安全风险协同处置平台在轨道交通新线建设中的研究与应用

罗凤霞

（广州市地下铁道总公司，广州 510030）

在城市轨道交通工程中，如何实现安全风险的全程、全域、全方位防控？这是挑战所有城市轨道交通工程建设方的问题之一。

广州地铁的工程建设面临如下突出的特殊性和复杂性：

（1）建设规模大，最多同时建设线路高达8条，在国际上尚不多见。

（2）建设周期长。

（3）广州地区地质条件十分复杂，砂层、岩溶、软土、硬岩、断裂等各种不良地质条件共存，有“地质博物馆”之称。

（4）周边环境繁杂，工点的周边存在大量建/构筑物、桥梁。

（5）施工工法多。

（6）地域分布广，最多时200余个工点散布在全广州7 400余平方公里的地域。

上述特点要求工程安全风险的管理必须满足如下要求：

（1）全程的，即贯穿工程的整个生命周期。

（2）全域的，即覆盖全部施工地域内的所有工点。

（3）全方位的，即所有与工程项目相关的各方都应参与。

在广州地铁现行的“六评六管一平台”安全风险管理体系中，“六评”解决了“全程”的问题；“六管”解决了“全方位”的问题；借助信息技术工具—安全风险协同处置平台则解决了方便、快捷和“全域”的问题。

通过集成数据融合、数据挖掘、物联网、视频监控和GIS等关键技术，广州地铁已建成上线的“工程建设安全风险协同处置平台”，有效地满足了全程、全域、全方位的要求；此外，通过内嵌的智能化建模和预测技术，实现了安全风险的预警，达到了事前预防的目的。

1 系统架构

工程建设安全风险协同处置平台的系统架构如图1所示。其界面特点是实现安全信息、风险信息的可视化。平台以收集、掌握的各工地安全信息管理资料为基础，结合各种实时监测数据，力图降低施工安全管理强度，增强安全信息共享程度，优化业务工作流程，提高施工安全监督业务的工作效率。平台可完成安全信息从获取、处理、统计分析到信息反馈的全过程，做到对安全生产形势分析和事故预测预警，为领导层提供决策依据和决策辅助。

图1 工程建设安全风险协同处置平台系统架构

平台的可视化基于GIS，其粒度分为线网、标段、工点等。遵循分级管理、条块结合的原则，静动态安全信息、安全事故预警均可在同一平台上直观清晰地展示给业主、施工单位、监理单位、第三方监测、第三方咨询单位、材料供应单位等参建各方，用户依据不同的权限来查看相应的内容。平台采用B/S架构，其内部数据挖掘、交互、处理和展示关系如图2。

图2 工程建设安全风险协同处置平台数据管理框架

其中，数据层主要完成数据的整理、存储；支撑层在数据层的基础上，通过数据挖掘、智能计算等技术，实现对轨道交通施工数据的深层次利用；应用层将系统原始数据与深层次的分析结果分发给不同的功能模块。

2 功能与技术特点

系统可对线网、标段和工点进行安全监测管理、预警预测管理、风险管理与考核管理。

2.1 安全管理模块功能

（1）工程资料管理，实现工程资料查阅、新建、修改、删除。

（2）人员资料管理，对各标段各工点的人员资料进行查询、新建、修改、删除，包括上岗证件资料管理、安全培训记录、平安卡资料管理等。

（3）特种设备资料管理，机械设备台帐管理或租赁合同管理、设备入场性能检验资料管理、国家检测证书管理、设备保养维护信息管理等。

（4）消防资料管理，实现消防宣传、消防培训、消防检查、消防演练等资料的管理和记录。

2.2 安全监测和安全预警管理模块

安全监测和安全预警管理模块包括：监测数据管理、视频监控、门禁信息管理等功能。（1）视频监控包括实时现场视频监控、现场视频图像的抓拍与存储、调阅现场视频录像等。（2）门禁信息管理包括非法外来人员报警功能、实时显示进入工地的人员信息、考勤统计功能等。（3）监测数据管理包括监测数据采集、监测数据自动化分析、监测数据跟踪分析，对检测异常数据进行分析、预警，及时以不同电子通信形式发送预警信息通知相关人员，并触发异常事件处理流程，事后完成分析结果的报表统计、图形显示、查询输出。

