济南市道桥隧涵安全监测控制中心建设项目可行性研究报告.docx
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济南市道桥隧涵安全监测控制中心建设项目可行性研究报告
济南市道桥隧涵安全监测控制中心建设项目可行性研究报告
第一章概述
1.1项目背景
近年来，济南市经济迅速发展，城市建设日新月异，市区规模不断扩大，市政基础设施日趋完善。
桥梁、涵洞、隧道以及综合管廊等构筑物作为市政基础设施的重要组成部分，数量也日趋增多。
截止2015年底，市区已建成城市桥梁576座，其中中小型桥梁566座（含人行天桥16座），大型城市高架桥10座；隧道5条，总长约8公里；地下综合管沟3处，长度约20公里。
根据规划，“十三五”期间还将新建大量的桥隧构造物等市政基础设施。
市政基础设施是城市交通的重要组成部分，对城市的政治经济、文化教育、科学技术等方面的发展影响极大，对交通运输具有重大影响，与市民的工作生活息息相关，所以结构安全及社会服务水平成了公众关注的焦点。
由于受地形、地物、占地面积和城市景观等的影响，在城市桥梁设计建设过程中，往往设计建设成特宽桥、弯梁桥、独柱墩梁桥以及多格式箱梁桥等特殊受力结构。
在全国范围内，这些桥型结构目前已出现多次因设计原因而在施工或使用过程中发生事故，其中有的引起主梁开裂，有的引起墩柱开裂，还有的引起主梁向外偏转或向内偏转而使支座脱空。
而其中最为严重的则是由于严重超载和规范的空白以及前期设计认识上的可能不足等多方面的原因造成的桥梁侧倾、侧滑、倾覆事故。
济南市内城市桥梁有高墩、独柱、立体交叉、异形结构等特点，在温度、车辆偏载、离心力等因素作用下，存在发生曲梁偏移、扭转或高墩倾斜等安全隐患，严重的甚至会引起桥梁倒塌。
1.2项目建设的必要性
济南市大规模城市桥梁、隧道建设之后，未来几年，将迎来大规模养护、维修工作，但市内在现代化的桥梁健康监测、有效养护及维修的理论及技术能力等方面还远远跟不上桥梁建设的进程。
目前济南市部分桥梁存在梁体裂缝、梁体永久侧向变位、支座脱落脱空、桥墩不均匀沉降等病害。
因此，如何全面、及时、准确把握全市城市桥梁工作状态，及时进行科学管理养护或预警，是当前市政府面临的紧迫问题。
通过对济南市典型桥梁、隧道关键指标的提炼、监控系统数据中心平台架构研究、济南市城市桥梁、隧道安全监控系统的实施规划，实现对济南市城市桥梁、隧道结构自动化监测与预警，对全市桥梁、隧道的安全运营有着重要意义。
1.3项目建设内容
济南市道桥隧涵安全监测控制中心分两期建设：
一期工程建设内容：
监控中心机房工程
大屏幕与会议系统
数据库系统
综合应用系统
应急预案与紧急联动系统
地理信息系统
二期工程建设内容：
桥梁监控监测系统
隧道安全监测系统
综合管廊安全监测系统
1.4项目建设初步计划
项目建设计划分成三期实施，一期工程（监控中心软硬件建设及基础数据资料归档）拟16年底完成；二期工程（外围配套设备建设）17年底完成；
一期工程：
包括监控中心信息显示系统、数据传输系统、扩声发言系统、信息发布系统、可视会商系统、智能中央数据处理与控制系统机房等硬件设备和各数字化系统软件建设，同时将现有的桥梁、隧道监控系统纳入监控中心平台。
搜集、完善道桥隧涵等市政基础设施信息，建立基础数据信息数据库。
二期工程：
监管范围内道路、桥梁、过街人行天桥、隧道、地下综合管沟等公用设施所需监控影像录像设备、桥梁健康监测传感设备、隧道远程控制设备、数据采集设备、供电设施、数据传输光缆等附属设施建设。
1.5建设原则
（1）分层分级原则：
自上而下、顶层设计
统一的桥梁、隧道监控综合管理平台需求分析从顶层出发，自上而下分层分级、逐级明细，并加强权限管理，对各层级的管理用户分级授权。
管理权限按照市监控中心为第一级，管理处监控分中心为第二级，路段监控分中心为第三级。
