xiàn)場施工動態(tài)情況，更好的實現(xiàn)施工現(xiàn)場的安全管理，減少安全事故的發(fā)生。

1工程概況

該標段包含兩個區(qū)間一個車站，1號區(qū)間總長840.8m，車站外包總長158.6m，為地下標準雙層島式車站，包括車站主體部分(站臺及站廳層)、附屬部分(出入口、風(fēng)亭等)，采用明挖法施工；2號區(qū)間線路總長為1 669.3m，區(qū)間采用盾構(gòu)法施工。本標段工程計劃工期為26個月，合同工程總造價38 701.0萬元，標段如圖1所示。

圖1　XX標段平面圖

該標段周圍環(huán)境復(fù)雜，施工難度大。

(1)位于交通要道上，交通流量大，交通繁忙，疏解量大；

(2)地下水位高、降水難度大，根據(jù)勘測報告抽水試驗資料顯示，地下承壓水的靜止水位埋深為地面以下4～4.4m，基坑開挖深度為地面以下17～19m，施工中采用井點降水施工方法降低承壓含水層的承壓水水頭，將其控制在安全埋深以內(nèi)，以防止基坑底部發(fā)生突涌，確保施工時基坑底板的穩(wěn)定性；

(3)管線復(fù)雜、干擾較大，施工范圍內(nèi)道路下面有電力、通信、燃氣、給水、雨水等管線，其中主要有直徑1 200mm排水管兩根，埋深分別為3.34m、3.17m；直徑1 200mm埋深1.27m和直徑500mm埋深1m的給水管。

本文以1號區(qū)間為例，介紹在盾構(gòu)區(qū)間施工中，如何布置視頻監(jiān)控攝像頭，才能充分發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)在盾構(gòu)區(qū)間施工中的作用，及時有效地掌握了現(xiàn)場施工動態(tài)情況，全過程、多方位的對施工進展進行實時監(jiān)控，更好的實現(xiàn)施工現(xiàn)場的安全管理1號區(qū)間施工平面圖如圖2所示。

圖2　XX標段1號區(qū)間施工平面圖

2盾構(gòu)區(qū)間攝像頭的布置

2.1層次分析法

現(xiàn)實世界中往往會遇到很多問題，需要對其進行決策，由于這些問題中中所包含的內(nèi)容具有多重性，為了便于對其進行研究，統(tǒng)一將其轉(zhuǎn)換為定量問題進行研究，層次分析法是解決該類問題的常見方法，是一種定性與定量相結(jié)合的多準則決策方法，可以將人的主觀判斷用數(shù)量的形式表達和處理，方法簡潔，使復(fù)雜的系統(tǒng)分解，能將人們的思維過程數(shù)學(xué)化、系統(tǒng)化，便于人們接受，從評價者對評價問題的本質(zhì)、要素的理解出發(fā)，比一般的定量方法更講求定性的分析和判斷，所需定量數(shù)據(jù)信息較少，而又具有一定的精度，體現(xiàn)了人們的決策思維的基本特征，即分解、判斷、綜合[6]。

并且在工程施工過程中，需要涉及到很多的專業(yè)工序，所以要組織施工人員進行培訓(xùn)，做到對一些新型材料和施工工藝深入了解，在分配工程施工任務(wù)時，要根據(jù)施工人員的自身優(yōu)點，合理的進行分工，使他們能發(fā)揮各自的優(yōu)勢，確保土建工程的質(zhì)量。

盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域的選擇，需要有科學(xué)依據(jù)，而且能夠被直觀的理解，但在研究監(jiān)控攝像頭布置的過程中，發(fā)現(xiàn)關(guān)于這方面定量的數(shù)據(jù)較少，沒有直接的數(shù)據(jù)，證明哪些區(qū)域應(yīng)該被選擇。層次分析法只需要利用專家的知識經(jīng)驗，對每個監(jiān)控備選區(qū)域打分，就可以將區(qū)域選擇的定性問題，轉(zhuǎn)化為利用專家打分表求解監(jiān)控區(qū)域重要程度指數(shù)的數(shù)學(xué)問題，正是解決盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域選擇的絕佳方法。層次分析法一般分成以下幾個主要步驟：

