魏漢明，趙 靚

(山西省信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司,山西 太原 030012)

0 引言

21世紀(jì)以來(lái)，城市軌道交通因具有節(jié)能、快捷和大運(yùn)量的特征越來(lái)越受到眾多國(guó)家的關(guān)注。城市軌道交通工程建設(shè)相比一般建筑工程具有投資規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、施工項(xiàng)目多、施工技術(shù)復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)因素多、對(duì)社會(huì)環(huán)境影響大等特點(diǎn)[1]。軌道交通建設(shè)工程施工過程中屢發(fā)事故，且部分事故后果極其慘重。在以往的軌道交通建設(shè)工程中，各單位往往僅強(qiáng)調(diào)責(zé)任制，運(yùn)用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)管理方法，這已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前地鐵建設(shè)的需要。另外，地鐵建設(shè)在我國(guó)發(fā)展歷史較短，專家資源有限，加之工程建設(shè)數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)種類多，專家有時(shí)無(wú)法方便地獲得數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，無(wú)法及時(shí)找出風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)。又隨著近些年各大城市的軌道交通信息化水平的不斷提高，在城市軌道交通長(zhǎng)期的實(shí)際應(yīng)用中，很多問題都逐漸的呈現(xiàn)出來(lái)[2]。

基于此本文設(shè)計(jì)一種基于多傳感信息融合技術(shù)的城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。通過多傳感信息融合技術(shù)處理人工采集與設(shè)備自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)信息，并將處理后的數(shù)據(jù)與預(yù)警閾值進(jìn)行比較，從而及時(shí)規(guī)避城市地下建設(shè)過程中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，確保地鐵建設(shè)安全。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文研究的是基于多傳感信息融合技術(shù)的城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)將壓力測(cè)試儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)、土壓力盒、軸力計(jì)、多點(diǎn)測(cè)量的滑動(dòng)式測(cè)斜儀等傳感器構(gòu)成的自動(dòng)采集數(shù)據(jù)與全站儀、水準(zhǔn)儀等人工測(cè)量數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)源的多源數(shù)據(jù)融合分析，整體監(jiān)控軌道交通工程建設(shè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)。圖1為軌道交通風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 軌道交通風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 技術(shù)關(guān)鍵

2.1 多傳感信息融合技術(shù)

隨著傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，多傳感器信息融合技術(shù)已成為一種熱門新興學(xué)科和技術(shù)[3]。多傳感信息融合技術(shù)是將來(lái)自多種傳感器的信息和數(shù)據(jù)，在一定的準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析和綜合，以完成所需要的決策和估計(jì)而進(jìn)行的信息處理過程[4]。將多傳感信息融合理論運(yùn)用于本系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)試儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)、土壓力盒、軸力計(jì)、全站儀、水準(zhǔn)儀等采集回的數(shù)據(jù)綜合處理，通過制定門限閾值，可以對(duì)超限數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)警，也可以將采集數(shù)據(jù)打包上傳，提供更加豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 無(wú)線通訊技術(shù)

無(wú)線通信是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式[5]。本文中利用有線及無(wú)線(4G、3G)方式進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，確保壓力測(cè)試儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)、土壓力盒、軸力計(jì)、多點(diǎn)測(cè)量的滑動(dòng)式測(cè)斜儀、水位計(jì)等多個(gè)深基坑參量傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、保真、穩(wěn)定傳輸至控制中心，在控制中心采用高性能服務(wù)器對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解析。

2.3 智能預(yù)警技術(shù)

通過控制中心將采集的數(shù)據(jù)信息與相應(yīng)監(jiān)測(cè)信息的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，若超出，中央控制系統(tǒng)將控制產(chǎn)生預(yù)警記錄[6]。針對(duì)不同規(guī)模、不同建設(shè)難度的軌道交通工程，進(jìn)行安全警情分級(jí)，在此基礎(chǔ)上，建立不同警情的實(shí)時(shí)發(fā)布機(jī)制。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)軌道交通工程建設(shè)安全自動(dòng)分級(jí)別預(yù)、報(bào)警，并實(shí)施發(fā)布。

3 軟件設(shè)計(jì)

本文針對(duì)城市軌道交通建設(shè)中的車站基坑與區(qū)間隧道施工系統(tǒng)分別構(gòu)建了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)庫(kù)，通過采集壓力測(cè)試儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)、土壓力盒、軸力計(jì)、滑動(dòng)式測(cè)斜儀等傳感器信息，并結(jié)合全站儀、水準(zhǔn)儀等人工測(cè)量數(shù)據(jù)，通過控制中心將采集的數(shù)據(jù)信息與相應(yīng)監(jiān)測(cè)信息的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，若超出，中央控制系統(tǒng)將控制產(chǎn)生預(yù)警記錄；產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)存在于風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)庫(kù)中，中央控制系統(tǒng)將直接調(diào)用相關(guān)預(yù)警方案并通知相關(guān)人員排險(xiǎn)。若風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)中沒有處理相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的方案，則通知相關(guān)負(fù)責(zé)人制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)處理方案。圖2為系統(tǒng)工作流程圖。

4 總結(jié)信息

控制中心接收到傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息后，進(jìn)行分析處理，分析處理完成后在軟件界面中顯示出信息的變化示意圖。如圖3所示為#1水位數(shù)據(jù)變化示意圖。圖4為GC3-2水位數(shù)據(jù)變化示意圖。圖5所示為DBC1-3沉降數(shù)據(jù)變化示意圖。

圖2 系統(tǒng)工作流程圖

圖3 1號(hào)水位數(shù)據(jù)變化示意圖

圖4 GC3-2水位數(shù)據(jù)變化示意圖

圖5 DBC1-3沉降數(shù)據(jù)變化示意圖

5 結(jié)論

本文對(duì)城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、使用技術(shù)做了詳細(xì)的敘述，主要運(yùn)用多傳感信息融合技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、智能預(yù)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軌道交通建設(shè)中數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸與處理，通過建立不同警情的實(shí)時(shí)發(fā)布機(jī)制，提高了發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的響應(yīng)速度，降低了發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率，為軌道交通的建設(shè)安全提供了有力保障。