（2）流程管理原则：
固化流程、有序报送
统一的桥梁、隧道监控综合管理平台实际是将管理流程固化在软件内，监控综合管理平台软件通过流程将用户、权限和信息有机组织起来，可以在必要的条件下自动或者人工生成规定格式的信息进行交互，用来支持管理工作。
本项目会完善信息报送机制，通过监控综合管理平台完成信息在各级管理者之间有序流动。
（3）注重时效原则：
信息管理、注重时效
信息的有效性在时间上有较强的限制条件，因此信息生成、信息报送通过监控综合管理平台软件进行明确规定。
同时，全网一致的时钟同步系统也会让这种时效得到较高的保障。
1.6建设目标
本工程围绕城市桥梁、隧道、天桥、综合管廊的安全运营、有效监控开展建设，本项目的预期目标是：
完成济南市建成区范围内的大型桥梁、重要桥梁、天桥、隧道、涵洞和综合管廊的数据整理建库工作，构建城市道桥隧涵数据库。
以城市道桥隧涵基础设施为对象，采用空间地理信息技术（GIS），建设统一的道桥数据管理平台；通过对各种基础空间数据、道桥空间数据和道桥监测数据的综合分析，建设道桥专项业务应用系统群何道桥综合监管平台，搭建道桥运行监控中心；利用物联网技术对道桥设施运行进行实时监测和控制；同时建立完备统一的数据管理、信息交换与维护更新的规范体系，并在体系框架下整合和新建各项业务系统，全面提升道桥信息化管理水平。
预期目标：
1、整合覆盖整个济南市的道路、桥梁、隧道视频监控网络和感知监测网络，搭建全市统一的道桥隧涵安全监测控制平台。
形成1+N的应急指挥体系，推动应急跨部门联动共享和统一指挥，实现安全事件快速响应和联动处置，并开发移动版，辅助领导非现场指挥和一线人员与指挥中心实时互动交流。
2、将应急事件现场或监测网络采集到的各种信息传输到安全监测平台，包括直接事件现场的视音频信息、来自传感设备、监控设备的信息或信号，还有来自相关的专业化信息处理系统的数字化信息，并进行存储和分析。
3、针对如纬六路跨铁路桥、八一立交桥等特殊桥梁设定重点监测目标，做到重点目标重点防护，预防突发事件的发生。
4、基于GIS系统，建设“一张图”应急指挥系统。
将危机管理所涉及的信息（如危机态势、应急指挥相关资源分布、应急方案等）在基础的空间地理图形上形象地表现出来，便于指挥和决策人员直观地进行形式判断、形成决策或进行资源调度，要借助一定的显示设备和显示控制系统表现出来。
5、所有信息在应急平台进行梳理和分析后集中呈现，供指挥中心的指挥决策人员作为决策和调度依据，并可将信息分发至分指挥平台、相关的职能部门、工作人员和救援队伍等。
6、通过应急指挥平台，实现一定的人力、物力资源调度。
例如警力的调度、救灾物资和设施调度、对事件现场的疏导和部署等。
7、在应急指挥过程中，提供一些逻辑分析模型、统计模型或预案，以及案例库中的参考案例，帮助指挥员进行理性决策；同时，应急信息系统要记录整个指挥调度的过程，形成完整案例，丰富案例库，为实现知识化、智能化的危机管理作积累。
第二章现状分析
作为交通领域的重要组成部分—桥梁隧道，近来年，一直保持着快速发展的势头，并取得了令人瞩目的成就。
由于其对国民经济的发展具有基础性、先导性的作用，济南市政府始终把发展交通运输作为国家经济建设的重点。
政府已形成“经济发展，交通先行”的理念。
但是由于基础建设薄弱，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。
为了更好地支持桥梁隧道建设部门开展桥梁隧道全程视频监控系统的建设及视频图像信息整合与共享工作，遵照统一标准、科学推进、统筹规划、分步实施、实战引领、应用带动、突出重点、分级建设的原则，
2.1现状分析
监控系统是桥梁隧道机电建设不可或缺的一部分，建设范围之广、涉及专业之多、技术含量之高、协调方面之广、运营管理之难，非常考验建设方的综合能力。
