地铁隧道监控量测信息系统的应用研究

姚青华 邱本花

摘  要：地铁安全监测要求对地铁进行实时监控。在互联网环境下地铁隧道作为监控量测的重要结构需要利用计算机技术，开发监控量测信息系统，通过文档管理功能、数据预处理功能、数据库管理功能、数据分析功能以及系统设置功能等来实现对数据的及时分析与处理。

关键词：地铁隧道;监控量测;系统设计

中图分类号：U456.3        文献标志码：A         文章编号：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

伴随着城市化进程的加快，我国基础设施建设已经全面开展。城市地铁作为城市出行的重要交通工具需要对其进行实时监控管理。地铁隧道监控量测信息系统能够高效准确的对地铁隧道进行监控量测，对地铁隧道的稳定情况进行分析判断，是地铁隧道监控量测信息收集，对地铁隧道状态进行分析的重要工具。

1 地铁隧道监控量测的重要性

当前城市地铁的建设为人民群众出行带来了巨大的便捷，同时也缓解了城市交通出行压力，优化改善了城市交通结构以及城市布局结构之间的联系，实现了城市的可持续发展，同时进一步推动了城市化进程[1]。在城市低碳施工可能由于地质条件的限制，会对地铁周边的建筑物以及地下管线造成一定影响，从而加大了施工难度。为了进一步保障地面建筑物的安全以及的地下管线的正常运行，保证地铁隧道的安全性。地铁隧道监控量测项目是按照不同地铁工程实际情况、监测目的以及相应供地质条件等来进行具体设定的。城市地铁工程中隧道的监控量测不仅仅是获取地铁隧道数据有效渠道，同时也是地铁工程管理的重要方法。隧道监控量测信息可以对地铁隧道中的可能遭遇的破坏程度、形变程度进行实时监控，从而有助于掌握隧道周边的地质状态，进而第一时间采取有效的应对措施。同时，对到监控量测数据还能够为地铁工程施工设计及其变更提供可靠信息数据。针对地铁隧道工程的实际情况，对到监控量测的项目以监测位移为主，以监测应力为辅，对隧道结构的受力情况进行计算与分析，并且通过多种监测数据进行验证，以保证监测数据的准确性。具体监控量测项目有地表沉降、地下管线与拱顶的沉降、隧道围岩压力、地面建筑物沉降等。

2 地铁隧道监控量测信息系统的应用

2.1 地铁隧道监控量测信息系统

在互联网技术与计算机技术快速发展的现代社会环境中，隧道监控量测系统伴随着地铁隧道监控需求应运而生。隧道监控量测系统能够利用互联网技术、蓝牙技术自动生成检测点，通过计算机或手机将数据上传到服务器，形成各种形式的报表，便于地铁隧道量测人员及时进行数据监测、判断与汇报。隧道监控量测系统相对于传统的人工监控量测技术来说，大大减少了监控量测的时间，降低了监控量测的成本[2]。当系统检测到异常情况则可以第一时间通知管理人员，降低安全事故发生的概率，减少安全事故带来的财产损失。同时，隧道监控量测系统可以对收集的原始数据进行处理分析，从而对地铁隧道变形、位移、沉降等内容进行智能化预测分析以及预警，进而实现对地铁隧道施工中的集中化、智能化、自动化处理，为地铁工程开展提供高效的指导建议。

2.2 地铁隧道监控量测信息系统设计

2.2.1 系统设计需求

将地铁隧道监控量测信息作为系统管理对象，按照地铁隧道监控量测的实际情况，利用检测数据处理技术、数据库技术以及信息管理技术对地铁隧道的监控量测信息进行存储、预处理、管理分析、可视化分析、限值预警等，为地铁隧道结构分析与施工提供准确的数据资源，及时反馈地铁隧道的结构情况，包装地铁隧道安全施工。地铁隧道监控量测信息系统需要满足以下使用功能：一是提升地铁隧道监控量测数据处理与管理的科学化水平，满足地铁隧道施工决策的辅助需求;二是构建地铁隧道监控量测的信息管理基础平台;三是为地铁隧道后期自动化检测奠定基础。

2.2.2 系统功能

地铁隧道监控量测系统涵盖不同管理功能，满足了地铁隧道施工的特点以及对垂直位移监测、水平位移监测、隧道断面收斂变形等情况进行监测的需求。

第一，文档管理功能。一是地铁隧道变形检测。地铁隧道结构变形检测主要按照地铁隧道结构设计以及国家相关变形检测规定来进行界定，主要内容涵盖垂直位移监测、水平位移监测、隧道断面收敛变形监测。不同的地铁隧道监控量测内容所采用的监测方式与设备均有所不同[3]。一般来说，底特隧道的垂直位移与水平位移检测主要通过大地测量或自动化测量技术进行，设备主要有精密水准仪、精密全站仪、智能全站仪等;而地铁隧道隧道断面的收敛变形则是使用收敛设备进行物理测量;二是地铁工程施工资料。地铁工程施工资料主要涵盖了地铁工程概况，如地理位置、车站布局、地面建筑物情况、水文地质条件;地铁施工技术资料，如施工搞设计图纸、隧道施工报告、重要图形图像;地铁隧道监控量测档案，如监测设备运行维护报告等;三是监控量测资料，如地铁隧道中不同部位的变形、渗漏、裂缝等情况的记录以及隧道施工安全记录等。

