轨道交通建设远程监控管理系统研究
摘要：介绍了轨道 交通 建设远程监控管理系统的组成和功能，提出了一种基于远程监控管理系统的轨道交通建设管理模式。工程实例证明该管理系统能提高建设管理水平，对其它工程项目管理也有很好的借鉴意义。
关键词：轨道交通；远程监控；管理系统；信息化
1前言
庞大而复杂的轨道交通建设工程因其地质条件复杂、施工困难、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；而为确保工程安全进行的施工监测由于条件限制，使得花费大量的人力物力获得的数据得不到充分利用，工程事故仍然不断。另一方面，由于轨道交通工程规模庞大，各种数据浩如烟海，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具有重要意义。轨道交通工程远程监控管理系统正是基于 目前 存在的这些 问题 ，运用数据库技术以及 网络 技术开发的工程管理信息平台，实现快速而准确地获得各种数据和信息，随时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资料整理、归档、利用等工作。
2远程监控管理系统
2.1系统的组成与功能
该系统由５个部分组成：车站远程监控管理系统、隧道远程监控管理系统、网络远程办公系统、网络视频远程监控系统、自动监测系统，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信技术，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。
远程监控管理系统解决了传统管理系统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（图2）；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，科研部门亦可以利用该系统进行科研工作，积累经验，进一步提高轨道交通的建设水平。
2.2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轨道交通建设管理模式（图3）的核心内容是，通过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，实现轨道交通工程的工期、质量和成本的控制。
在基于远程监控管理系统的轨道 交通 建设工程管理模式中，根据各自职能的不同，我们将项目的参与各方分为３个部分：
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，因此我们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，以服务于轨道交通建设，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系统的关键，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轨道交通建设管理系统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远程监控管理系统的 应用
远程监控管理系统于2000年7月份在蓝村路站试运行，测试取得成功后，于2001年8月中旬，在明珠线二期（4号线）各个车站先后安装，开始实施远程监控管理。 目前 远程监控管理系统在轨道交通1号线北延伸（共和新路线）、轨道交通6号线、轨道交通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，确保了轨道交通建设工程的安全、质量和进度。更为重要的是，将绝大多数的安全隐患处理在了萌芽状态，凡是实施远程监控管理并安装了远程监控系统的工地，没有发生一起工程事故。取得了良好的 经济 效益和 社会 效益。
下边将几个典型的工程实例介绍一下。
3.1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φ609钢支撑。 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9月18日开始密切关注该车站C0
4、C05附近的变形情况，9月20日及时地发现了险情，之后，立即将险情上报管理部门，管理部门当天即令现场停工处理。在停工期间地下墙的变形仍在以每天最大2mm的速度 发展 ，情况如图5所示。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 。
因为该基坑变形具有如下几个特征：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，初步断定是因为承压水水头过大引起的可能性较大。另外，经 计算 ，该车站的基坑抗隆起安全系数Ks只有1.73，也偏小，可能也是造成“踢脚”的另一个原因。
专家部门过研究决定：增加真空井点，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３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40mm，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。自采取措施施工后，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。
3.2实例2，某轨道交通区间隧道的保护
上海某地下立交工程基坑位置骑跨于运营的轨道交通２号线上方，基坑底部距离轨道交通隧道的最近距离仅2.8m基坑开挖必然引起轨道交通隧道的上抬变形。根据上海市轨道交通保护条例规定，轨道交通结构设施绝对沉降值及水平位移量≤20mm。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（图6）。
隧道主体结构沉降自动监测采用电容感应式静力水准仪，该仪器依据连通管原理的方法，测量每个测点容器 内容 器底面安装高程与液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对沉降量。自动监测频率为：在基坑施工期间每10min测一次；施工间歇期内每30min一次。专家组利用这些监测数据进行分析，为管理者提供决策依据，从而不断优化施工参数，最终达到保证了轨道交通２号线的正常运营，控制了工程质量、进度和成本。
4远程监控管理系统的完善
轨道交通建设远程监控管理系统在上海轨道交通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。专家预警系统包括工程数据库、专家知识库、安全评估模式、专家建议库等。由于工程数据样本每天都在增加，因此预警系统的预测准确性也日益增大。另外，随着3G手机 时代 的到来，建立以无线通信技术为平台的远程监控管理系统，实现工程信息、专家知识的共享，也将极大地方便工程管理和提高管理水平。