李家平

（上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，上海市 200003）

上海地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測量信息化管理的問題及對策探討

李家平

（上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，上海市 200003）

以上海地鐵為例，分析了地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測的信息化管理需求，通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、信息平臺開發(fā)與行業(yè)共享、以及推廣應(yīng)用先進(jìn)測試技術(shù)，有效地提升了地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測量的信息化管理能力。

地鐵；結(jié)構(gòu)監(jiān)測；管理；信息化

1　背景

受軟土地質(zhì)、沿線施工項(xiàng)目、材料性能劣化等因素共同影響，軌道交通結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)如裂縫、滲水（泥）、管片破損等典型病害，對軌道交通的運(yùn)營安全帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測是軌道交通運(yùn)營期管理工作中必不可少的重要環(huán)節(jié)，需要通過開展巡檢、測量及相關(guān)工作來掌握軌道交通結(jié)構(gòu)變形程度、病害狀況及變形趨勢。

在地下工程的信息化研究方面，孫鈞主持“城市地下工程施工安全的智能控制預(yù)測與控制及其三維仿真模擬系統(tǒng)研究”[1]，朱和華[2,3]和黃宏偉[4-6]開展了大量的地下工程安全風(fēng)險研究工作。在信息系統(tǒng)開發(fā)方面，同濟(jì)大學(xué)李元海和朱合華開發(fā)了“巖土工程施工監(jiān)測信息系統(tǒng)”[7]，上海同是工程科技有限公司開發(fā)了“安程地鐵工程遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)”，上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司開發(fā)了“云圖軌道交通監(jiān)護(hù)測量管理信息系統(tǒng)”。

隨著上海地鐵的跨越式發(fā)展，對軌道交通的運(yùn)營維護(hù)保障工作提出了更高的要求，迫切需要通過信息化管理方式來提升維護(hù)保障能力，預(yù)判風(fēng)險并采取工程應(yīng)對措施，降低維護(hù)保障綜合成本。

2　信息化管理需求

上海地鐵目前主要通過地鐵保護(hù)區(qū)巡查、長期影響監(jiān)護(hù)測量、工程影響監(jiān)護(hù)測量和自動化監(jiān)測設(shè)備來獲取結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息，每年所采集的各類數(shù)據(jù)記錄和文檔資料超過千萬條。由于涉及的專業(yè)和單位眾多，各類數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，缺少專用的信息化系統(tǒng)進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)綜合分析?；谏鲜鲆蛩兀Y(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測量的信息化管理需要在以下四個方面重點(diǎn)考慮：

（1）提升數(shù)據(jù)獲取能力。傳統(tǒng)的精密工程測量技術(shù)手段，受地鐵隧道內(nèi)作業(yè)時間短、光線黑暗等因素影響，數(shù)據(jù)的獲取能力存在瓶頸。考慮通過統(tǒng)一的信息系統(tǒng)平臺，支持自動化傳感器設(shè)備、高精度移動測量技術(shù)、高分辨率的衛(wèi)星影像等數(shù)據(jù)源，來提升數(shù)據(jù)的獲取能力和降低獲取成本。

（2）提高成果共享效率?，F(xiàn)有的業(yè)務(wù)信息共享的方式，主要包括：電子文檔、紙質(zhì)報告、電子郵件、即時通信軟件以及電話等，需要通過專門的信息系統(tǒng)提高成果的分享效率，提高地鐵維護(hù)保障的科學(xué)決策能力。

（3）輔助風(fēng)險管控。針對地鐵沿線存在大量的施工項(xiàng)目，相關(guān)專業(yè)人員和單位若能借鑒類似項(xiàng)目的全過程隧道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，即可從中吸取設(shè)計、施工和管理經(jīng)驗(yàn)，避免類似的工程事故發(fā)生。待風(fēng)險控制模型進(jìn)一步成熟之后，還可實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)風(fēng)險的智能化提示。開發(fā)專用的信息系統(tǒng)，需要結(jié)合監(jiān)護(hù)對象的勘察報告、施工平面布置圖、施工工況和監(jiān)測數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合風(fēng)險管控。

