城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统*

肖玲玲

(山西欣奥特自动化工程有限公司，山西 太原 030012)

目前，我国获批轨道交通建设规划的城市已达43个，规划总里程约8 600 km，我国城市轨道交通市场将在一段时间内处于建设高峰时期。由于城市轨道交通建设工程建在地质条件复杂，管道密集的市区地下，并且周边建筑物、桥梁、道路较多，大大增加了轨道交通建设风险[2]。 因此，城市轨道交通土建施工安全风险监控预警成为保障地铁工程建设质量、建设安全及保护沿线建筑环境的重要手段。现阶段，施工过程中各个监测单位独立监测，监测数据使用效率低，不能对整个施工线路的安全态势宏观认识与监测数据的深层次利用，因此，建立城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统，实现对城市轨道交通施工安全风险信息的规范化、系统化、信息化管理，已成为我国城市轨道交通施工建设急需解决的实际问题。

本系统基于GIS的城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统，实现了GIS地图管理、风险监控数据预警、风险预警管理、基础信息管理等功能，该系统可以实时分析监测数据，并进行科学有效的预测，及时发现施工安全隐患，对已经出现的险情做到及时地应急处理，有效地保证了地铁施工过程中的人身和财产安全。

1 系统的整体构建

城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统以GIS方法为核心，结合计算机技术、通讯技术和数据库技术等，对城市轨道交通施工中的车站基坑与区间隧道施工点进行实时监控，通过对监测数据进行科学合理的分析，实现工程风险状态等级的动态判断及安全风险自动化预警功能，促进轨道交通施工安全生产，提升监测信息化管理水平[3]。

1.1 系统架构设计

通过对城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统的需求分析，系统在架构设计上采用基于B/S的软件架构模式，总体架构如图1所示，主要包括访问层、业务应用层、数据层[4]。

◆ 访问层：其主要负责与用户交互信息，是数据显示、获取的客户终端，它将用户请求转发到服务器，并将服务器返回的信息展现给用户。该系统可以提供多种访问方式，包括用户客户端访问和IE浏览器访问。

◆ 业务应用层：负责相应客户端请求的核心层，接受并响应数据获取和数据查询请求，完成整个系统的功能，主要包括系统管理、安全管理、GIS地图管理、数据管理。

◆ 数据层是本架构的最底层，不仅提供数据的输入，也提供数据转换成业务应用层识别的格式进行保存输出，实现风险监控、预警数据等各类数据的添加、修改和查询等操作，并对各类数据进行统一转换，最后将转换后的数据传递给上层的业务应用层进行处理。

图1 城市轨道交通土建施工安全风险监控预警体系

1.2 系统功能设计

城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统为地铁建设过程中提供安全风险监控、数据采集、风险预警等服务；通过该平台能够及时准确的掌握轨道交通在建工程的安全情况，地图预警功能在突发事件时可起到协调指挥，应急联动的作用。根据用户的需求将系统设计为四个模块，即GIS地图、数据管理、安全管理、系统管理四个模块，每个模块实现不同的功能，具体的功能模块图如图2所示。

图2 城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统功能模块

2 施工监测预警技术

2.1 监测预警方法

地铁施工监测安全预警采用监测数据控制值预警或对监测数据进行回归分析等处理后进行预测预警，在应用过程中根据监测的特点结合指数预警或模型预警方法，建立预警模型，对应不同的警级给出模型的取值范围进行预警。

2.2 监测预警等级

根据地铁施工及其建设管理的特点，按照地铁施工的风险等级、安全状况、危害程度及发展趋势等，将地铁施工监测安全预警由大到小分为一级、二级、三级和四级，分别用红色、橙色、黄色和蓝色表示，红色为最高级别[5]。

3 数据处理技术

3.1 监测数据处理

为了及时发现施工过程中存在的险情，随时调整施工措施，监测数据的处理工作主要包括两部分，分别是资料整编和数据分析[6]。监测资料的整编主要是对监测数据进行汇总、审核、整理、编排，刊印成册，使之系统化。监测数据分析主要是对数据进行综合性的定性、定量分析，找出其中的变化规律及发展趋势，使其对施工状态做出评价、判断和预测，可以有效地监视安全施工。

3.2 监测数据分析

常用的监测数据分析方法包括曲线分析、统计分析、对比分析和建模分析[6]。数据分析之前需要对实测数据进行校核检验，确保以可靠的监测数据为基础；数据分析时主要对变形进行几何分析，即对变形给出几何描述，并且对变形给出物理解释。对于有特殊情况，需进行不定期分析。

4 结论

建立城市轨道交通土建施工安全风险监控预警系统，实现了GIS地图管理、风险监控数据预警、风险预警管理、基础信息管理等功能。该系统的应用，极大地提高了地铁土建施工监测的工作效率，有效地预防了事故的发生，保证地铁工程安全稳定的施工，为地铁工程信息化施工提供了技术保障和决策支持。

[1] 于鑫,张铭,白丽.城市轨道交通建设安全监控预警系统研究[J].铁路运输与经济,2017,39(6):87-92.

[2] 杨树才.城市轨道交通工程建设安全风险管理体系研究[J].现代隧道技术,2014,51(1):1-7.

[3] 王艳辉,罗俊,张晨琛.基于GIS的城市轨道交通建设安全风险管理信息系统的设计与实现[J].交通运输系统工程与信息,2010,10(4):33-37.

[4] 张铭,王霆.城市轨道交通安全监控与应急一体化平台建设研究[J].铁路技术创新,2015(4):79-82.

[5] 董文明.地下轨道交通工程建设的安全风险控制技术研究[J].路基工程,2016(1):186-190.

[6] 杨成斌.地铁施工监测安全预警系统研究[D].西安：西安科技大学大学，2013.