基于GIS技术的环境监测智能管控系统在地铁施工中的应用
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2021年第01期
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中国高新科技
BUILDING TECHNOLOGY | 建筑科技
在地铁建设过程中,由于线路跨度长、建设工点多、施
工环境复杂多样,给建设单位和总承包部的安全文明施工管理工作带来了很大的困难。
而噪声、扬尘等环境监测对相关工作的影响尤为突出。
以广州地铁18号线和22号线建设工程为例,存在以下管理需求:
(1)地铁线路总长超过70km ,同时在建的车站、风井、盾构井等露天工程超过60个,遍布郊区、市区、发达商业区。
所有工点的噪声、扬尘监测设备安装位置是否合规、是否正常工作,排查监督工作难度大。
(2)因为施工环境和影响范围的差异,分时段区别化进行施工,可提高施工效率,但分时段、区别化监测噪声扬尘的影响范围难度大,难以执行。
(3)解决施工扬尘的有效方法是喷淋和洒水,需要智能化的设备互联和智能控制解决方案,根据施工扬尘的监测数据自动开启或关闭喷淋设备,合理安排工作可以避免水资源浪费,并提高环境质量。
(4)对于无法提前预知的局部突发性恶劣天气,需要及时提醒监管特殊作业,比如达到指定风速禁止吊装作业、达到指定湿度不利于焊接作业等。
基于GIS 技术的环境监测智能管控系统可有效解决以上管理需求,提高安全文明施工质量,降低施工作业风险。
1.基于GIS 技术数据分析及展示
GIS 技术开发实现基于网页
端和手机端的环境监测智能管控软件,充分利用地铁施工范围的无人机航拍影像图数据及公开的
卫星影像图资源,在GIS 地图上融合和精确标识线路走向、施工工点位置、环境监测数据安装位置、施工范围及周边建筑物调查数据。
使用GIS 数据的空间分析算法,计算施工区域周边50、100、150、200、300m 等影响范围,以及检索统计影响范围的建筑物调查数据,包括建筑物类型、建筑物用途等信息,为分时段区别化进行施工任务、设置环境监测报警阈值提供数据依据。
采用统一的接口标准,集成接入全线路所有工点的监测设备,包括设备的安装位置、设备维护责任人以及设备的实时监测数据,实施监测设备的在线状态。
基于GIS 地图展示情况如图1所示。
当设备出现离线预警时,基于GIS 地图展示离线设备的具体位置及责任人,方便快速联络和解决问题。
对于在线设备,智能管控软件也会监测数据的变化情况,监测设备各监测模块的工作状态。
当发现数据异常预警
基于GIS 技术的环境监测智能管控系统在地铁施工中的应用
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文 / 袁 梦1 邹永红2 张基灼2 王传宝3
摘要:
在地铁建设管理过程中,文章基于GIS 技术的环境监测智能管控系统,可在GIS 地图上展示各建设工点位置、施工影响范围、周边建筑物调查数据、环境监测点的分布位置,分时段区别化设置各工点环境中的扬尘、噪声、温度、湿度、风速等各项指数的报警阈值,实时采集全线路地铁建设各工点的监测数据,分时分类进行报警等级判断与分析,并互联工地现场喷淋设备、结合现场特殊作业工作计划分级发送预警通知和工作提醒,通过智能化控制实现绿色安全文明施工,为建设单位、总承包部管理人员掌控现场作业环境、监管特殊作业风险、处理扰民投诉提供智能化管控手段。
关键词:
GIS 技术;地铁建设;环境监测;智能管控图2 分时段区别化报警阈值设置界面
图1 基于GIS 地图展示情况
建筑科技 | BUILDING TECHNOLOGY
时,也会基于GIS地图展示故障设备位置和责任人信息。
2.分时段区别化报警阈值设置
基于地铁建设施工工点的施工环境、工点施工影响范围及建筑分析数据、监测指数随距离的衰减趋势等重要数据,分时段区别化设置各工点环境中的扬尘、噪声、温度、湿度、风速、风向等各项指数的报警阈值,分
