無錫地鐵智慧防汛防澇預警應急安全平臺設計及實踐

文：謝輝，陶杰，陳定慶，陸源清，冒龔玉丨無錫地鐵集團有限公司

為了進一步加強城市軌道交通運行的安全保障措施，無錫地鐵集團提出了搭建無錫市軌道交通智慧防汛防澇預警應急安全平臺項目，并分享其建設成果。

為了進一步加強無錫市城市軌道交通運行的安全保障措施，提升城市軌道交通應對極端天氣的防范能力，根據相關部委發出的關于切實做好城市軌道交通防汛工作的緊急通知，結合無錫市軌道交通防汛防澇基礎設施情況，無錫地鐵集團根據上級文件精神，提出了搭建無錫市軌道交通智慧防汛防澇預警應急安全平臺項目，做好“防汛準備，防汛防臺應急體系要立即啟動，發揮作用，加強圍擋、防汛薄弱車站等防汛措施”目標。

一、無錫地鐵安全設計現狀

目前無錫地鐵采用“防排結合，以防為主”的方針，作為防淹設計原則。

（一）“防”：百年一遇標準

地面口部高于周邊路面450毫米以上，除車站與下沉廣場有銜接外，所有車站出入口：所在區域地面高程都按照無錫百年一遇洪水位，按照250毫米以上/24小時設計，地鐵出入口3級臺階高度，防備雨水倒灌；在車站出入段線、U型槽段等采取封閉頂棚及混凝土擋水措施；管理卷門導槽與防淹閘槽合建，預留設置防淹擋板。

（二）“排”：50年一遇標準

每個車站出入口均設有集水泵站，車站主體內設有主泵房，區間聯絡通道處設有排水泵房；敞口部位設有雨水泵房；泵房按50年一遇暴雨設計，設兩臺泵，一用一備，保證每臺水泵站設備全啟動時有不小于30%的富裕能力。

（三）現有應急措施和流程

應急預案包括《無錫市防汛防旱應急預案》《無錫地鐵運營綜合應急預案》《行車組織規則》《惡劣天氣行車組織應急預案》《運營事故調查處理規則》。無錫地鐵地鐵運營組織了專、兼職應急隊伍29支合計476人，委托專業單位組建綜合應急隊伍1支。同時，無錫地鐵集團購置了移動式的排水車，排水能力是1000立方米/小時，配備了沙袋3萬余件，配置了應急發電車、綜合應急搶險車等裝備200余臺，儲備了各類防汛、防臺物資5萬多件，各類水泵2000余套1萬余千瓦。

二、無錫地防汛防澇薄弱點分析

針對汛期防汛，地鐵車站的出入口現有兩道防線：一是在無錫軌道交通設計初期就已經設計好基礎防汛設施，通過在各車站出入口布設臺階，抬高地勢，避免降雨積水進入車站。二是車站內設有防洪沙袋，運營階段將根據降雨情況，人工加工防洪擋板及沙袋，設置臺階上的第二道防汛防線。同時，為了掌握軌道交通防汛排澇的薄弱點，運營公司組織開展1、2、3、4號線所有車站標高及排水能力排查，形成一站一表。確保在應急情況下，做到有基礎數據支持時的及時響應處理。運營公司與無錫水利設計院對接，收集無錫市防洪分區、洪澇控制水位及市區易積水路段；并對所有車站最低點標高、路面標高、洪澇控制水位進行了梳理。評估現有汛期數據以及各個站點的最低點標高、路面標高數據，合理設置洪澇控制水位，實現有據可依。

通過收集無錫市政2021年市區道路積水點基本情況統計，從中節選部分具有代表性的積水點位進行分析，積水深度普遍低于0.3米，故對高差小于等于0.3米的車站進行了排查。為了貼合無錫地鐵防汛排澇需求，更好支撐現有應急措施開展，并提升整體防汛排澇能力，對無錫地鐵現有防汛排澇措施開展全面梳理。

（一）正線車站

通過對車站的最低點標高和路面標高數據開展排查梳理，將其差值小于等于0.3米的車站作為重點防汛對象。同時結合洪澇控制水位數據，篩選出接近洪澇控制水位線的車站，開展下一步防汛措施升級改造。針對最低點與路面高差較小的車站及路面標高與洪澇控制水位接近的車站，相關防汛措施如下：

管理措施：汛期做好重點防汛部位巡視，值班人員隨時待命；根據各出入口實際情況合理分配防汛物資，對重點部位適當傾斜。

補強措施：試點安裝防倒灌監測設備，部署電子水尺，監測出入口水位。根據一站一表梳理出的數據及車站平面結構圖，結合各出入口的防汛措施繪制出各站防汛圖（圖1），如配備沙袋、防洪擋板等情況。