2.3 应急管理模块

（1）应急预案管理。对各单位、部门（包括建设单位）上传的应急预案进行备案管理。（2）应急抢险队伍管理。管理人员组成、职责分工等信息。（3）应急抢险物资管理。抢险设备、物资及其日常管理。（4）专家队伍管理。专家资源库的建立、维护管理。（5）应急演练管理。应急演练历史记录及查询。（6）实现对突发事件的事故评价。

2.4 其它管理功能

系统还具有信访管理、GIS信息管理、考核管理等功能。信访管理指对各线路土建工程建设过程中的信访管理，包括群体性事件从事件征兆到事件结束全过程进行跟踪记录；GIS信息管理集成了GIS地理信息技术，使得本系统所有的信息关联和展示都能以线网、线路和工点的地理位置为线索,如图4所示：考核管理指系统采用责任分解管理模式根据安全管理工作执行情况，对参建单位进行考核。

图4 海量异构数据融合及预警技术在广州地铁6号线越秀南站的应用

2.5 系统的技术特点

本系统集成了数据融合、数据挖掘、物联网、视频监控和GIS等关键技术，有效地满足了全程、全域、全方位的要求；此外，通过内嵌的智能化建模和预测技术，实现了安全风险的预警。

针对工程施工海量异构监测数据融合、挖掘与预警的技术难题，本系统采用了一种将地质参数、环境参数、结构参数、应力应变参数、设备参数、短信、语音、视频、安全报表等不同来源、不同种类的海量异构监测数据按数值、时间、空间及预警属性基线化存储、聚类、预警方法，实现了数据融合、挖掘、智能分析与预警。针对传统安全防控技术难以实现风险源实时监控、关键设备互联、风险协同防控的问题，基于GIS和物联网技术，依托广州地铁线网空间数据库，围绕风险源和关键设备建立传感器网络进行远程无线信息传输，采用工作流软件技术保障协同工作。

本系统还内嵌了若干智能风险建模和预测技术。针对不同工法（明挖法、矿山法和盾构法）、地质、环境条件下的风险建模及分级技术难题，采用多维模糊风险归类与识别技术，提出一种系统的、量化的、准确的安全风险分类分级标准。针对地铁建设中地质和环境动态变化，以及与工法相关的风险控制难题，采用了不同工法施工的风险评估模型、施工对周边环境影响的风险控制量化模型，针对传统的复合地层沉降Peck模型进行改进。改进的Peck模型在工程实践中被证明更能准确预测地表沉降趋势。针对城市轨道交通工程施工规模大、区域广、周期长、工法多等特点，及多参数关联的复杂风险因子识别难题，采用了基于多参数因子（工法m、结构参数s、地质条件g、环境条件c）聚类的风险隐患挖掘方法，实现了海量隐患数据的有效利用。针对复杂地质环境下，盾构施工导致地面坍塌、房屋开裂等事故预判难的技术难题，基于盾构实时监测数据、沉降曲线、出土量和注浆量等参数，采用盾构施工安全状态预判算法，有效地保护人员、地面建筑和施工设备。

3 结束语

安全风险协同处置平台作为“六评六管一平台”安全风险管理体系依托的信息平台，有效地实现了城市轨道交通工程安全风险管理所要求的全程管理、全域覆盖、全方位协同。据统计，广州地铁应用本平台以来，规避重大风险达94.2%，其余无法规避的风险，也得到了有效预防和快速处置，取得了良好效果。

[1]刘光武. 广州地铁安全预警与应急平台的研究与应用 [J].现代城市轨道交通，2011（2）.

[2]刘光武. 城市轨道交通应急平台建设研究[J]. 都市快轨交通，2009（1）.

[3]王富章，李 平，等. 城市轨道交通智能综合监控系统体系结构[J].中国铁道科学，2006（1）.

[4]中国城市轨道交通年度报告课题组. 2009年中国城市轨道交通年度报告[R]. 北京：中国铁道出版社，2010，5.