（4）以共享方式提高信息化水平。開發(fā)行業(yè)通用且共享式的信息系統(tǒng)易于推廣，解決中小企業(yè)在專用信息系統(tǒng)的研發(fā)和后期維護(hù)上的成本，也有利于進(jìn)一步提升同行業(yè)單位服務(wù)軌道交通安全運(yùn)營的能力。在基于BIM等技術(shù)的“智慧工程”成本高昂、覆蓋范圍有限的情況下，仍迫切需求針對監(jiān)護(hù)項(xiàng)目管理需求的信息化軟件。

3　監(jiān)護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

軌道交通的運(yùn)營維護(hù)管理工作具有專業(yè)性和長期性的特點(diǎn)，涉及到不同專業(yè)部門和技術(shù)工種，需要長期對運(yùn)營維護(hù)工作中所獲取的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、共享和應(yīng)用，支持地鐵保護(hù)區(qū)相鄰影響監(jiān)護(hù)測量、長期監(jiān)護(hù)測量、地鐵沿線地面標(biāo)高測量等業(yè)務(wù)。通過將施工相關(guān)信息、空間位置分布、變形監(jiān)測成果等數(shù)據(jù)源集成，提供監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳、更新、發(fā)布和下載等服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測量的信息化管理。

結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測量信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計需要在下列幾個方面進(jìn)行重點(diǎn)考慮：

（1）存儲結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展：傳感器技術(shù)的發(fā)展迅速，系統(tǒng)必須適應(yīng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)和量級方面的變化，針對業(yè)務(wù)需求的變更能夠較好的適應(yīng)?？紤]根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量的增長情況，適當(dāng)擴(kuò)展自有存儲設(shè)備的容量，另將非涉密、大數(shù)據(jù)訪問量的一些影像數(shù)據(jù)發(fā)布到云服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)安全：部分測繪地理信息數(shù)據(jù)涉密，運(yùn)營隧道的病害數(shù)據(jù)又具有相當(dāng)?shù)拿舾行?，必須通過一套嚴(yán)格的數(shù)據(jù)授權(quán)訪問機(jī)制保證數(shù)據(jù)處于安全使用狀態(tài)?？紤]通過系統(tǒng)雙機(jī)異地同步備份，購買防火墻和網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)，U-KEY驗(yàn)證等安全措施。

（3）系統(tǒng)操作的便利性：系統(tǒng)應(yīng)該具有良好的操作界面，能夠滿足移動互聯(lián)網(wǎng)時代的一些移動辦公需求，還需要考慮一般技術(shù)工人的使用習(xí)慣和便利?？紤]到系統(tǒng)操作的便利性，在開發(fā)期間做好系統(tǒng)應(yīng)用場景和需求調(diào)研，做好交互界面的設(shè)計和優(yōu)化，采用HTML5等未來先進(jìn)瀏覽器標(biāo)準(zhǔn)。

（4）開放性：采用主流的數(shù)據(jù)操作平臺和架構(gòu)，針對影像數(shù)據(jù)使用符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)發(fā)布，通過數(shù)據(jù)接口能夠與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？紤]系統(tǒng)長期運(yùn)行的開放性，選用的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、專業(yè)軟件均為主流產(chǎn)品，數(shù)據(jù)接口主要采用rest服務(wù)接口。

信息系統(tǒng)平臺建成后，支持傳統(tǒng)的人工監(jiān)測成果數(shù)據(jù)的上傳和下載，實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)測傳感器的實(shí)時在線監(jiān)測，嘗試使用衛(wèi)星影像+移動街景方式開展保護(hù)區(qū)地面巡查，，同時針對重點(diǎn)風(fēng)險區(qū)段進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析，從而提升結(jié)構(gòu)安全感知的效率。此外，依托《城市軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測量規(guī)范》，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和成果格式，開發(fā)專用的數(shù)據(jù)處理和報表編制工具，共享專業(yè)智力資源以提高數(shù)據(jù)利用深度。