第二，数据预处理功能。将监控量测设备收集的数据通过手工导入或自动导入的方式录入计算机。按照技相关规范与技术方案对其进行粗差检验，如检验合格则可继续进行处理计算;如结果不合格则需要进行预警，并停止计算处理。对地铁隧道监控量测数据进行稳定性分析，运用不同检测技术对工作基点的稳定性进行检验，根据检验结构采用下一步平差计算方式。按照地铁隧道基准点与工作基点稳定性检验结果，有针对性的选择经典平差、自由网平差等技术对监测数据进行计算。最后，将数据资料进行入库整理。将经过处理计算后一系列数据，如累积沉降速度、相对挠度等，将其录入至计算机数据库，便于后续分析。

第三，数据库管理功能。一是地铁隧道系列属性数据查询以及监控量测结果查询。在进行属性数据查询时，可以对属性数据类别以及属性值条件进行筛选，以便系统搜索出满足查找条件的监测点，再根据查询的实际需求结合监测成果条件，以得出满足要求的测点属性信息，以便对不同类别监测点在不同监测环境下的属性值进行查询[4]。在对属性值查询时可以任意选择监测点的测段、车道、位置等，以查询到满足用户需求的结果。在完成查询后，可以将查询结果通过excel、pdf等格式进行编辑打印。二是地铁隧道数据的录入与添加。数据库中可以对地铁隧道数据以及监测结果进行录入。系统拥有手工录入以及自动导入两种形式。手工录入可以在系统的录入界面添加相应数据值，逐个进行录入;自动导入则是将数据自动导入数据库，同时实现多点自动导入。数据添加会实时显示，在完成添加后可以对数据进行保存、编辑、打印。三是地铁隧道数据修改与删除。由于兼顾到监控量测系统操作的规范性，系统只允许对监测点属性进行调整。可以通过查询需要修改的监测点，对其相关属性进行修改，可以实时显示数据库中监测点的相关信息，便于用户及时查看修改结果;数据删除也需要在对数据进行查询后进行删除，在删除前必须经过再次确认，以保证删除无误。

第四，数据分析功能。采用稳定性分析法与相关指标，结合地铁隧道监控量测现场实际情况对各个监测点的稳定性进行分析判断。在深入分析监测信息反馈需求的基础上，提供可視化地铁隧道内部结构监测图形报表，以辅助判断监测点的稳定性，以便更加形象、更加直观的了解地铁隧道结构质量。以郑州1号线、2号线施工现场垂直位移监测为例，不仅仅要定期提供沉降量曲线图，还需要提供两期累积沉降量、挠度、相对挠度对比示意图等。

第五，系统设置管理功能。为了进一步强化地铁隧道监控量测系统的使用安全，系统在运营与使用过程中必须始终保证其安全性，强化对系统用户管理与数据的安全防护。为了保证系统的安全性，用户必须要同时拥有用户名、密码以及验证才能操作系统。同时，系统会保留用户的登录时间、使用痕迹、操作过程、操作时间等。系统管理员会将不同用户的使用情况进行记录并总结汇报。根据地铁隧道监控量测系统使用需求对部分用户实行权限调整，以禁止部分用户使用系统的权限，以保障系统的安全性。系统中的数据会定期上传至云端进行保存，如对系统数据进行修改，会保留修改痕迹，并将修改结果同时上传，以始终保持数据的准确性。如有必要可以下载云端数据对系统数据进行恢复，进一步确保系统的安全性。

3 结束语

地铁隧道监控量测系统是基于B/S模式的计算机系统，其具有一定的跨平台性，改革供模块相互独立，便于功能拓展。地铁隧道监控量测系统能够同时兼容不同浏览器，用户可以在自己的权限内对系统进行操作。地铁隧道监控量测系统已经应用在郑州地铁施工中，不仅有效提升了地铁隧道监控量测的数据收集，提升了地铁隧道运营水平，对于地铁工程的开展有着重要的现实意义。

参考文献：

[1]杨鹏飞.应用监控量测技术控制地铁隧道注浆对周边环境的影响[J].科学技术创新，2017（35）：130-131.

[2]佚名.组合优化模型在麻栗垭隧道监控量测数据处理中的应用[J].公路工程，2018，43（4）：186-189.

[3]刘劲.曲线回归分析法在隧道监控量测数据处理及分析中的应用[J].价值工程，2017（11）：96-98.

[4]付新元.宁西二线隧道围岩监控量测及综合监控系统的应用[J].山西建筑，2017，43（7）：186-188.