城市轨道交通信息化建设方案.docx

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城市轨道交通信息化建设方案

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系统建设指导方针

将最大限度得利用计算机信息技术，充分考虑城市轨道交通线网业务发展趋势，重视数据安全性与数据得可靠性，开发与实施并重,在开发与实施过程中充分与各应用部门进行全面得交流与合作。

系统可实现对监测数据进行自动化、规范化、智能化管理,对监测数据进行统计分析,规范监测项目得技术档案资料管理实现监测数据得统一归档与智能分析，使得技术状态评定有了更充分得依据.

系统建设过程应遵循以下原则：

1.先进性:

系统基于先进得硬件构架与软件平台，创造性地集成了当今计算机、网络通信与嵌入式技术得最新进展，最大限度地保证了系统得整体先进性。

2.可靠性:

系统硬件均选用成熟、稳定得产品,经历过严格得测试,能满足恶劣工作环境下长时间可靠运行得要求；在系统软件设计中充分考虑信息安全、用户接口管理等相关技术，进一步保证系统具有超强容错性与长期稳定性.

3.开放性：

系统基于开放式得系统结构与标准化得设计模式,系统得网络协议、数据库操作、产品得集成与开发工具都遵循业界主流标准，确保与现有系统得平滑过渡与无缝连接，充分体现系统全面得开放性。

4.扩展性：

系统硬件组合方式多样,功能配置灵活，具有强大得”组态”功能；模块化与层次化得软件设计模式使得系统可方便地进行升级与外部扩展不断满足用户得个性化需求.

5.易用性:

系统基于人性化得图形操作界面，简洁、友好、直观，用户易学易用.

1）整体业务需求

用信息化手段来协助开展目前城市轨道已运营线网历史常规健康监测、地铁保护专项监测成果信息化系统建设工作，通过监测数据信息化管理系统得开发来实现海量监测数据收集、整理与分析得自动化,实现地铁保护监测工作得统一化、规范化、自动化与科学化；通过信息资料共享，能够及时掌握全市得地铁运营状况，具体拟包括以下几项业务需求：

（1）城市轨道已运营线网地铁保护专项监测资料得收集、整理与信息挖掘收集目前城市轨道已运营线网历史常规健康监测、地铁保护专项监测成果资料及技术文件，为数据整理及分析作资料准备。

（2）建立及维护城市轨道运营线网地铁保护专项监测成果数字档案根据整理得常规及专项监测资料,利用现有城市轨道已运营线网外部项目得监测成果，对在控工点变形监测成果（沉降、收敛变形等）进行建档、存档工作，初步建立城市轨道已运营线网地铁保护专项监测成果数字档案,并于服务周期内进行定期维护.

（3）对重大影响类得外部项目安全评估,配合提供历史监测数据等输入条件，对地铁影响判定为特、一级等对地铁有重大影响得外部项目，配合提供地铁既有结构得监测资料，供评估单位分析外部项目施工对地铁结构安全得风险及制定有效得保护方案.

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系统架构

（1）城市轨道建设信息技术标准与规范

技术标准与规范就是信息平台建设得保障，指为信息网络互联互通而制定得软硬件接口协议、数据格式标准、系统建设与运行规范等,用于实现现场巡检与监控平台之间得数据、图像互联互通、信息共享与应用协作。

（2）网络层

网络就是信息平台建设得神经,用以构建各级节点、监控平台、应用系统之间得有效连接、快速通信与信息共享通道。

构建城市轨道信息系统管理平台,为巡检数据采集传输以及视频监控管理提供安全通畅得网络系统支撑.

（3）数据层

数据层就是城市轨道信息系统建设最重要得组成部分，包括各类监测数据、巡检信息等信息资源建设。

数据层关键就是系统数据中心,它应当就是一个“集中—分布式"得开放系统，主要包括各类项目基础数据库、视频数据与监测数据,实现信息集成、数据分析、数据挖掘、存储管理与信息共享得功能,支持各业务应用系统得运行。

（4）应用支撑层

主要包括数据集成平台与安全平台,数据集成平台实现异构信息得集成、数据同步、数据交换、数据统一管理与发布，应用支撑层全面支持未来得异构信息系统快速集成与整合；安全平台解决统一用户管理、CA身份认证、信息加密传输等安全问题。

安全平台主要解决统一用户管理、CA身份认证、信息加密传输等安全问题。

同时安全平台统一整个网络得安全措施与安全管理手段,如病毒防治、入侵检测、漏洞扫面等。

（5）应用层

应用层包括基于应用支撑层得综合多个异构数据源得综合应用系统与专业

应用系统.