圖1 防汛一張圖

（二）U型槽、場段及主所

無錫地鐵1、2、3、4號線共計3處正線U型槽，8座場段，6座主變電所。經排查所有正線U型槽、非下沉場段情況良好，未發現不良隱患。部分下沉場段及主所存在安全隱患，需制定相關措施。

1.場段（下沉）

如圖2，1號線雪浪停車場及2號線青龍山停車場存在隱患，需制定相關措施。

圖2 下沉場段標高統計

2.主所

盛岸主所的管廊與供電公司共用，外部管廊內封堵較差，存在大量積水。管廊內常年積水且水位較高，運營對引入電纜孔洞多次專項封堵，偶有滲水情況。

三、設計藍圖

建設國內一流、國際領先的城市軌道交通的智慧防汛防臺預警應急安全平臺，做到綜合分析、及早預警、及早決策、及早處置。設計思路包括：

一是以預防為主。做到事前及時預警，事中有效應急，事后大數據分析復盤改進；

二是采用最新的技術手段。利用物聯網、5G、大數據分析、GIS、仿真等，聚焦解決業務問題；

三是大數據融合平臺。整合歷史數據，軌道交通建設和數據、實時水位數據、水利數據、市政雨水排水數據、氣象局數據，形成全方位全透視整合的防汛防臺有效風險分布圖，為領導決策打下堅實的基礎；

四是建立安全工作平臺。把應急預案，內嵌系統并同防汛防臺的靜態和動態數據，有效結合起來，做到數據自動觸發應急機制；應急預案到哪里，數據服務到哪里；數據及時反饋業務進展；

五是可視、可控、可復盤。做到軌道交通各個環節，如雨水泵站、車站場線、下沉場段的數據可視，結合歷史數據、應急措施記錄，形成經驗性指導數據。

六是符合軌道建設標準。實現軌道建設、運營、管理的高可靠性、高精度預警和高穩定性。

建設標準見圖3，包括對軌道交通分區設計，建立標準的物聯感知體系，抓取重要環節數據，支撐軌交系統智慧化運行。

圖3 軌道防汛防澇物聯感知建設標準

軌道交通智慧防汛防澇預警應急安全平臺的總體架構設計見圖4，旨在通過采用物聯網技術、地理信息技術、云計算、大數據等主流技術搭建軌道交通防汛防臺實時感知體系、大數據決策研判體系以及應急響應處置體系，實現人防向技防的轉變，全面推動軌道交通高質量發展。

圖4 軌道交通智慧防汛防澇預警應急安全平臺總體架構設計

四、分項建設

（一）“2”張網：通訊網與感知網

1.通訊網（圖5）。

圖5 通訊網網絡架構圖

主要通過4G流量卡和NB-IoT進行視頻傳輸以及數據交換。

2.感知網

外水倒灌監測。一是車站、下沉廣場出入口、垂直電梯、風亭通過部署電子水尺監測外部水位。該設備內置電池，電池壽命5年以上，內置NBIoT通信模組，信號穩定，穿透性強。電子水尺部署在出入口的最低處，不影響人員的正常通行。主機安裝在兩米以上。在每個水尺上，同步標識出入口的標高數據，能快速直觀得到其它出入口的大概情況。在非汛期期間，每隔十五分鐘采集數據，每四小時上傳數據，一旦觸碰到預警值，會自動變成五分鐘采集，五分鐘上報，根據防汛要求，軟件中自動彈出相應措施。二是車輛段出入口倒灌監測部署大數據網關、視頻監控和電子水尺，對出入口水位進行監測。該設備使用市電供電，沒有配備電池。設備部署符合軌道交通安裝規范，不影響地鐵車輛運行，視頻和大數據網關部署在2米以上高度，視頻球機不得有紅外補光功能。三是主變電所管廊監測。主變電所電力管廊積水倒灌監測：在電力管廊井內部署探頭投入式液位監測儀，實時監測井內積水液位。該設備內置電池，電池壽命5年以上，內置NB-IoT通信模組，信號穩定，穿透性強。主機盡量部署在靠近井口位置，確保通信信號質量；探頭傳感器放置與井內最低端，確保高度一致。

關鍵設備故障監測。一是泵站工況監測，通過對車輛段的雨水泵站部署泵站工況監測儀，監控水泵工況，提至水泵響應的及時性和運行的可靠性。二是周邊河道監測泵站內外河部署雷達液位計和視頻監控，箱涵和外河液位實時進行監測。

