轨道交通安全管理信息系统设计与应用
摘 要：城市轨道交通建设工程是一项风险高、投资多、周期长、影响大的建设工程。随着国内城市轨道交通的发展，城市轨道交通工程建设施工技术、安全防护等方面虽然取得了显著的进步，但信息化管理水平仍停处于起步阶段，各类信息系统多、功能单一、集成度低。因此，提高系统集成度，加强数据深层挖掘、利用与综合性展示已成为了城市轨道交通建设安全管理信息系统研究的重点。本文提出了基于 GIS 的城市轨道交通工程建设安全管理信息系统，对系统功能、架构与业务实现流程、应用情况等方面进行了阐述。目前，该系统在广州地铁 6号线、9 号线、广佛线建设中得到成功应用。
关键词：城市轨道交通；安全监测；安全管理；信息系统
我国正在逐步开展地铁工程监控量测和“信息化”施工的研究，监测技术和方法还处于发展阶段，但是随着科技水平的发展和认识的提高，必定会推动我国地铁施工监测技术的不断进步。目前多数监测单位重视仪器埋设、数据采集，轻视数据分析和反馈，不能对监测成果结合施工、地质情况进行充分、深入的理论分析，仅仅是满足于收集资料和提交各类监测报告，导致监测工作没有真正发挥优化设计和及时反馈指导施工的作用。因此，如何分析所获取的监测信息，将信息快速反馈给地铁工程的各参与方，利用所获得的监测信息进行施工指导和辅助决策，是当前地铁施工监测中急需解决的问题。
总体上讲，施工监测系统软件目前在大坝、隧道、基坑工程中的运用较多，但在地铁工程中的运用正处于发展阶段，在商业领域还没有比较成熟的可以广泛使用的施工监测信息系统软件。目前在地铁工程中使用的施工监测管理信息系统软件往往只是用于施工监测数据的存储和处理，而没有做到信息在地铁施工各方之间的及时有效传递，合理反馈设计指导施工，难以真正实现“信息化施工”思想中的设计、施工和监控量测的有机结合。
1 信息系统设计
1.1 系统设计概念
本系统依托广州市轨道交通6号线工程，提出构建可视化的轨道交通工程施工安全信息管理与监控监测系统。通过体系化的研究，实现轨道交通工程建设过程中的安全信息系统化、规范化和信息化管理，及时收集、掌握各工地建设的安全信息管理资料，各种监测数据，降低施工安全管理强度，增强安全信息共享程度，提高施工安全监督业务的工作效率，优化业务工作流程，实现安全信息从获取、处理、统计分析到信息反馈的全过程，完成对全生产形势分析和事故预测预警，为施工参数提供预警支持，为领导层提供决策依据，提高事故过程中的事故防控能力。
本平台基于 GIS 地理信息系统为平台，以信息共享和流程控制为核心，以计算机技术、网络技术和通信技术、GIS等为手段，遵循分级管理、条块结合的原则，在对广州地铁施工安全信息管理相关业务进行了现场调研基础上，研制开发支持业主、施工单位、监理单位、第三方监测、第三方咨询单位、材料供应单位不同级别的轨道交通工程安全信息管理与监控系统，实现对静动态安全信息管理、安全事故的预警预防和安全信息可视化展现3大支撑功能，并在现场进行部署应用，为施工过程中安全信息管理提供信息共享和科学决策支持平台。
地铁公司、施工单位、监理单位、第三方单位的有权限的用户均可根据各自的权限来查看相应的内容，通过各种方式，只要能连上互联网就能完成系统涵盖的管理、查阅工作。
1.2 系统总体结构
1.2.1 系统逻辑架构
轨道交通施工安全风险管理系统是一个从全局层面出发的综合管理系统，实现了从轨道交通施工安全风险信息的录入，储存，查询，统计到深层次的分析挖掘，再到全局性的综合展示。逻辑架构图如图 1。
系统采用层次化的体系机构，各层次相互独立又互为支撑，实现数据的录入-数据存储-数据挖掘、分析-综合展示的全过程。通信层主要完成各位数据的整理、存储；支撑层在现有数据的基础上，通过数据挖掘、统计、智能计算、等方法和技术，实现对轨道交通施工数据的深层次利用；应用层将系统原始数据与深层次的分析结果以多种功能模块的方式进行综合的利用与展示。
1.2.2 物理结构
系统采用 B/S 模式，通过以太网与 VPN 专网的传输，实现安全风险数据的采集与系统的访问，通过较低的成本真正实现了安全风险管理的信息化管理。
1.2.3 功能设计
城市轨道交通施工安全风险管理系统是面向全局风险管理的综合系统，主要实现对城市轨道交通施工前的各类设计资料、施工中产生的各类变更资料、施工进度信息、风险源信息和监测巡视信息、施工后的竣工资料的管理。并在对这些资料进行统计、分析、挖掘的基础上，以多元化的方式直观、全面地进行展示，系统功能结构图如2所示：
2 系统应用实践
本系统的各种功能已经应用在广州地铁 6 号线一期、6号线二期、9号线、广佛线的工程建设中，实现对各标段，工点的安全监测管理、预警预测管理，风险管理与考核管理，达到预期效果。
2.1 文档资料管理
（1）工程资料管理：实现的大量工程资料查阅，新建、修改、删除。一旦需要，能得到所需的各种工程资料。
（2）人员资料管理：系统能够对各标段各工点的人员资料进行查询、新建、修改、删除，包括上岗证件资料管理，安全培训记录，平安卡资料管理等。
（3）特种设备资料管理：机械设备台帐管理或租赁合同管理、设备入场性能检验资料管理、国家检测证书管理、设备保养维护信息管理等。
（4）消防资料管理：实现消防宣传、消防培训、消防检查、消防演练等资料的管理和记录。