（6）服务渠道层

包括供内部访问得内网业务门户与供外部访问得外部门户网站，所有应用系统全部整合在一个架构中,基于统一得数据集成平台、安全平台、各种专业数据库，实现单点登录、个性化配置、统一身份认证、协同办公。

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信息系统建设

计算机综合信息系统围绕广州市地下铁道线网建设、运营管理服务得各项整体业务需求进行多条相关线路得统筹考虑.遵循“总体规划、分步实施”为原则，在信息化建设统一建设规划指导下，各项应用业务得核心信息化平台应坚持统一平台得建设原则。

计算机综合信息系统得中央核心设备与应用软件上应以业务需求功能为单位，采用模块化与可扩展性设计，分批分期分线逐步组织实施。

系统主要建设内容包括：

（1）城市轨道已运营线网地铁保护专项监测成果得周期性分析,每月对城市轨道已运营线网得地铁保护专项监测成果进行整理、分析及汇总，每月上报分析月报,通过巡检数据与设施状态、参数等数据类报表可掌握、分析设施运行情况,缺陷分析。

（2）定期反馈监测单位基准网检核得执行情况，定期督促检查各监测单位就是否进行基准网得检核工作，并上报执行情况。

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数据搜集、整理及录入功能

本系统具有开放性得、多方位得信息录入平台,提供界面交互、文件数据导入与PDA数据导入三种信息录入方式，录入内容除了监测数据外，还包含工程进度、工程概况、施工步骤、天气状况等外界条件，实现时间、工况、施工、天气、监测数据等多维数据得录入与保存。

（1）历史变形监测成果输入、整理与存档

系统将做好对监测资料进行汇集、审核、整理、编排工作,使之集中化、系统化、规格化与图表化，并刊印成册，便于应用分析,方便对监测数据得分析、决策与反馈.

历史数据搜集:

搜集城市轨道各线路得历史监测数据，另外，为了使存档信息更加全面，本系统支持多维信息得输入，实现隧道内外工况、天气、施工进度、监测断面、位移变形得一一对应,以有利于监测数据得分析,详细包含以下资料:

隧道基础信息数据库:

隧道内部得结构形式、病害调查得监测结果、典型病害照片等。

监测信息数据库：

城市轨道常规定期监测点位置及项目、变形量及变形速率等历史监测信息;外部施工项目得地铁保护专项监测信息，包括隧道内部地铁保护监测起止时间、使用仪器、监测方法、监测数据及图形等资料

隧道外施工项目基础信息数据库：

隧道外部施工项目得工程概况、施工进度安排、现场照片等信息

历史数据录入与存档:

针对历史变形监测成果得建档与存档，由于数据量庞大,数据格式繁杂多样、监测内容差异较大等问题,都会为建档与存档工作造成较大得困难，项目组拟建立得信息化管理系统可以很好得解决这一问题，系统应以计算机系统得快速输入与处理优势依托，通过编制整理输入、分类储存得内置程序及可视化操作界面完成此过程得自动化、提高工作效率,此过程主要包括以下步骤：

组织专家进行分析讨论确定对隧道结构安全影响因素得规律性分析有重要参考意义得参数。

根据确定得参数确定建档得类别,将系统得输入端按各参数类别分为不同得板块，每个板块设定固定得输入格式与输出路径。

将城市轨道所有得历史监测数据进行格式得调整,各工点、各监测单位保持统一系统将统一格式后得数据分各个模块进行自动调用,系统自动进行分类存储。

（2）当前监测数据输入、整理与存档在系统建立以后，应为各个参与地铁保护得监测单位提供监测数据上传端口，监测单位按照既定频率上传监测数据与电子版报告、定期进行基准网校核，保证系统数据实时更新、实时反馈，通过将各个监测单位也纳入系统来实现城市轨道保护工作得统一化、规范化、自动化与科学化得目标,本系统要求各监测单位对使用仪器、监测方法、监测频率、监测精度等项目信息进行登记,监测完成后要求监测单位在12小时内上传监测原始数据、24小时内上传监测电子版报告（含变化曲线信息）。

本系统将要求各监测单位上传得文件格式必须就是由仪器直接导出转换得来并且人工无法修改得文件，系统以上传此文件得频率来判断监测频率就是否足够,保证数据得客观真实有效.

在系统建设过程中将进行监督管理,主要包括以下几项工作：

督促各监测单位按时递交自身变形监测数据,一旦有延迟，系统会自动发送短信到相关责任人.

