安全風險協同處置平臺在軌道交通新線建設中的研究與應用

羅鳳霞

（廣州市地下鐵道總公司，廣州 510030）

在城市軌道交通工程中，如何實現安全風險的全程、全域、全方位防控？這是挑戰所有城市軌道交通工程建設方的問題之一。

廣州地鐵的工程建設面臨如下突出的特殊性和復雜性：

（1）建設規模大，最多同時建設線路高達8條，在國際上尚不多見。

（2）建設周期長。

（3）廣州地區地質條件十分復雜，砂層、巖溶、軟土、硬巖、斷裂等各種不良地質條件共存，有“地質博物館”之稱。

（4）周邊環境繁雜，工點的周邊存在大量建/構筑物、橋梁。

（5）施工工法多。

（6）地域分布廣，最多時200余個工點散布在全廣州7 400余平方公里的地域。

上述特點要求工程安全風險的管理必須滿足如下要求：

（1）全程的，即貫穿工程的整個生命周期。

（2）全域的，即覆蓋全部施工地域內的所有工點。

（3）全方位的，即所有與工程項目相關的各方都應參與。

在廣州地鐵現行的“六評六管一平臺”安全風險管理體系中，“六評”解決了“全程”的問題；“六管”解決了“全方位”的問題；借助信息技術工具—安全風險協同處置平臺則解決了方便、快捷和“全域”的問題。

通過集成數據融合、數據挖掘、物聯網、視頻監控和GIS等關鍵技術，廣州地鐵已建成上線的“工程建設安全風險協同處置平臺”，有效地滿足了全程、全域、全方位的要求；此外，通過內嵌的智能化建模和預測技術，實現了安全風險的預警，達到了事前預防的目的。

1 系統架構

工程建設安全風險協同處置平臺的系統架構如圖1所示。其界面特點是實現安全信息、風險信息的可視化。平臺以收集、掌握的各工地安全信息管理資料為基礎，結合各種實時監測數據，力圖降低施工安全管理強度，增強安全信息共享程度，優化業務工作流程，提高施工安全監督業務的工作效率。平臺可完成安全信息從獲取、處理、統計分析到信息反饋的全過程，做到對安全生產形勢分析和事故預測預警，為領導層提供決策依據和決策輔助。

圖1 工程建設安全風險協同處置平臺系統架構

平臺的可視化基于GIS，其粒度分為線網、標段、工點等。遵循分級管理、條塊結合的原則，靜動態安全信息、安全事故預警均可在同一平臺上直觀清晰地展示給業主、施工單位、監理單位、第三方監測、第三方咨詢單位、材料供應單位等參建各方，用戶依據不同的權限來查看相應的內容。平臺采用B/S架構，其內部數據挖掘、交互、處理和展示關系如圖2。

圖2 工程建設安全風險協同處置平臺數據管理框架

其中，數據層主要完成數據的整理、存儲；支撐層在數據層的基礎上，通過數據挖掘、智能計算等技術，實現對軌道交通施工數據的深層次利用；應用層將系統原始數據與深層次的分析結果分發給不同的功能模塊。

2 功能與技術特點

系統可對線網、標段和工點進行安全監測管理、預警預測管理、風險管理與考核管理。

2.1 安全管理模塊功能

（1）工程資料管理，實現工程資料查閱、新建、修改、刪除。

（2）人員資料管理，對各標段各工點的人員資料進行查詢、新建、修改、刪除，包括上崗證件資料管理、安全培訓記錄、平安卡資料管理等。

（3）特種設備資料管理，機械設備臺帳管理或租賃合同管理、設備入場性能檢驗資料管理、國家檢測證書管理、設備保養維護信息管理等。

（4）消防資料管理，實現消防宣傳、消防培訓、消防檢查、消防演練等資料的管理和記錄。

2.2 安全監測和安全預警管理模塊

安全監測和安全預警管理模塊包括：監測數據管理、視頻監控、門禁信息管理等功能。（1）視頻監控包括實時現場視頻監控、現場視頻圖像的抓拍與存儲、調閱現場視頻錄像等。（2）門禁信息管理包括非法外來人員報警功能、實時顯示進入工地的人員信息、考勤統計功能等。（3）監測數據管理包括監測數據采集、監測數據自動化分析、監測數據跟蹤分析，對檢測異常數據進行分析、預警，及時以不同電子通信形式發送預警信息通知相關人員，并觸發異常事件處理流程，事后完成分析結果的報表統計、圖形顯示、查詢輸出。

