姚青華 邱本花

摘? 要：地鐵安全監(jiān)測要求對地鐵進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jié)構(gòu)需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，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(yù)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(shè)置功能等來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的及時(shí)分析與處理。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道;監(jiān)控量測;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號：U456.3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(jìn)程的加快，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)能夠高效準(zhǔn)確的對地鐵隧道進(jìn)行監(jiān)控量測，對地鐵隧道的穩(wěn)定情況進(jìn)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(jìn)行分析的重要工具。

1 地鐵隧道監(jiān)控量測的重要性

當(dāng)前城市地鐵的建設(shè)為人民群眾出行帶來了巨大的便捷，同時(shí)也緩解了城市交通出行壓力，優(yōu)化改善了城市交通結(jié)構(gòu)以及城市布局結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了城市的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)了城市化進(jìn)程[1]。在城市低碳施工可能由于地質(zhì)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(jìn)一步保障地面建筑物的安全以及的地下管線的正常運(yùn)行，保證地鐵隧道的安全性。地鐵隧道監(jiān)控量測項(xiàng)目是按照不同地鐵工程實(shí)際情況、監(jiān)測目的以及相應(yīng)供地質(zhì)條件等來進(jìn)行具體設(shè)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(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而有助于掌握隧道周邊的地質(zhì)狀態(tài)，進(jìn)而第一時(shí)間采取有效的應(yīng)對措施。同時(shí)，對到監(jiān)控量測數(shù)據(jù)還能夠?yàn)榈罔F工程施工設(shè)計(jì)及其變更提供可靠信息數(shù)據(jù)。針對地鐵隧道工程的實(shí)際情況，對到監(jiān)控量測的項(xiàng)目以監(jiān)測位移為主，以監(jiān)測應(yīng)力為輔，對隧道結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行計(jì)算與分析，并且通過多種監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。具體監(jiān)控量測項(xiàng)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(yīng)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(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)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(yīng)運(yùn)而生。隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)能夠利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)自動(dòng)生成檢測點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，形成各種形式的報(bào)表，便于地鐵隧道量測人員及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、判斷與匯報(bào)。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(shù)來說，大大減少了監(jiān)控量測的時(shí)間，降低了監(jiān)控量測的成本[2]。當(dāng)系統(tǒng)檢測到異常情況則可以第一時(shí)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(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)，隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)可以對收集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，從而對地鐵隧道變形、位移、沉降等內(nèi)容進(jìn)行智能化預(yù)測分析以及預(yù)警，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對地鐵隧道施工中的集中化、智能化、自動(dòng)化處理，為地鐵工程開展提供高效的指導(dǎo)建議。

2.2 地鐵隧道監(jiān)控量測信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)際情況，利用檢測數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及信息管理技術(shù)對地鐵隧道的監(jiān)控量測信息進(jìn)行存儲、預(yù)處理、管理分析、可視化分析、限值預(yù)警等，為地鐵隧道結(jié)構(gòu)分析與施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資源，及時(shí)反饋地鐵隧道的結(jié)構(gòu)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(xué)化水平，滿足地鐵隧道施工決策的輔助需求;二是構(gòu)建地鐵隧道監(jiān)控量測的信息管理基礎(chǔ)平臺;三是為地鐵隧道后期自動(dòng)化檢測奠定基礎(chǔ)。