2.2 安全监测管理
2.2.1 视频监控
（1）实现实时浏览现场视频、实时监控和控制功能；（2）调阅、查看、回放现场视频录像，并可手工录像保存到本系统中；现场视频图像的抓拍与存储；（3）重大危险源现场图像监控；（4）事故、事件、违章、违纪图像备查。
2.2.2 门禁信息管理
系统能够与门禁系统连接，按线路、标段、工点对施工现场当前总人数、施工作业人员、施工管理人员、监理人员、监测人员、业主人员及参观来宾等情况进行实时统计，实现以下功能：
（1）非法外来人员报警功能。外来人员或是其它带卡但无权限进入井下的人员通过通道时，通道会发出声光报警，同时会抓拍通过人员的影像资料并实时录像。
（2）实时显示进入工地的人员信息，包括井下施工人员的总数量、其人员分类信息（管理人员、监理人员、施工人员等信息），以及井下或隧道内人员姓名。
（3）考勤统计功能，每月自动统计相关管理人员进入施工现场的次数及累计时间数。
2.2.3 监测数据管理
（1）监测数据采集：系统提供统一的、标准化的接口为参建各方的数据报送的窗口，支持标准化格式的Excel表格导入数据，并且能够对单个数据进行修改。同时系统提供自动化采集接口，实现自动化监测的数据实时采集，录入功能，并且越秀南站、大学城南到新造区间的自动化数据采集已经实现该功能。
（2）监测数据自动化分析：系统首先对数据进行有效性、准确性识别，根据工程监测数据、水文地质条件、岩土介质参数、载荷边界条件和支护设计形式进行环境监测分析，结合不同的工法，选择适当的分析模块对数据进行综合分析，得出该测点的安全评价状况，根据系统的算法决定是否发布预警等。
（3）监测数据跟踪分析：系统对检测异常数据的分析、预警，及时以通知、手机短信等形式发送预警信息通知相关人员，并触发异常事件处理流程，督促相关人员处理。
（4）分析结果报表统计、图形显示、查询输出：系统对综合数据自动分析汇总，能够自动反映监测数据的累计变化，本次变化，累计最大值，累计最小值，变化最大值，变化最小值等数据；实现综合曲线分析功能，进行多条曲线的对比分析；具备历史曲线功能，能够直接显示开始监测以来该选择测点的所有数据曲线，并能显示鼠标所在位置测点的累计值、变化速率和时间。
系统应具备监测报表输出和信息查询功能，系统提供综合的信息检索、查询功能，可以根据标题，内容，概要信息，关键字等信息进行快速查询。系统提供各种模板，给监理、监测、施工等各种信息各种资料都提供适合工程需要的模板和格式。
2.3 风险管理
（1）建设子系统具备项目风险知识库，对工程项目中经常或可能遇到的风险进行分析归类，整理成风险事态定义库；
（2）风险管理人员登录系统对风险源进行归档，把经过专家研究分析后得到的工程各施工阶段的风险源信息进行归档存储；
（3）系统根据知识库对项目风险进行动态评估，可根据最新项目风险源进行项目风险预报和生成巡检任务，提示现场相关人员开展巡查工作，并能自动生成风险巡查报告和进行风险信息发布。
2.4 应急管理
（1）应急预案管理：对各单位、部门（包括建设单位）应上传的应急预案进行备案管理。（2）应急抢险队伍管理：人员组成、职责分工、管理模式等信息管理。（3）应急抢险物资管理：抢险设备、物资及其日常管理。（4）专家队伍管理：专家资源库的建立、维护管理。（5）应急演练管理：应急演练历史记录及查询。（6）实现对突发事件的事故评价。
2.5 信访管理
对各线路土建工程建设过程中的信访管理，包括群体性事件从事件征兆到事件结束全过程进行跟踪记录；规避群体性事件信息滞后带来的被动，实现从信访事件的预防预测、信访事件的预警、信访事件的处理与记录，并且对信访周报、月报、季报进行管理。
2.6 GIS 地理信息管理
在 GIS 地理信息系统平台的基础上，集成工程管理模块，如工程文档查看、周边环境查看、勘察设计资料查看，测点布置及预警情况查看，信访事件定位查看以及风险源管理等。
2.7 考核管理
系统自动对本系统使用情况进行统计，能够对登陆系统的用户进行全记录，记录登陆系统的时间、次数、IP 地址等信息。系统采用责任分解管理模式对安全管理工作在系统中进行工作分解，并根据系统中用户的工作执行情况，对参建单位进行考核。系统有考核信息统计发布的功能，可以自动或根据人工需要选择选项进行统计，生成统计报表，供业主查看，下载等。
系统具有考核警告功能模块，可根据设定的时间节点来警示，警告分黄色警告跟红色警告，红色警告的信息将会自动发布在系统的首页面，各参建单位的用户均能看到，同时将红色警告信息以短信的形式通知总公司领导与相关负责人员。
系统还能够与门禁系统连接实现门禁信息管理的功能。
3 结束语
城市轨道交通工程建设安全管理信息系统在广州地铁工程建设中的成功应用，有效地实现了对轨道交通建设过程中的安全风险信息的管理与事故的预警预测，实现文档的统一化管理，实现数据的完整性。同时在工程验收竣工后，系统中存储的勘察与设计资料能为各种应急预案提供参考；系统中的各种数据能作为地铁运营的初始值，为今后地铁的运营安全分析与管理提供有效的数据支持。同时，该系统可应用于其他的建筑工程的安全风险管理工作，具有广泛的应用及推广前景。
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