虽然我市桥梁隧道发展时间并不长，但是随着时代的发展，在一些已建成的桥梁隧道监控系统上，监控系统上的一些问题开始凸显出来。
1功能不完善
在工程初步设计中，虽然考虑了数据信息采集，信息处理和信息发布三大功能，但是在具体实施中，重采集轻决策，重硬件轻软件，重监视轻控制，没有真正实现监控系统。
2效果不明显
目前大部分桥梁隧道监控系统采集的视频数据清晰度不高，与桥梁隧道以及其他交通数据之间相关性小，利用价值不高，因而不能构成正确决策的依据，难以形成符合实际情况的控制方案。
或者即使有了控制方案，但是由于设施不配套，设备布局不合理，难以使控制方案得到正确的实施。
3监控设备品牌杂、模式多为系统整合带来困扰
桥梁隧道机电建设由于其规模大、分段建设投资主体较多且视频监控系统涵盖其中，往往导致监控设备品牌众多，技术参差不齐。
而建设和维护周期较长，系统复杂度较高，导致设备随着监控技术的发展，新老交替，模式呈现多样化。
加之产品供应商人为设置技术壁垒，为系统的结构调整和资源整合带来了困扰。
4物理监控盲区与逻辑监控盲区很难抉择
目前桥梁隧道机电建设的视频监控部分大多采用全程监控，甚至视场无缝覆盖的方式有效的消除了物理监控盲区；但是海量前端摄像机采集的视频图像，导致监控中心交通管理业务部门无法在有限的时间内实时掌控所有重要场景，出现逻辑监控盲区。
5目前济南市仅在二环南路英雄山立交实施了桥梁健康监测系统。
济南市其他范围内的大型桥梁、重要桥梁也需要建设结构健康监测，以确保桥梁安全运行。
2.2需求分析
近年来，桥梁隧道建设快速发展的同时，也需要理性的看待目前面临的问题，客观的对问题进行评价，针对问题对症下药，提出有效的解决办法，即是系统建设的直接需求。
1、建立安全监测综合管理平台
（1）围绕道桥处管辖的大型桥梁、隧道、天桥、综合管廊等区域，搭建统一的安全监测软件平台。
平台通过数字化管理系统对现场设备进行全程跟踪，提高管理养护水平，并辅管理层者决策。
（2）建立一个数据资源库。
对管辖的桥梁、隧道、天桥等基础数据进行统一存储。
基础数据包括建设信息、养护信息、管理信息、监测信息、设施监控数据等。
（3）建立完备的突发事件应急处置机制。
当管辖范围内的隧道、桥梁、天桥等出现事故，首先对事故进行评估分级，再依据预定的应急联动策略，分级处置。
2、建立桥梁、隧道、天桥的健康监测系统
在桥梁、隧道、天桥的关键断面布置传感器，将采集的数据实时传输至监控中心后台系统。
当内部结构发生位移突变时，后台系统实时报警提示，为道桥处养护工作提供科学依据。
本工程，需对以下10座大型桥梁进行结构健康监测。
表1济南市大型桥梁统计
序号
桥梁名称
桥长（m）
桥宽（m）
建成时间
管养单位
1
八一立交桥
南北主线桥
277.88
18.3
1988年
济南市城市道路桥梁管理处
匝道
34.5
10.8～67.96
2006年
济南市城市道路桥梁管理处
2
顺河高架桥（含玉函立交桥）
南北主线桥
5123.535
18.5～38.14
1998年
济南市城市道路桥梁管理处
玉函立交南桥
916.1
9～12.5
1998年
济南市城市道路桥梁管理处
玉函立交北桥
605.3
9
1998年
济南市城市道路桥梁管理处
3
浆水泉立交桥
第一联
179.77
41
2002年
济南市城市道路桥梁管理处
第二联
济南市城市道路桥梁管理处
第三联
济南市城市道路桥梁管理处
4
纬六路高架桥
主桥
704
30
2005年
济南市城市道路桥梁管理处
北引桥
841.8
18.5～46
2005年
济南市城市道路桥梁管理处
南引桥
180
30
2005年
济南市城市道路桥梁管理处
5
荆山高架桥
主线桥
367
14.05
2006年
济南市城市道路桥梁管理处
6
北园高架桥
（含全福立交桥）
主线桥
11542.299
24
2008年