2.3 應急管理模塊

（1）應急預案管理。對各單位、部門（包括建設單位）上傳的應急預案進行備案管理。（2）應急搶險隊伍管理。管理人員組成、職責分工等信息。（3）應急搶險物資管理。搶險設備、物資及其日常管理。（4）專家隊伍管理。專家資源庫的建立、維護管理。（5）應急演練管理。應急演練歷史記錄及查詢。（6）實現對突發事件的事故評價。

2.4 其它管理功能

系統還具有信訪管理、GIS信息管理、考核管理等功能。信訪管理指對各線路土建工程建設過程中的信訪管理，包括群體性事件從事件征兆到事件結束全過程進行跟蹤記錄；GIS信息管理集成了GIS地理信息技術，使得本系統所有的信息關聯和展示都能以線網、線路和工點的地理位置為線索,如圖4所示：考核管理指系統采用責任分解管理模式根據安全管理工作執行情況，對參建單位進行考核。

圖4 海量異構數據融合及預警技術在廣州地鐵6號線越秀南站的應用

2.5 系統的技術特點

本系統集成了數據融合、數據挖掘、物聯網、視頻監控和GIS等關鍵技術，有效地滿足了全程、全域、全方位的要求；此外，通過內嵌的智能化建模和預測技術，實現了安全風險的預警。

針對工程施工海量異構監測數據融合、挖掘與預警的技術難題，本系統采用了一種將地質參數、環境參數、結構參數、應力應變參數、設備參數、短信、語音、視頻、安全報表等不同來源、不同種類的海量異構監測數據按數值、時間、空間及預警屬性基線化存儲、聚類、預警方法，實現了數據融合、挖掘、智能分析與預警。針對傳統安全防控技術難以實現風險源實時監控、關鍵設備互聯、風險協同防控的問題，基于GIS和物聯網技術，依托廣州地鐵線網空間數據庫，圍繞風險源和關鍵設備建立傳感器網絡進行遠程無線信息傳輸，采用工作流軟件技術保障協同工作。

本系統還內嵌了若干智能風險建模和預測技術。針對不同工法（明挖法、礦山法和盾構法）、地質、環境條件下的風險建模及分級技術難題，采用多維模糊風險歸類與識別技術，提出一種系統的、量化的、準確的安全風險分類分級標準。針對地鐵建設中地質和環境動態變化，以及與工法相關的風險控制難題，采用了不同工法施工的風險評估模型、施工對周邊環境影響的風險控制量化模型，針對傳統的復合地層沉降Peck模型進行改進。改進的Peck模型在工程實踐中被證明更能準確預測地表沉降趨勢。針對城市軌道交通工程施工規模大、區域廣、周期長、工法多等特點，及多參數關聯的復雜風險因子識別難題，采用了基于多參數因子（工法m、結構參數s、地質條件g、環境條件c）聚類的風險隱患挖掘方法，實現了海量隱患數據的有效利用。針對復雜地質環境下，盾構施工導致地面坍塌、房屋開裂等事故預判難的技術難題，基于盾構實時監測數據、沉降曲線、出土量和注漿量等參數，采用盾構施工安全狀態預判算法，有效地保護人員、地面建筑和施工設備。

3 結束語

安全風險協同處置平臺作為“六評六管一平臺”安全風險管理體系依托的信息平臺，有效地實現了城市軌道交通工程安全風險管理所要求的全程管理、全域覆蓋、全方位協同。據統計，廣州地鐵應用本平臺以來，規避重大風險達94.2%，其余無法規避的風險，也得到了有效預防和快速處置，取得了良好效果。

[1]劉光武. 廣州地鐵安全預警與應急平臺的研究與應用 [J].現代城市軌道交通，2011（2）.

[2]劉光武. 城市軌道交通應急平臺建設研究[J]. 都市快軌交通，2009（1）.

[3]王富章，李 平，等. 城市軌道交通智能綜合監控系統體系結構[J].中國鐵道科學，2006（1）.

[4]中國城市軌道交通年度報告課題組. 2009年中國城市軌道交通年度報告[R]. 北京：中國鐵道出版社，2010，5.