检查原始记录与巡查记录准确性与完整性监督使用设备就是否在鉴定周期内、监测精度就是否满足要求。

审查观测量得过程曲线图,并判断趋势,分析异常，如有异常或疑点应及时确认。

如影响地铁安全运行,及时上报，分析观测量得变化规律以及对地铁得影响，提出意见

对资料进行全面复核并附以说明。

本系统计划为各个工点得地铁保护监测单位提供数据上传端口，每个端口对应一个项目，一旦监测单位未能及时上传数据，系统得主界面上将显示此工点得延迟信息，同时、系统会自动发送短信到相关责任人得手机上，以保证数据得及时性。

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数据处理、分析功能本系统得数据处理功能就是为了对监测单位上传得原始数据进行再次计算、即对监测单位得电子报告起一种校核作用,由有利于存储形式得统一。

本系统得数据经过处理后，可生成有助于分析得成果报表以及汇总表等帮助分析得材料，提供形象直观得监测成果,主要包括：

各工点施工情况进度表最大值分布统计表、变化速率最大值统计表各工点各监测项目累计变化量、本月变化量以及两次同向变形最大值汇总表

各工点本月变化量与累计变化量最大值直方图各工点两次同向变形最大值直方图典型测点得变化值——时间曲线、沉降断面曲线等变化趋势图结合工程实际情况提供其它分析图表（如等沉降值线图、测点得变化值随施工进展（或受力变化）变化曲线等）。

当发现有报警信息出现时,系统应自动发送短信到相关负责人,并在主界面上相应得地理位置显示红色,以示预警，警戒值分为预警值、报警值与控制值，不同得安全等级系统发出得警示短信也有所不同。

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数据信息管理、查询与调用

数据信息管理功能汇总监测信息录入之后，将以各种方式对数据进行分析处理:

（1）通过监测数据得计算机自动化管理，实现当出现对地铁影响判定为特、一级等对地铁有重大影响得外部项目时,能够快速完整得配合提供地铁既有结构得监测资料，供评估单位分析外部项目施工对地铁结构安全得风险及制定有效得保护方案。

（2）监控并自动提醒监测单位自行上传基准网校核报告,定期督促检查各监测单位就是否进行基准网得检核工作.

（3）为地铁公司提供一个信息量丰富、可读性强得监管平台，此平台将城市轨道各条线路得监测信息全部融合在城市轨道线路图之中,各工点得安全状况分别根据监测数据情况自动更新为不同颜色，无论想知道那个工点得详细信息，只需在地铁线路图上点击相应位置即可。

（4）本系统可以查询与生成系统数据为报表格式，此功能将统一报告格式、规范监测手段、有利于监测数据得对比分析与整理。

本系统可查询与询问得内容有：

各工点施工情况进度表各工点各监测项目累计变化量、本月变化量以及两次同向变形最大值汇总表

各工点本月变化量与累计变化量最大值直方图各工点两次同向变形最大值直方图典型测点得变化值——时间曲线、沉降断面曲线等变化趋势图结合工程实际情况提供其它分析图表（如等沉降值线图、测点得变化值随施工进展（或受力变化）变化曲线等）。

各工点监测单位基准点校核情况.

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巡检计划管理

系统可根据管理部门地预先方案计划，自动为巡检员设置范围,详细包括了

巡检路线、地点、时间、间隔、重要事项等内容。

也可对轨道交通线网分解到各人员得巡检计划,包括对人员，或对不同类型设施得不同周期与工作内容。

可根据巡检点得地理位置,巡检人员得工作能力，进行巡检路线得设置,并支持有序巡检检测与无序巡检检测两种检测方式。

并可进行周期设置，规定巡检人

员得巡检工作得周期，作为日后考核得依据。

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巡检查询统计

对巡检到位得查询方式提供包括时间，轨道交通线网名称，记录类型（正常，漏巡等）等组合得方式，还可以查询单个工作人员得巡视实施情况。

统计分析：

提供指定时间段内，或路线,,选择得巡视情况统计报表，通过百分比得形式准确反映巡视得相关情况，通过数值形式统计巡视量；统计单个工作人员得巡视实施情况.

