地铁工程远程监控管理系统

地铁工程远程监控管理系统探索与实践
庞大而复杂的城市轨道交通建设工程，因其地质条件复杂、设计计算理论尚不完善，建设过程中会出现工程进度难以把握、工程质量难以保证、工程风险难以控制的情况。

此外，为确保工程安全进行的施工监测由于条件限制，使花费大量人力、物力获得的数据得不到充分利用，造成了资源的极大浪费。

然而，全面及时地了解这些信息对建设管理单位控制投资、保证工程质量和施工安全等具有极其重大的意义。

而要快速而准确地获得决策者想得的各种数据和信息，随时随地了解工程动态和进展，方便快捷地查询历史资料以及工程结束后顺利进行资料整理、归档、利用等工作，以目前的水平很难实现。

为此，地铁工程建设管理要达到控制投资、保证质量、确保安全、缩短工期等目的，迫切需要一套完善的管理体系及相应的载体。

同时，信息时代的到来也带来了克服这些困难的机遇。

工程管理信息化包括信息技术在工程建设领域中的开发与应用以及工程建设领域的信息资源的开发与利用两个方面。

地铁工程远程监控管理系统正是运用数据库技术以及网络技术开发的工程管理信息平台。

工程参与各方可以通过该平台轻松实现工程信息、专家知识的同步共享。

该管理系统是地铁工程管理信息化的一次有意义的尝试。

1. 远程监控管理系统的组成与功能
该系统由车站远程监控管理、隧道远程监控管理、网络远程办公、网络视频远程监控、自动监测等五个子系统组成。

地铁工程远程监控管理系统组成以及各部分的基本功能如图1所示。

需要说明的是，自动监测系统是根据需要嵌入车站或隧道远程监控管理系统中运行的。

自动监测系统与自动监测仪器一起构成了完整的自动监测数据采集、传输、查询、分析、预警网络，全过程无人工干预，确保数据的实时、真实可靠；通过网络通讯和无线通讯技术，能随时随地了解工地实时状况，保证工程数据的及时处理；在工程出现问题的第一时间发现问题、解决问题，保障工程的安全进行。

该系统多用于设计和施工都存在极大困难的重点、难点工程。

远程监控管理系统解决了传统管理模式下工程信息传递和交流存在的问题，如：信息内容的缺失、信息扭曲、信息传递的延误等，实现了工程信息存储的数字化和相对集中化、信息整理和变换的程序化、信息传输的数字化、信息获取的便捷和信息透明度的提高等。

具体来说，整套系统可以把监测、监理、施工相关的各种数据和信息，实时地上传、汇总、整理、分析，可以对监测数据的异常情况进行多种形式的自动判定、报警；监控者随时随地通过视频技术直观地了解现场的施工及进展状况；同时该系列软件还可以实现对工程文档、进度数据、工程合同等工程相关信息的采集和汇总。

由于本系统中发展了Internet网络远程监控的新技术，实现了多点对多点的数据传输、远程控制，使得监控中心多点化、低成本任意位置移动。

管理者、专家组只要可以上网，足不出户，即可通过该系统收集所有监控数据，了解现场情况。

同时由于各种工程资料的电子化，施工结束后资料的整理、归档、利用问题也迎刃而解。

2 基于远程监控管理系统的管理模式
基于远程监控管理系统的地铁建设管理模式的核心内容是：在远程监控管理预警系统对项目实施全过程中项目参与各方产生的信息和知识进行集中式管理
的基础上，为项目的参与各方在Internet平台上提供一个获取个性化项目信息的便捷入口，从而为项目的参与各方提供一个高效率信息交流和共同工作的环境，实现地铁工程的工期、质量和成本的控制。

在基于远程监控管理系统的地铁建设工程管理模式中(见图2)，根据各自职能的不同，将项目的参与各方分为三个部门：工地现场部门、管理部门、专家部门。

工地现场部门包括施工、监理、监测等单位。

由于这些单位每天直接面对工程现场，其最大优势在于信息优势，因此要求在远程监控管理系统平台上实现与工程现场信息的及时同步共享。

为了充分发挥专家的技术优势，按日常监控和紧急事件处理将专家部门分为两级：监控中心和专家组。

监控中心负责日常的工作，对上传至中央数据库的各种信息进行专业分析，提出安全评价意见，及时发现存在的安全隐患、施工现场的各种不规范施工行为等，汇总为日报、周报提交管理部门，为管理部门的决策提供依据。