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(diǎn)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(jìn)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(jié)構(gòu)變形檢測主要按照地鐵隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及國家相關(guān)變形檢測規(guī)定來進(jìn)行界定，主要內(nèi)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(nèi)容所采用的監(jiān)測方式與設(shè)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(dòng)化測量技術(shù)進(jìn)行，設(shè)備主要有精密水準(zhǔn)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(shè)備進(jìn)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(zhì)條件;地鐵施工技術(shù)資料，如施工搞設(shè)計(jì)圖紙、隧道施工報(bào)告、重要圖形圖像;地鐵隧道監(jiān)控量測檔案，如監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行維護(hù)報(bào)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(yù)處理功能。將監(jiān)控量測設(shè)備收集的數(shù)據(jù)通過手工導(dǎo)入或自動(dòng)導(dǎo)入的方式錄入計(jì)算機(jī)。按照技相關(guān)規(guī)范與技術(shù)方案對其進(jìn)行粗差檢驗(yàn)，如檢驗(yàn)合格則可繼續(xù)進(jìn)行處理計(jì)算;如結(jié)果不合格則需要進(jìn)行預(yù)警，并停止計(jì)算處理。對地鐵隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，運(yùn)用不同檢測技術(shù)對工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)采用下一步平差計(jì)算方式。按照地鐵隧道基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果，有針對性的選擇經(jīng)典平差、自由網(wǎng)平差等技術(shù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。最后，將數(shù)據(jù)資料進(jìn)行入庫整理。將經(jīng)過處理計(jì)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(jì)算機(jī)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(jié)果查詢。在進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)查詢時(shí)，可以對屬性數(shù)據(jù)類別以及屬性值條件進(jìn)行篩選，以便系統(tǒng)搜索出滿足查找條件的監(jiān)測點(diǎn)，再根據(jù)查詢的實(shí)際需求結(jié)合監(jiān)測成果條件，以得出滿足要求的測點(diǎn)屬性信息，以便對不同類別監(jiān)測點(diǎn)在不同監(jiān)測環(huán)境下的屬性值進(jìn)行查詢[4]。在對屬性值查詢時(shí)可以任意選擇監(jiān)測點(diǎn)的測段、車道、位置等，以查詢到滿足用戶需求的結(jié)果。在完成查詢后，可以將查詢結(jié)果通過excel、pdf等格式進(jìn)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(jié)果進(jìn)行錄入。系統(tǒng)擁有手工錄入以及自動(dòng)導(dǎo)入兩種形式。手工錄入可以在系統(tǒng)的錄入界面添加相應(yīng)數(shù)據(jù)值，逐個(gè)進(jìn)行錄入;自動(dòng)導(dǎo)入則是將數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)自動(dòng)導(dǎo)入。數(shù)據(jù)添加會實(shí)時(shí)顯示，在完成添加后可以對數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)屬性進(jìn)行調(diào)整。可以通過查詢需要修改的監(jiān)測點(diǎn)，對其相關(guān)屬性進(jìn)行修改，可以實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)庫中監(jiān)測點(diǎn)的相關(guān)信息，便于用戶及時(shí)查看修改結(jié)果;數(shù)據(jù)刪除也需要在對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢后進(jìn)行刪除，在刪除前必須經(jīng)過再次確認(rèn)，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(guān)指標(biāo)，結(jié)合地鐵隧道監(jiān)控量測現(xiàn)場實(shí)際情況對各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析判斷。在深入分析監(jiān)測信息反饋需求的基礎(chǔ)上，提供可視化地鐵隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)監(jiān)測圖形報(bào)表，以輔助判斷監(jiān)測點(diǎn)的穩(wěn)定性，以便更加形象、更加直觀的了解地鐵隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)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(shè)置管理功能。為了進(jìn)一步強(qiáng)化地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)的使用安全，系統(tǒng)在運(yùn)營與使用過程中必須始終保證其安全性，強(qiáng)化對系統(tǒng)用戶管理與數(shù)據(jù)的安全防護(hù)。為了保證系統(tǒng)的安全性，用戶必須要同時(shí)擁有用戶名、密碼以及驗(yàn)證才能操作系統(tǒng)。同時(shí)，系統(tǒng)會保留用戶的登錄時(shí)間、使用痕跡、操作過程、操作時(shí)間等。系統(tǒng)管理員會將不同用戶的使用情況進(jìn)行記錄并總結(jié)匯報(bào)。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(shí)行權(quán)限調(diào)整，以禁止部分用戶使用系統(tǒng)的權(quán)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(jìn)行保存，如對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，會保留修改痕跡，并將修改結(jié)果同時(shí)上傳，以始終保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jìn)行恢復(fù)，進(jìn)一步確保系統(tǒng)的安全性。

3 結(jié)束語

地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)是基于B/S模式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其具有一定的跨平臺性，改革供模塊相互獨(dú)立，便于功能拓展。地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)能夠同時(shí)兼容不同瀏覽器，用戶可以在自己的權(quán)限內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行操作。地鐵隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)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(yùn)營水平，對于地鐵工程的開展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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