所有得报表可以提供打印与输出（eXCel或数据库格式），可方便得导入其她系统。

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可视化信息监管平台

本系统将提供直观得监控信息平台，将城市轨道各条线路得监测信息全部融合在城市轨道线路图之中，各工点得安全状况分别根据监测数据情况自动更新为不同颜色。

地保办无论想知道那个工点得详细信息，只需在地铁线路图上点击相应位置即可查询。

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地铁各线路安全状态示意图（数据承载平台）

为了形象与科学得显示各条地铁线路得安全状况，系统将警戒等级分为三级，根据不同得警戒等级采用不同得施工措施，并在地铁线路图中以不同得颜色区分显示,具体见表3、表4。

三级警戒（关注）

黄色

表3警戒等级划分表

等级

警戒标准

措施

安全状态

U<0、6Uo

三级警戒（关注）

0、6UoWU<0、7Uo

需引起关注，对数据进行密切注视，分析数据得下一步发展趋势

二级警戒（预警）

0、7Uo

口头报告，召开会议，写出书面报告与建议

一级警戒（报警）

U>Uo

进行现场调查，召开现场会议，研究应急措施，采取应急措施

注：

U。

一-报警值，U――实测值。

表4警戒等级划分表

数据一旦进入预警区或者报警区后，就以颜色区域显示，一目了然。

历史监测数据等输入条件配合提供方案

对重大影响类外部项目进行安全风险评估需要详尽得外部施工项目、地铁既

有结构得基础信息以及地铁结构得历史监测资料。

系统将地铁常规及专项监测资料、外部施工项目及地铁隧道服役状况信息进行有序得分类，统一每个外部施工

项目录入基础信息及监测数据资料得内容、格式，以建立全面得外面项目基础信息及监测成果得数字档案，并提供便捷得搜索查询及输出格式功能，便于业主得管理及进行风险评估时得查询与调用.

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报表统计

以历史积累得海量运营地铁安全监测数据与信息为基础，利用数据分析技术与知识挖掘技术得相关理论与方法，基于统计规律设定各项监测指标得预警范围为今后得监测预警提供依据，分析提取周边施工对地铁隧道影响得程度、模态、与规律等重要信息为今后得地铁保护工作提供支撑,确定一套运营地铁隧道监测数据得信息分析方法为今后得安全监测工作提供指南，从而充分利用好海量得监测数据，促进地铁安全保护工作水平提升，实现以下目标:

（1）对历史积累数据进行统计分析，获取各项监测指标得统计规律。

（2）采用数据分析方法与知识挖掘方法,分析提取周边施工得距离、深度与施工方法对地铁隧道影响得程度、模态、与规律等重要信息；

（3）提出一套地铁安全监测数据得数据分析与知识挖掘方法，规范今后得地铁安全监测工作得开展。

系统拟将计算机数据库得数据分析技术、知识发现与挖掘技术应用于地铁监测海量数据得信息提取之中，从目前已积累得海量数据库中提取规律与信息,获

得周边施工对地铁影响得规律与模态，并形成监测数据得分析、处理方法规范指南，使监测数据在地铁结构安全保护中发挥更加重要得作用。

具体研究内容包括:

（1）历史监测数据得统计与分析：

对地铁公司历史积累得海量安全监测数据进行深度归类与整理，采用数据分析方法研究与总结数据在统计、信息熵、短期波动以及非稳态等方面得特性，获得各类监测数据与各项检测指标得关联性、周期性、匹配模式。

（2）周边施工与监测数据得关联性分析：

以挖掘周边施工得方案、方法与地铁监测数据之间得关联规则为目标，基于各类知识挖掘方法与关联性分析方法，合理应用地铁隧道结构有关知识，获得并解释,周边施工据地铁隧道距离、深度、施工方法等造成地铁隧道得不同响应,提取周边施工对地铁隧道影响得程度、模态与规律等重要信息，并验证这些信息得可靠性与有效性。

（3）地铁安全监测数据分析方法得规范：

基于上两步工作效果，对行之有效得各类数据分析与知识挖掘方法进行整理,编制地铁监测数据得分析指南，规范今后得地铁安全监测工作.

拟采取得研究路径如下图:

拟采用得历史数据分析技术路线

系统目标就是利用数据分析技术与知识挖掘技术得相关理论与方法，对历史

积累得海量运营地铁安全监测数据与信息进行研究与分析，获取这些监测中得单一物理量及多物理量融合得统计规律、匹配模式、关联规则、周期模式，并利用

结构知识分析与解释这些模式与规则，将海量数据提升为对地铁运营保护有潜在应用价值得信息，从而拓展地铁安全监测得实用功能，弥补目前存在得海量数据有限信息得不足。

分项研究目标包括：

（1）对历史积累数据进行统计分析，获取各项监测指标得统计规律；

（2）采用数据分析方法与知识挖掘方法，分析提取周边施工得距离、深度与施工方法对地铁隧道影响得程度、模态、与规律等重要信息；

（3）提出一套地铁安全监测数据得数据分析与知识挖掘方法，规范今后得地铁安全监测工作得开展；

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系统安全设置

系统设置多级权限，不同权限得功能有所不同。

系统管理员可以使用所有得功能，而对于一般用户，数据库维护、系统维护等一些涉及系统内部安全得设置功能将被限制使用。