表3平均隨機一致性指標R.I.表(1000 次正互反矩陣計算結(jié)果)

矩陣階數(shù)123456789R.I.000.580.91.121.241.321.411.46

2.1.1建立判斷矩陣

判斷矩陣的建立是為了指出同一層次之間兩個因素誰更重要。如果上層因素與下層因素有關(guān)系，即可建立以下矩陣：本區(qū)間所處地形起伏不大，地面標高20.50m左右。本工程所處地層和巖性如表1所示，自上而下為：填土層及第四系填土層、Ⅱ級階地堆積平原區(qū)、下伏基巖。預(yù)暗挖段隧道穿越地層主要為10-2粉質(zhì)粘土、11粘土、11b粉質(zhì)粘土。根據(jù)勘察資料顯示，擬建場地主要發(fā)育上層滯水、孔隙承壓水及基巖裂隙水三種類型地下水。預(yù)暗挖隧道穿越地層富含承壓水。

表1層次分析法判斷矩陣

AiX1X2…XnX11x12…x1nX2x211…x2n……………Xnxn1xn2…1

其中，Xij表示在同一因素Ai 中，因素之間的重要程度。該程度由1到9之間的整數(shù)及其倒數(shù)表示，可形成判斷矩陣標度。該標度由外國人SATTY研究得出，如表2所示。

表2判斷矩陣標度及內(nèi)涵

標 度內(nèi) 涵1表示兩因素相比,兩因素一樣重要3表示兩因素相比,該因素比另一因素微微重要5表示兩因素相比,該因素比另一因素比較重要7表示兩因素相比,該因素比另一因素很重要9表示兩因素相比,該因素比另一因素極其重要2、4、6、8表示重要值介于上述程度之間倒數(shù)表示兩因素變換次序相比較之后得出的重要程度

2.1.2選擇標度

通過研究證明，人類可以對5個到9個之間的對象進行比較，說明了上述標度選擇的合理性，而人類在估計事物的強弱程度的時候一般會選擇5種級別，即一樣，比較好，好，很好，及其好，當對其的精度有更高要求時，相鄰之間的數(shù)字也可以用來比較，以上標度由相鄰的9個整數(shù)構(gòu)成，具有可行性。

2.1.3求解特征向量

對矩陣每一行的數(shù)字相乘，得出公式

對n 次方的Mi進行開方，得出公式

2.1.4一致性檢驗

采用Saaty教授提出的標度對RI 進行確定，具體數(shù)值如表4.3 所示。

CI便是一致性比值，只有當CR的計算值小于0.1的時候，這是才能認為判斷矩陣滿足一致性；否則需要不斷對矩陣進行調(diào)整變化，令其符合一致性檢驗。

2.21號盾構(gòu)區(qū)間攝像頭布置實例

采用問卷調(diào)查的方法，調(diào)查地鐵施工區(qū)間易發(fā)生安全事故、且危害性比較大，適合利用視頻監(jiān)控的區(qū)域，得出盾構(gòu)機出土口、吊裝井口、盾構(gòu)尾端、管片拼裝區(qū)、吊裝運輸區(qū)、盾構(gòu)機操作室、樓梯口、腳手架、臨時洞口9個視頻監(jiān)控備選區(qū)域。專家考慮事故發(fā)生頻率、事故危害重要程度、人工監(jiān)管難度、攝像頭作用效果四個方面的因素，根據(jù)自身的知識和經(jīng)驗，對這幾個區(qū)域的相對重要程度打分，評定視頻監(jiān)控備選區(qū)域安裝攝像頭重要性[7]。