济南市城市道路桥梁管理处
7
二环东路高架桥
（含燕山立交桥）
南北主线桥
/
/
2009年
济南市城市道路桥梁管理处
燕山立交经十路跨线桥
南桥：
558.069
北桥：
553.069
26
2003年
济南市城市道路桥梁管理处
燕山立交二环东路跨线桥
东桥：
972.29
西桥：
968.465
26
2003年
济南市城市道路桥梁管理处
8
二环西路高架桥
（含天桥立交、匡山立交桥、腊山立交桥）
南北主线桥
/
/
2013年
济南市城市道路桥梁管理处
天桥立交桥
/
/
2013年
济南市城市道路桥梁管理处
匡山立交桥
/
/
2013年
济南市城市道路桥梁管理处
腊山立交桥
/
/
2006年
济南市城市道路桥梁管理处
9
纬二路跨铁路天桥
主线桥
327.5
18
1975年
天桥区市政工程管理局
10
经六路跨铁路大桥
主线桥
836m
29.5
2004年
槐荫区市政工程管理局
3、建立桥梁、天桥的视频安全监控系统
在关键位置布置监控摄像机，通过先进的视频分析功能，减少人员查看大量图像的繁重工作，提高对突发事件的管控能力。
1）道桥处直管过街天桥16座，其中15座安装了视频监控设施。
已有10座即将开通视频监控，需要对另外5座过街天桥（分别是奥体中心东、奥体中心西、恒隆广场、中心医院和家乐福过街天桥）进行光纤接入，开通视频监控。
5座天桥因联通光纤不通未能开通监控，尝试移动或其他网络运营商的光纤专线设施。
2）在恒隆广场、中心医院和实验中学等人流量较大的过街天桥建设人流量监控预警系统，人流量过大或每平方米超过一定人数后能够做出预警。
本工程中，需设置视频监控的天桥及位置详见表2。
表2过街天桥统计表
序号
桥名
区属
跨越道路
1
恒隆广场人行天桥
历下区
黑虎泉西路
2
省博物馆过街天桥
历下区
经十东路
3
中心医院过街天桥
历下区
解放路
4
家乐福过街天桥
历下区
历山路
5
省实验中学过街天桥
市中区
经七路
7
林家庄过街天桥
历下区
经十东路
8
名士豪庭过街天桥
历下区
经十东路
9
奥体中心东过街天桥
历下区
经十东路
10
奥体中心西过街天桥
历下区
经十东路
11
建筑大学南门过街天桥
历下区
经十东路
12
邢村立交桥西过街天桥
历下区
经十东路
13
世购广场过街天桥
槐荫区
经十西路
14
润华集团过街天桥
槐荫区
经十西路
15
张庄路过街天桥
槐荫区
张庄路
16
纬二路建国小经三过街天桥
市中区
纬二路
4、建立GIS系统
清晰呈现管辖范围内道桥地理信息GIS地图，在该地图上叠加道桥的交通监控资源，支持道桥监控数据的实时显示调用。
第三章建设方案
3.1安全监测控制中心
3.1.1、机房工程
道桥隧涵安全监测控制中心位于市政公用指挥中心11层，长10.85米，宽9.2米，主要用于操作控制和会商指挥，设置应急指挥区、日常管理区、指挥席位和各个部门的工作席位。
应急指挥区主要用于应急专家和领导进行会商。
日常管理区主要用于工作人员日常值班、维护。
平面图如下:
安全监测控制中心平面布置图
大屏幕由DLP显示屏拼接而成。
采用15块（5x3）60寸DLP显示屏拼接，用于显示地图、视频、文字等。
屏幕采用高清显示屏,分辨率为1920x1080。
拼接后大屏幕的总体尺寸为：
高2.25米，长6.65米。
平面图如下：
大屏显示图
平台视频会议系统是在当应急事件发生时能够实现向上接入市级主管部门、向下接入各分安全监测控制中心和区各有关部门安全监测控制中心的应急会商视频会议系统。
安全监测控制中心视频会议系统将采用基于IP网络的视频会议技术构建，采用多点控制单元（MCU）和视频会议终端的方式与上级单位和下级单位的连接。
视频会议系统实现以道桥隧涵安全监测控制中心为主会场，下联分安全监测控制中心、移动应急平台和区各有关单位。