时段区别化报警阈值设置界面如图2所示。
比如郊区的施工工点的施工影响范围人烟稀少,可忽略昼夜施工噪声的区别化设置。
商务、工业区域因白天工作人员多,夜间工作人员会骤减,可适当降低白天噪声报警阈值,降低施工噪声对其工作的影响,提高夜间的噪声报警阈值。
针对住宅区域人员白天离家工作晚上、回家休息的特点,可适当提高白天噪音报警阈值,提高降低夜间噪音报警阈值,可控范围内降低施工噪声扰民。
针对学校周边区域,需要结合上下课时间、周末假期休息时间,考虑更精确的时段特性,设置更合理的报警阈值。
3.分时分类数据分析预警及设备智能控制
分时分类数据分析预警和设备智能控制是综合施工环境影响范围分析、分时段区别化报警阈值设置、施工现场已安装硬件设备的条件,实现分级预警和控制的智能化管控目标。
分时分类数据分析预警和设备智能控制界面如图3所示。
本项目实现了以下智能化管控目标。
(1)实时监测和分析环境监测设备的在线状态。
离线超过0.5h,给施工单位安全主管发送预警消息;离线超过2h给总承包部安全主管发送预警消息;离线超过4h给建设单位安全主管发送预警消息。
实时监测和分析环境监测设备的工作状态,通过监测数据的变化,智能分析设备的工作状态是否正常,避免设备模块老化发送假数据,同时也分级发送预警消息,督促及时解决相关问题。
(2)基于智能管控系统及物联网技术,实现环境监测设备与工地喷淋系统的互联,实时分析施工范围的扬尘监测数据。
当智能管控系统监测到扬尘数据达到预警阈值时,自动给喷淋系统发送开启指令,喷淋系统成功接收开启指令后进行清洁;当智能管控系统监测到扬尘数据低于指定阈值时,自动给喷淋系统发送关闭指令,喷淋系统成功接收关闭指令后停止工作。
如在指定时间内扬尘监测数据无法降低到指定的清洁水平,则智能管控系统会自动分级给安全主管发送预警消息,建议使用洒水车进行清洁。
整个管控过程实现全自动化的智能控制,提高资源利用率,避免过度浪费资源。
(3)噪声污染是地铁施工最多的扰民投诉问题,涉及到群众关系的处理,所以噪声的监测分析和历史数据存储尤为重要。
首先要基于合理的分时段区别化报警设置,及时进行分级预警,特别是重点关注的敏感区域,可适当缩短分级预警时间,助力快速跟踪处理问题。
其次做好历史数据存储和报警时段的数据可视化展示。
最后在接到扰民投诉时,快速拿出客观数据进行说明,并作为完善工作安排的依据。
(4)实时监测和分析施工区域的风速。
当风速达到指定等级时,优先给施工现场安全主观发送高空作业安全提醒,同时智能管控系统打通与BIM施工管理系统的接口,获取各工点施工计划数据,当匹配到当天有吊装等高空作业工作任务时,分级给安全监理、部承包部安全主管、建设单位安全主管发送预警消息,督促监控降低施工风险。
(5)实时监测和分析施工区域的温、湿度数据,对温、湿度数据超出正常范围可能影响到施工工序进度列举,分组给施工主管和施工监理发送预警提醒,避免因环境的过度影响造成施工质量不达标。
4.结语
在地铁建设管理过程中,实际运用基于GIS技术的环境监测智能管控系统,提高了环境监测设备的在线率、设备的可用率,并基于GIS技术分析和展示了施工影响范围和重点关注对象,识别和标识预警高发区域。
通过与喷淋设备的集成互通与分级预警通知,降低了扬尘报警事件,也减少了工地环境清洁用水量。
通过对噪声的分时段区别化监测
分析,也大幅减小了地铁施工扰民投诉事件。
通过对风速、
温湿度监测分析,为特殊作业安全和质量增加了一层保障。
GIS技术的环境监测智能管控系统在地铁施工中的应用,提
高了工地安全文明施工的管理水平。
(作者单位:[1]广州地铁集团;[2]中铁建华南建设
有限公司;[3]北京九碧木信息技术有限公司)
图3 分时分类数据分析预警和设备智能控制界面
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