2.2.1專家調(diào)查判斷矩陣

表41號區(qū)間監(jiān)控區(qū)域判斷矩陣

Ai出土口吊裝井口盾構(gòu)尾端管片拼裝區(qū)吊裝運輸區(qū)操作室樓梯口腳手架臨時洞口出土口11/31/31/21/41/5223吊裝井口31121/21/3334盾構(gòu)尾端31121/21/3335管片拼裝區(qū)21/21/211/21/3223吊裝運輸區(qū)422211/3445操作室533331557樓梯口1/21/31/31/21/41/5112腳手架1/21/31/31/21/41/5112臨時洞口1/31/41/51/31/51/71/21/21

2.2.2特征向量

2.2.3一致性檢驗結(jié)果

λmax=9.178CI=0.022

CR=0.015≤0.1，矩陣滿足一致性。

2.2.4攝像頭布置

判斷矩陣滿足一致性，根據(jù)判斷矩陣得出的特征向量，可以知道9個備選監(jiān)控區(qū)域的重要程度，根據(jù)該盾構(gòu)區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭布置的技術(shù)導(dǎo)則，要求該盾構(gòu)區(qū)間有6個攝像頭，所以選擇重要程度排名靠前的6個備選區(qū)域盾構(gòu)機操作室、吊裝運輸區(qū)、盾構(gòu)尾端、吊裝井口、管片拼裝區(qū)、盾構(gòu)機出土口，如圖3所示。

圖3　XX標段1號區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭布置

盾構(gòu)機操作室需要監(jiān)控盾構(gòu)機掘進過程中的盾構(gòu)推力、扭矩、推進速度等參數(shù)，保證盾構(gòu)機正常運作，按照既定計劃安全掘進。吊裝運輸區(qū)需要監(jiān)控吊裝運輸區(qū)域，車輛行駛的安全，避免脫軌或碰撞，造成人員傷亡，管片損傷，水平運輸中斷。盾構(gòu)尾端需要監(jiān)控是否在掘進過程中定期、定量、均勻的注入盾尾密封油脂，確保盾尾密封和鉸接處的密封效果，防止地下水和注漿漿液進入盾尾或鉸接處。吊裝井口需要監(jiān)控盾構(gòu)機下井工作，材料垂直吊運進區(qū)間隧道。管片拼裝區(qū)需要監(jiān)控管片吊運和拼裝區(qū)域，避免吊起的管片掉落或與其他管片碰撞，拼裝工作不當引起管片拼裝過程中管片之間相互擠壓產(chǎn)生破損，拼裝時管片就位不準等；盾構(gòu)機出土口需要監(jiān)控土艙的出土量，使土艙內(nèi)的改良土保持一定的壓力，使之與開挖面的土壓力保持動態(tài)平衡，達到控制地面沉降的目的[8-9]。

2.2.5攝像頭監(jiān)控內(nèi)容

針對選定的監(jiān)控點，采用訪談的方式，向施工現(xiàn)場的工人了解，在實際施工過程中，每個監(jiān)控區(qū)域需要監(jiān)控的內(nèi)容，確保每個位置的監(jiān)控攝像頭能夠監(jiān)控到該區(qū)域所有需要監(jiān)控的內(nèi)容，預(yù)防風(fēng)險，減少事故，監(jiān)控區(qū)域內(nèi)容如表5所示。