专家组则在遇到重大险情、重大工程事故时启动，为管理部门处理险情、事故提供专业意见。

专家部门是整个管理模式的关键。

要真正达到高效科学的管理，必须保证专家部门的正常运转。

管理部门在工程建设管理中掌握着所有资源和信息调配的权力，是工程建设中的决策部门。

基于远程监控管理系统的地铁工程管理模式保证了工地现场信息
的及时可靠性和专家意见的科学性，从而确保了管理部门决策的正确性。

3 地铁工程远程监控管理的实践
远程监控管理系统于2000年7月在蓝村路站试运行，测试取得成功后，于2001年8月中旬，在上海轨道交通4号线各个车站先后安装，开始实施远程监控管理。

远程监控管理模式已在上海轨道交通1号线北延伸段以及7、8号线中得到了全面的推广应用，全部的车站和大部分区间隧道都安装了远程监控管理系统。

该系统在使用过程中发现险情多起，确保了地铁建设工程的安全、质量和进度。

更为重要的是，可将绝大多数的安全隐患处理在萌芽状态。

凡是实施远程监控管理并安装了远程监控系统的工地，没有发生一起基坑工程事故，取得了良好的经济和社会效益。

下面介绍几个典型的工程实例。

1)实例一：某车站基坑工程
该车站标准段基坑挖深为10m，围护结构采用地下连续墙，采用3道￠609mm钢支撑。

在标准段开挖到C04点所在位置之前，每天数据的变化范围和变化速率均在允许值范围内。

其中测斜点C04、C05的每天最大变形值基本在2mm左右。

2001年9月18日，地下墙开始出现明显的“踢脚”现象，但最大变形量仍然不超过5 mm／d。

9月19日，测斜点C04、C05附近开挖到离基坑底1．8m时未出现明显异常；挖除最后的1．8m后，在9月20日测斜点CO4和C05的测斜的变化速率突然明显增大呈加速趋势，最大变形速率分别为16．58 mm／d、14．24mm ／d。

同时，在C04点附近的房屋沉降观测点F45的沉降从每天1～2mm左右增加到每天12mm，总沉降量已达66 mm(见图3)，房屋出现开裂，坑底立柱上浮达133 mm。

因为总变形值超过警戒值，并且总变形速度呈明显加速趋势，如果继续施工必将出现工程事故。

远程监控的专家部门于9月18日开始即密切关注该车站C04、C05附近的变形情况，并于9月20日及时地发现了险情之后，立即上报管理部门。

管理部门于当天即令现场停工处理。

在停工期间地下墙的变形仍以每天最大2mm的速度发展。

专家部门在发生险情当天马上研究产生险情的原因，寻找解决方法。

该基坑变形具有如下特征：①突然发生较大变形；②坑底发生较大隆起，
而坑底隆起的发生也具有突然性；③“踢脚”突然明显地加剧发展。

所以，初步断定是因承压水水头过大引起的可能性较大。

专家部门经过研究决定：增加真空井点，以降低坑底的承压水水头。

先在出现问题测点附近的端头井三侧打设三个井点。

自9月25日采取真空井点降水之后，地下墙的测斜变形逐渐停止(未进行挖土施工)。

至10月11日基坑的隆起下降了40 mm，证明承压水头有明显下降，险情得到基本控制，所采取的措施达到了预期效果。

10月11日恢复正常施工。

自采取措施后，基坑变形日趋正常，保障了施工的正常进行及周边环境的安全。

2)实例二：某地铁区间隧道的保护[3]
现借用此工程实例简单说明自动监测系统在地铁保护中的应用。

上海某地下立交工程基坑骑跨于运营的2号线上方，基坑底部距离地铁隧道的最近距离仅2．8 m。

基坑开挖必然引起地铁隧道的上抬变形。

根据上海市地铁保护条例规定，地铁结构设施绝对沉降值及水平位移量≤20 mm。

该工程采用了远程监控管理系统，其中隧道沉降监测采用了自动监测系统(系统界面见图4)，在基坑施工期间每10 min测一次，施工间歇期内每30 min测一次。

专家组利用这些监测数据进行反复分析，为管理者提供决策依据，从而不断优化施工参数，最终达到既保证了2号线的正常运营，又控制了工程质量、进度和成本。

4 结论与建议
地铁工程远程监控管理模式在上海地铁建设的实践中取得了良好的效果，但是还需要从以下两方面来完善。

1)组织制度上：现行的工程现场信息的采集和录入多采用人工操作，相比自动监测而言信息的完整性和及时性存在一定问题。

由于这些信息是专家分析和管理决策的基础，因此必须从制度上保证传输的信息及时可靠。

2)技术上：进一步加强计算机专家预警系统的研发。

实现工程风险自动分级，对存在较大隐患的工程进行自动识别并及时自动报警，将事故隐患消灭在萌芽状态，避免经济损失；并且可使管理者能随时随地地纵观全局。

专家与远程监控管理系统的有机结合，提高了轨道交通建设的整体决策水平、决策效率和管理水平。

原文出处：/gczx/online/JJFA_detail_1831.html。