上海地铁结构监护测量信息化管理的问题及对策探讨

2016-11-24李家平

城市道桥与防洪 2016年3期

关键词：监护轨道交通信息系统

李家平

（上海申通地铁集团有限公司，上海市 200003）

上海地铁结构监护测量信息化管理的问题及对策探讨

李家平

（上海申通地铁集团有限公司，上海市 200003）

以上海地铁为例，分析了地铁结构监测的信息化管理需求，通过数据标准化建设、信息平台开发与行业共享、以及推广应用先进测试技术，有效地提升了地铁结构监护测量的信息化管理能力。

地铁；结构监测；管理；信息化

1　背景

受软土地质、沿线施工项目、材料性能劣化等因素共同影响，轨道交通结构会出现如裂缝、渗水（泥）、管片破损等典型病害，对轨道交通的运营安全带来了严峻挑战。因此，结构安全监测是轨道交通运营期管理工作中必不可少的重要环节，需要通过开展巡检、测量及相关工作来掌握轨道交通结构变形程度、病害状况及变形趋势。

在地下工程的信息化研究方面，孙钧主持“城市地下工程施工安全的智能控制预测与控制及其三维仿真模拟系统研究”[1]，朱和华[2,3]和黄宏伟[4-6]开展了大量的地下工程安全风险研究工作。在信息系统开发方面，同济大学李元海和朱合华开发了“岩土工程施工监测信息系统”[7]，上海同是工程科技有限公司开发了“安程地铁工程远程监控管理系统”，上海岩土工程勘察设计研究院有限公司开发了“云图轨道交通监护测量管理信息系统”。

随着上海地铁的跨越式发展，对轨道交通的运营维护保障工作提出了更高的要求，迫切需要通过信息化管理方式来提升维护保障能力，预判风险并采取工程应对措施，降低维护保障综合成本。

2　信息化管理需求

上海地铁目前主要通过地铁保护区巡查、长期影响监护测量、工程影响监护测量和自动化监测设备来获取结构状态信息，每年所采集的各类数据记录和文档资料超过千万条。由于涉及的专业和单位众多，各类数据缺乏统一的标准，缺少专用的信息化系统进行深入的数据综合分析。基于上述因素，结构监护测量的信息化管理需要在以下四个方面重点考虑：

（1）提升数据获取能力。传统的精密工程测量技术手段，受地铁隧道内作业时间短、光线黑暗等因素影响，数据的获取能力存在瓶颈。考虑通过统一的信息系统平台，支持自动化传感器设备、高精度移动测量技术、高分辨率的卫星影像等数据源，来提升数据的获取能力和降低获取成本。

（2）提高成果共享效率。现有的业务信息共享的方式，主要包括：电子文档、纸质报告、电子邮件、即时通信软件以及电话等，需要通过专门的信息系统提高成果的分享效率，提高地铁维护保障的科学决策能力。

（3）辅助风险管控。针对地铁沿线存在大量的施工项目，相关专业人员和单位若能借鉴类似项目的全过程隧道变形监测数据，即可从中吸取设计、施工和管理经验，避免类似的工程事故发生。待风险控制模型进一步成熟之后，还可实现监护风险的智能化提示。开发专用的信息系统，需要结合监护对象的勘察报告、施工平面布置图、施工工况和监测数据等进行综合风险管控。

（4）以共享方式提高信息化水平。开发行业通用且共享式的信息系统易于推广，解决中小企业在专用信息系统的研发和后期维护上的成本，也有利于进一步提升同行业单位服务轨道交通安全运营的能力。在基于BIM等技术的“智慧工程”成本高昂、覆盖范围有限的情况下，仍迫切需求针对监护项目管理需求的信息化软件。

3　监护系统架构设计

轨道交通的运营维护管理工作具有专业性和长期性的特点，涉及到不同专业部门和技术工种，需要长期对运营维护工作中所获取的各类数据进行存储、分析、共享和应用，支持地铁保护区相邻影响监护测量、长期监护测量、地铁沿线地面标高测量等业务。通过将施工相关信息、空间位置分布、变形监测成果等数据源集成，提供监测数据的上传、更新、发布和下载等服务，从而实现对结构监护测量的信息化管理。

结构监护测量信息系统的架构设计需要在下列几个方面进行重点考虑：

（1）存储结构的可扩展：传感器技术的发展迅速，系统必须适应数据的存储结构和量级方面的变化，针对业务需求的变更能够较好的适应。考虑根据系统数据量的增长情况，适当扩展自有存储设备的容量，另将非涉密、大数据访问量的一些影像数据发布到云服务。

（2）数据安全：部分测绘地理信息数据涉密，运营隧道的病害数据又具有相当的敏感性，必须通过一套严格的数据授权访问机制保证数据处于安全使用状态。考虑通过系统双机异地同步备份，购买防火墙和网络安全服务，U-KEY验证等安全措施。

（3）系统操作的便利性：系统应该具有良好的操作界面，能够满足移动互联网时代的一些移动办公需求，还需要考虑一般技术工人的使用习惯和便利。考虑到系统操作的便利性，在开发期间做好系统应用场景和需求调研，做好交互界面的设计和优化，采用HTML5等未来先进浏览器标准。

（4）开放性：采用主流的数据操作平台和架构，针对影像数据使用符合OGC标准的服务发布，通过数据接口能够与其它系统进行数据交换。考虑系统长期运行的开放性，选用的操作系统、数据库、专业软件均为主流产品，数据接口主要采用rest服务接口。

信息系统平台建成后，支持传统的人工监测成果数据的上传和下载，实现自动化监测传感器的实时在线监测，尝试使用卫星影像+移动街景方式开展保护区地面巡查，，同时针对重点风险区段进行监测数据的综合分析，从而提升结构安全感知的效率。此外，依托《城市轨道交通结构监护测量规范》，制定统一的技术标准和成果格式，开发专用的数据处理和报表编制工具，共享专业智力资源以提高数据利用深度。

信息系统建成后的业务数据获取和信息管理的概念见图1。

图1　信息系统建成后的业务数据获取和信息化管理概念图

4　系统开发及应用情况

为加快在上海地铁结构安全监测的行业的信息化系统推广和应用，上海申通地铁维护保障有限公司联合上海岩土工程勘察设计研究院有限公司共同开发了一套轨道交通监护测量管理信息系统，免费提供给上海地铁的10余家监护测量供应商单位推广使用。该系统自2015年初上线运行以来，各监护测量单位自行负责将监测成果文件及时上传至系统，确保上传数据的真实性和正确性。

目前该系统已导入的有效信息数据条目近500万条，管理近140个在建监护项目、全网长期直径收敛监测成果等信息。实现了监护项目整体分布、快速查询、施工工况管理、监测点位信息管理、变形曲线综合查询分析、自动化设备在线监测、Excel专用数据管理插件等功能，系统应用反馈情况良好，大大方便了地铁结构安全监测管理的信息化管理工作。

系统主要实现的功能见表1，系统功能架构和界面截图分别见图2～图6。