表5盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域監(jiān)控內(nèi)容表

監(jiān)控區(qū)域監(jiān)控項目監(jiān)控內(nèi)容盾構(gòu)機出土口出土安全傳送帶有超載作業(yè)情況出土過量未采取有效措施吊裝井口吊裝安全吊運重物起升或下降速度不平穩(wěn)、不均勻,進行突然制動有超載作業(yè)情況吊裝過程未嚴格執(zhí)行吊裝專項方案或安全操作規(guī)程洞門施工洞門或聯(lián)絡(luò)通道管片拆除后,出現(xiàn)滲漏、掉渣等,未及時封閉,暴露時間過長洞門未按設(shè)計要求制作洞圈和密封裝置盾構(gòu)尾端開倉與壓氣作業(yè)未采取兩種不同動力空壓機保證不間斷供氣刀具更換壓氣環(huán)境內(nèi)有易燃易爆物品盾尾安全盾尾滲漏水管片拼裝區(qū)管片拼裝管片吊運、拼裝過程中連接不牢或無防滑脫裝置管片破損拼裝機旋轉(zhuǎn)時,旋轉(zhuǎn)范圍有人或障礙物吊裝運輸區(qū)隧道施工運輸車輛停駛時未采取防溜車措施隧道內(nèi)存在雜物未清理、積泥(水),影響車輛通行車輛連接不可靠或無保險鏈,且超載、超限車輛司機室載人平板車搭載人安全防護光線不足未設(shè)置足夠照明與保護措施風(fēng)管維護不當、破損、漏風(fēng),吊掛不平直未按規(guī)定設(shè)置警示、通信、排水、消防設(shè)施車輛超速行駛或隧道內(nèi)無限速標志車輛未配置滅火器軌行區(qū)施工安全堆放的材料或機具侵入行車界限在軌行區(qū)內(nèi)吸煙、酗酒、追逐打鬧躺在道床上休息未經(jīng)允許登乘工程車、軌道車,攀爬運行中的車輛向軌行區(qū)亂扔建筑垃圾盾構(gòu)機操作室盾構(gòu)掘進施工掘進參數(shù)異常、姿態(tài)異常、地面沉降超限盾構(gòu)機長期停滯,且不在加固區(qū),為制定并采取防止沉降、坍塌、滲漏等措施

3結(jié)論

本文利用專家調(diào)查法、層次分析法，查找資料和充分利用專家的知識和經(jīng)驗，通過對1號區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭布置的研究得出如下結(jié)論：

1)盾構(gòu)區(qū)間視頻監(jiān)控攝像頭布置最應(yīng)該布置的位置為：盾構(gòu)機出土口、吊裝井口、盾構(gòu)尾端、管片拼裝區(qū)、吊裝運輸區(qū)、盾構(gòu)機操作室。

2)通過訪談的方式，得出每個監(jiān)控位置需要監(jiān)控的內(nèi)容。盾構(gòu)機出土口，監(jiān)控出土安全；吊裝井口，監(jiān)控吊裝安全和洞門施工；盾構(gòu)尾端，監(jiān)控開倉與刀具更換和盾尾安全；管片拼裝區(qū)，監(jiān)控管片吊裝和拼裝安全；吊裝運輸區(qū)，監(jiān)控隧道施工運輸和軌行區(qū)施工安全；盾構(gòu)機操作室監(jiān)控盾構(gòu)機掘進參數(shù)。

3)確定盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)控區(qū)域和監(jiān)控內(nèi)容，解決視頻監(jiān)控攝像頭裝而不用的問題，使監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮其實時掌握現(xiàn)場施工動態(tài)，增強施工現(xiàn)場的安全管理，減少安全事故的發(fā)生的作用。

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Research on Video Surveillance Camera Arrangement of A Subway Shield Zone

Zhu Hongxia

(WuhanMetroGroupCo.，Ltd.，Wuhan430030，China)

Abstract:This article discusses how to arrange the shield zone surveillance camera with the arrangement of video surveillance camera in a certain shield zone as an example.Based on the expert investigation method，and the full use of the expert knowledge and experience，the article concluds that the subway shield zone needs to focus on monitoring the region.Using analytical hierarchy process(AHP)method，this article transfers the subway shield zone monitoring area selection into mathematical problems of the monitoring region important index，so as to obtain location of video surveillance cameras in a subway shield zone.The author talks to experts and construction workers about content of the project of the camera monitoring area and obtains the monitoring content table.By determining monitoring area and monitoring content of the shield zone，the problem of installing the video surveillance cameras without using is solved.Thus,the monitoring system masters the field construction dynamics，enhances the safety management of the construction site and reduces safety accidents.

Key Words：Shield Zone; Cameras; Monitoring Region; Monitoring Content

【作者簡介】朱紅霞(1971-)，男，高級工程師。主要研究方向：工程管理。

【中圖分類號】TU92

【文獻標識碼】A

【文章編號】1674-7461(2016)03-0107-06