排水能力判斷監測。一是泵站工況監測。U型槽、下沉廣場、車輛段出入口排水泵站工況監測;增加泵站工況監測儀，監控水泵工況，提至水泵響應的及時性和運行的可靠性；泵站工況監測儀需采用間接式式監測法，不參與控制系統。二是泵池液位監測。泵池內安裝雷達液位，實時監測液位情況。三是視頻監控。U型槽和車輛段出入口在軌道匯水后上方安裝視頻監測球機，實時監測匯水口情況。

氣象及周邊隱患監測。為監測局部極端天氣-強降雨、大風數據；在地鐵車輛段或停車場地勢空曠區域部署小型氣象站，對降雨、風速、風向進行監測；確保地鐵線路所有區域都有對應的小型氣象站進行覆蓋。

（二）“1”中心：智慧調度運營中心

基于本次項目部署的物聯感知網絡，結合無錫市軌道交通防汛防臺需求，配套開發智慧調度運營中心平臺，集成設備IOT、數據管理集成、預警管理和大數據看板功能，推送預警信息，制定預警流程，形成應急閉環。

1.地圖操作。將地鐵軌道線路錄入GIS系統，基于高德地圖實現基礎放大、縮小、平移漫游等操作，結合圖層管理對不同數據層進行開啟、關閉，便于查看具體線路地理位置信息。通過查看詳細站點數據，支持進一步防汛防澇應急工作開展。

2.物聯網設備接入和管理。平臺提供設備接入及管理功能，對接入的感知設備進行生命周期管理功能，提供設備上下線變更通知服務，方便實時獲取設備狀態，提供在線調試、遠程配置、固件升級、遠程維護、實時監控、分組管理、設備刪除等功能。

3.預警管理。平臺應針對一個或多個監測點的水量數據設定“預警事件”，根據被監測區域的實際需要在系統中靈活設定“預警事件”，設定“預警事件”后，平臺應通過系統消息等方式通知相關責任人。設備預警規則管理模塊應提供監測點制定預警規則，具有添加、查看、編輯、暫停、刪除等功能。

4.移動端適配。建立基于軟件平臺底層數據基礎上的移動端適配，提供預警通知、定位導航和設備監測數據查詢的功能。

5.系統配置。為了貼合日常管理需求，通過調研日常業務流程定制開發該系統管理模塊，提供用戶管理、部門管理、角色管理、權限管理和數據字典，支持系統使用人員的日常管理。

6.大數據展示和看板。結合地理信息技術，直觀展示軌交系統線路地理位置，通過滾動、輪播的方式實時展示設備監測數據，對接氣象數據，提供未來24小時氣象預警數據，全局指導防汛防澇工作開展。實現實時監控、應急告警、風險統計、氣象預警等多功能，總覽防汛防澇關鍵數據，做到“一張圖”支持應急安全管理。

7.車站防汛圖。參照無錫地鐵提供的車站防汛圖CAD文件，制作圖層頁面，通過防汛物資、標高、排水能力、防汛措施、車站關鍵數據總覽等按鈕疊加數據的展示，提供基于實時監測數據對應的防汛措施預案。

8.企業微信整合。平臺開放對接整合至企業微信端，提供數據入口，實現跳轉查看相關監測數據，并提供微信綁定賬號的消息推送服務，實現企業微信端信息推送及查看功能。

（三）“1”張圖：軌道交通防汛防澇監管圖

提供軌道交通防汛防澇監管“一張圖”，基于GIS地圖透傳各個路線段薄弱環節監測點數據信息，結合制定的防洪控制水位線，提供數據預警。

五、建設成果

一是建立標準化防汛防澇制度。結合無錫市防汛區塊劃分數據以及無錫軌道交通基礎設施數據（最低點標高、路面標高、洪澇控制水位等），梳理重點防汛防澇監管點，制定規范性、針對性防汛防澇預警制度，在“防”、“排”的基礎上，提升至“測”的領域，構建物聯感知建設標準。

二是補全數字化物聯感知體系。結合物聯感知設備的數據采集，實現軌交系統各個環節（如：車站、場段、主所、U型槽和下城廣場）的數據可視，補全汛期關鍵薄弱點的數據盲區，做到有數據支撐條件下的安全應急管理。

三是搭建智能化預警應急平臺。結合基于大數據條件下的業務應用管理系統，將事后應急搶險向事前預警處理轉變，貼近業務需求，減少人工巡檢投入，縮短應急反映時間，提升運營管理效率。通過搭建預警應急安全平臺，將系統化管理向智能化管理轉型。