视屏会议系统采用全高清（视频1080P）视频会议设备构成，通过视频会议系统可以实现功能如下：
实现安全监控中心及各相关单位会场之间的高清视频通讯和图表等视频内容的传递共享；
实现使用移动应急车辆上的会议终端通过3G网络或卫星线路加入视频会议，完成可视化应急指挥；
所有视频会议可以进行录制、点播，以便日后查找和回放；
必要时，通过整个系统加入济南市视频会议网的形式，调用济南市政务网全网内的视频会议资源，召开扩大会议。
3.1.2、综合通信调度
综合通信调度系统应在完成各专业通信系统互联互通的基础之上，实现有线调度、无线调度、移动通信、多路传真、数字录音等系统的整合，完成跨网呼叫与调度，提供统一控制界面，为应急指挥提供通信支撑平台。
综合通信系统是安全监测控制中心的基础，因此通信系统的建设是非常重要的。
应急平台中综合通信调度系统主要用于支持应急管理日常工作联络、突发公共事件应急处置时语音业务的传送需要。
应急平台通信系统应充分利用已建的公共与专用通信网络、有线与无线通信资源实现与各级应急平台以及与突发公共事件现场间的信息传送，确保应急处置时通信联络的安全、可靠、通畅。
综合通信调度系统具有“一键发送”功能。
即在突发公共事件发生时，可将突发公共事件信息在应急处置第一时间发送至应急预案中设定的部门及人员，通知相关的领导。
综合通信调度系统通过各类接口完成与有线通信网络（PSTN）、移动通信网络（GSM/CDMA）、无线集群/对讲网络、卫星通信、计算机网络等的互联互通；利用综合调度软件的语音协调中间件接口完成应急平台各类调度台的功能集成，同时配置数字录音系统和多路传真系统并进行整合，提供统一的指挥调度界面。
通信系统包括有线通信调度系统、无线接入、IP电话调度、多路传真系统、数字录音系统和卫星通信等。
系统组成框图如下：
有线通信系统
有线调度系统是完成日常应急值守、突发公共事件处置最为重要的通信手段之一。
应以电信部门提供的有线电话交换网为基础开展该系统建设，同时可利用电子政务专网与各个核心区、相关职能部门实现VoIP电话互通，并实现网络电话调度。
采用数字程控交换机，通过数字链路连接到电信运营商的公网，上联滨市级应急办，下联各个核心区、职能部门等。
所以交换设备应具有交换能力强、无阻塞、维护费用低、维护方便、性能价格比高、软件功能（特别是内部专线功能）丰富，具备充分的开放性、扩展性。
有线通信系统建设包括在指挥中心新建一套程控交换机和调度系统。
采用1个E1接口（2Mbps）的数字链路接入到电信公网，实现20路的有线电话调度和电话会议，并可以根据项目建设情况进行扩容。
程控交换机通过CTI（计算机电信集成）接口和服务器相连，采用呼叫中心软件实现系统的调度功能。
控制室配备功能较为齐全的数字调度话机，其它应急部门配备普通的数字分机。
系统支持20方以上会议。
系统要支持VoIP接入功能，可以在各个应急部门设置网络电话，建成应急语音调度专网。
有线调度功能包括组呼和群呼、电话会议、数字录音、优先呼叫、连选等，设置专用调度台，调度台具有优先呼叫功能，并可对其它有关电话进行强插强拆，能够实现与新区应急平台普通电话调度系统的互联互通。
应具有同时组织至少2组独立电话会议的能力，电话会议总容量应满足不小于20方同时通话的需要。
无线通信调度
无线通信调度系统是应急联动调度体系中的重要组成部分，担负着安全监测控制中心和现场人员之间进行实时沟通、上传下达的重要任务。
用于应急的无线集群通信系统不同于民用的无线通信系统，它要求系统能够抗突发的大话务量冲击，呼叫快速，便于与其它专业无线系统互联，具有丰富的应用开发接口。
无线调度终端可以接入到综合通信调度平台中。
数字录音系统
为确保应急通话能够做到日后有据可查，应配备一套与普通电话调度系统和IP电话调度系统相适应的数字录音系统，实现对本单位安全监测控制中心的通话进行多路实时录音。