信息系統(tǒng)建成后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)獲取和信息管理的概念見圖1。

圖1　信息系統(tǒng)建成后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)獲取和信息化管理概念圖

4　系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用情況

為加快在上海地鐵結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測的行業(yè)的信息化系統(tǒng)推廣和應(yīng)用，上海申通地鐵維護(hù)保障有限公司聯(lián)合上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司共同開發(fā)了一套軌道交通監(jiān)護(hù)測量管理信息系統(tǒng)，免費(fèi)提供給上海地鐵的10余家監(jiān)護(hù)測量供應(yīng)商單位推廣使用。該系統(tǒng)自2015年初上線運(yùn)行以來，各監(jiān)護(hù)測量單位自行負(fù)責(zé)將監(jiān)測成果文件及時上傳至系統(tǒng)，確保上傳數(shù)據(jù)的真實(shí)性和正確性。

目前該系統(tǒng)已導(dǎo)入的有效信息數(shù)據(jù)條目近500萬條，管理近140個在建監(jiān)護(hù)項(xiàng)目、全網(wǎng)長期直徑收斂監(jiān)測成果等信息。實(shí)現(xiàn)了監(jiān)護(hù)項(xiàng)目整體分布、快速查詢、施工工況管理、監(jiān)測點(diǎn)位信息管理、變形曲線綜合查詢分析、自動化設(shè)備在線監(jiān)測、Excel專用數(shù)據(jù)管理插件等功能，系統(tǒng)應(yīng)用反饋情況良好，大大方便了地鐵結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測管理的信息化管理工作。

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能見表1，系統(tǒng)功能架構(gòu)和界面截圖分別見圖2～圖6。

表1　監(jiān)護(hù)信息系統(tǒng)主要功能列表

圖2　監(jiān)護(hù)測量信息系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖3　相鄰工況節(jié)點(diǎn)間各測項(xiàng)累計變化曲線對比

圖4　多個監(jiān)護(hù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計分析

圖5　長期監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析功能界面

圖6　監(jiān)測項(xiàng)目后臺信息配置

5　結(jié)　語

目前，上海地鐵監(jiān)護(hù)測量的信息化管理主要從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用、先進(jìn)測試技術(shù)推廣等三方面著手，借助信息化平臺來提高結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測量的數(shù)據(jù)采集和管控能力，提升地鐵安全保護(hù)區(qū)管理能力，更好的保障地鐵的安全運(yùn)營。

[1]陳鴻,王勇.深圳地鐵三維地理信息系統(tǒng)建設(shè)與研究[J].測繪通報,2013(S2):10-12.

[2]DG/TJ 08-2170-2015,城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測規(guī)范[S].

[3]錢七虎,戎曉力.中國地下工程安全風(fēng)險管理的現(xiàn)狀、問題及相關(guān)建議[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2008,27(4):649-655.

[4]黃宏偉,曾明,陳亮,等.基于風(fēng)險數(shù)據(jù)庫的盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險管理軟件(TRMl.o)開發(fā)[J].地下空間與工程學(xué)報,2006,2(1):36-41.

[5]李元海，朱合華.巖土工程旌工監(jiān)測信息系統(tǒng)初探[J].巖土力學(xué), 2002,23(1):103-106.

[6]黃宏偉.隧道及地下工程建設(shè)中的風(fēng)險管理研究進(jìn)展[J].地下空間與工程學(xué)報,2006,2(1):13-20.

[7]孫鈞.城市地下工程施工安全的智能控制預(yù)測與控制及其三維仿真模擬系統(tǒng)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,1999,18(增):753-762.

U231+.92

B

1009-7716（2016）03-0133-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.03.039

2015-11-20

李家平（1972-），男，安徽蕭縣人，博士，高級工程師，從事巖土工程、地下空間與隧道工程施工和維護(hù)管理工作。