同时能够录制无线调度的电台。
功能要求:
实现对普通电话调度系统和IP电话调度系统的录音。
系统应具有对调度台录音、存储、备份、放音和录音监听、管理等功能。
该系统应具备可按时间、线路和来电号码等条件查询检索回放录音。
性能要求:
需支持高精度的DTMF（双音多频信号）检测，可准确检测混合在话音里的信号；支持话音能量检测和声控录音，支持自动录音增益控制，支持自动校时，支持录音声音自动增益平衡，支持多路同时录音的要求。
数字录音系统的文件存储格式能依据标准可调，语音支持可调压缩比可为2,4,8等。
数字录音设备的容量应满足在线存储3个月数据，离线存储６个月数据的需要。
数字录音设备应支持Ｅ1接口、以太网接口或模拟用户线口等。
多路传真系统
多路传真系统主要用于在应急指挥过程中同时收发多路的传真，提高效率，并实时记录传真收发情况，为指挥系统留下重要过程数据。
应支持同时收发至少８路传真的能力；支持接收传真自动识别分发、传真到达自动提示，人工接收确认等功能；支持发送传真优先级设置，紧急传真优先发送；支持传真路线自动负载均衡，当有大量传真或群发传真时，应自动排队，自动寻找空闲的线路发送，并均衡每条传真线的传真负载量；支持保密传真功能；支持可定制的群发功能和定时发送功能；支持详细的日志功能、查询功能、统计功能和存储功能。
该系统应具备失败自动重发、传真发送回执、服务状态监控和用户管理功能。
3.1.3、计算机网络安全
计算机网络系统是安全监测控制中心的基本支撑系统，是应用软件系统、视频信号整合和视频会议的基础。
安全监测控制中心的网络系统应建设成为为济南市应急信息网，实现与各个核心区、职能部门等相关的部门的互联。
应急网络将覆盖到所有的大型桥梁、重要桥梁、隧道、天桥等。
服务器系统是应急指挥信息系统的“大脑”，是整个信息系统基础支撑环境的重要组成部分。
服务器系统涵盖主机、存储、备份等三个方面的内容。
主机系统指应急指挥信息系统中的服务器及工作站。
服务器及工作站的选择根据应用系统所要完成的功能与所要达到的性能自主决定。
存储是信息系统的数据存储设备。
存储的实现须满足数据库、文件等数据形式的高速、海量存储。
备份是指应急指挥信息系统中用于系统软件及数据的备份。
作为IT应用基础支撑环境，服务器系统包括数据库服务器、应用服务器，DNS服务器，备份服务器及存储设备等以满足基础计算机网络服务的需要，另外根据其他应用系统的需求还需要配备一些专门服务器，如语音服务器，传真服务器等。
总体要求
核心网络设备上联带宽采用千兆骨干，千百兆自适应到桌面，部分重要用户光纤到桌面；支持TCP/IP通讯协议；支持数据、语音、视频等多业务；网络可靠性要求达到99.999%。
应急平台到区内各部门依托区内已建的政务网承载并向下延伸。
1）性能要求
连接带宽不小于100M。
2）接口要求
网络应能提供E1、10/100/1000M以太网网络、POS等接口。
网管系统与网络设备应提供支持SNMP协议的接口。
2）引用标准
YD/T1170-2001《IP网络技术要求-网络总体》
YD/T1171-2001《IP网络技术要求-网络性能参数与指标》
GB/T118018-1999《路由器安全技术要求》
GB/T1162.1-2001《多协议标记交换（MPLS）总体技术要求》
RFC3270《多协议标记交换（MPLS）支持区分服务》
系统设计
根据安全监测控制中心计算机网络系统的总体要求，网络系统拓扑图如下：
本期计算机网络系统建设所需设备包括：
路由器、核心交换机、接入交换机、防火墙、网络安全设备、服务器、存储备份设备、设备智能管理中心等。
3.1.4、综合应用系统
依据济南市道桥隧涵应急应用系统开发的统一要求，进行应急应用
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